抗冻剂对冷冻面团中酵母冷冻保护机理研究

研究了外源海藻糖、脯氨酸、甘油及其复合制剂对冷冻面团中酵母冷冻保护机理。采用气相色谱-质谱连用(GC-MS)检测面包酵母冷冻前后脂肪酸成分的变化,发现经冷冻后空白、2%海藻糖(2%T)、2%脯氨酸(2%P)、3%甘油(3%G)和2%海藻糖+2%脯氨酸+3%甘油(TPG)组酵母细胞中不饱和脂肪酸的种类、相对含量均增加,抗冻剂组比空白组增加幅度大,TPG组达到最高69.58%;-30℃冷冻7 d后,细胞蛋白含量明显增加,2%P组表达的蛋白量最多。通过SDS-PAGE凝胶电泳发现,酵母细胞在低温胁迫下会产生多种不同分子质量蛋白来抵御冷冻伤害,2%G和TPG组产生的蛋白种类最多。用透射电镜观察到低温冷冻、解冻会严重损伤酵母超微结构,抗冻剂对细胞超微结构均有不同程度的冷冻修复作用,修复后的细胞壁变厚、胞质均匀。     

抗冻剂对冷冻面团中酵母冷冻保护机理探究

在前期筛选试验的基础上,探究了外源海藻糖、脯氨酸、甘油及其复合制剂对冷冻面团中酵母冷冻保护机理,主要内容为：(1)用气相色谱-质谱连用(GC-MS)检测面包酵母冷冻前后脂肪酸成分的变化,发现经冷冻后空白、2%海藻糖(2%T)、2%脯氨酸(2%P)、3%甘油(3%G)和2%海藻糖 2%脯氨酸 3%甘油(TPG)组酵母细胞中不饱和脂肪酸的种类、相对含量均增加了,抗冻剂组比空白组增加幅度大,TPG组达到最高69.58%;(2)-30℃冷冻7d后,细胞蛋白含量明显增加,2%P组表达的蛋白量最多。通过SDS-PAGE凝胶电泳发现,酵母细胞在低温胁迫下会产生多种不同分子量蛋白来抵御冷冻伤害,2%G和TPG组产生的蛋白种类最多;(3)用透射电镜观察到低温冷冻、解冻会严重损伤酵母超微结构,抗冻剂对细胞超微结构均有不同程度的冷冻修复作用,修复后的细胞壁变厚、胞质均匀。     

海藻糖对面包酵母高糖耐性的影响

通过高温刺激使面包酵母积累较高的胞内海藻糖,考察胞内海藻糖含量对面包酵母高糖发酵力和高渗存活率的影响。研究结果表明,发酵结束前2h培养温度提高至40℃后,菌株BY-6胞内海藻糖含量由4.21%提高到9.76%,高糖发酵力提高了17.2%,高渗存活率也有一定提高。另外对3株面包酵母的海藻糖积累能力和面团发酵力的比较表明,海藻糖积累能力强的酵母菌株高糖耐性较好。     

Mn2+对植物乳杆菌影响的代谢组学分析

利用代谢组学研究分析技术,对比研究了锰离子缺乏对植物乳杆菌发酵过程中代谢途径变化的影响。采用气-质连用技术(GC-MS)测定菌体胞内代谢物,通过主成分分析(PCA)对不同处理下的乳酸菌胞内代谢组轮廓差异进行分析,采用偏最小二乘分析(PLS)识别不同处理的差异性代谢物。结果表明,锰离子缺乏对植物乳杆菌胞内能量代谢、脂肪酸代谢、氨基酸代谢等均有显著影响。富集分析和代谢途径分析也表明锰离子具有调节胞内糖代谢和氨基酸代谢的作用。锰离子缺乏在乳酸菌发酵前期和中期会显著提高胞内氨基酸的含量,同时胞内三羧酸循环的效率因锰离子的缺乏而大幅度下降,进而影响乳酸菌的发酵活力。     

酵母菌高糖胁迫机制的研究进展

耐高糖酵母在高糖的发酵环境下仍能有效发酵,这与酵母的高糖胁迫机制密切相关。深刻了解耐高糖酵母的胁迫机制,对定向改造酵母菌的性能和酿酒工业具有重要意义。该文综述了耐高糖酵母的筛选和与酵母菌高糖胁迫机制相关的代谢组学、转录组学、蛋白质组学和基因组学的研究进展,为酵母菌高糖胁迫机理的进一步研究提供参考。     

冷冻面团面包工艺的研究进展

叙述了耐低温面包酵母的耐冻机理和决定冷冻面团质量的因素。冷冻面团的稳定性与酵母质量、面团配方、冷冻前发酵工艺和冻融速率等有关,筛选耐低温酵母菌种是冷冻面团面包的关键因素;海藻糖含量、酵母的培养条件和冻融条件在酵母的耐冻机制中起着重要的作用。     

基于气质联用技术的唾液乳杆菌渗胁迫响应代谢组学研究

采用气质联用技术分析了高渗胁迫下唾液乳杆菌胞内代谢物变化,结果表明:不同细胞代谢模式下,氨基酸类、有机酸类、脂肪酸类、胺类和糖类及其衍生物等具有显著差异,这些代谢物直接参与了细胞渗透胁迫响应相关的主要生化反应和关键代谢通路。     

D-果糖对鲁氏酵母菌生理特性及转录组学的影响

为揭示D-果糖调控对鲁氏酵母菌代谢的影响,研究了鲁氏酵母菌响应D-果糖的生理特性和转录组学结果变化。结果表明,D-果糖的添加显著提升了鲁氏酵母菌细胞生长,降低了发酵液pH值。转录组数据分析表明:与对照组相比较,鲁氏酵母菌经D-果糖调控后,发酵3 d时酵母菌的差异基因为7 469个,5 d时为4 611个,7 d时为8611个。GO富集分析发现:D-果糖调控下的鲁氏酵母菌发酵3d时,其分子功能差异基因比对照组显著增加;发酵5 d时,细胞组分差异基因显著增多;发酵7 d时,生物过程差异基因显著增多。KEGG pathway结果表明,D-果糖调控下,果糖代谢及其他次生代谢和氨基酸代谢等多种与鲁氏酵母菌代谢密切相关的途径差异显著。LC-MS/MS分析表明:D-果糖调控后的鲁氏酵母菌在发酵进行到3 d时产生的酸类物质增多;发酵至5 d时,其酮类和酯类等主要香气物质高于对照组,呋喃酮含量是对照组的7.5倍;发酵至7 d时,代谢物之间差距减少。本研究旨在对糖调控下鲁氏酵母菌的生理特性变化及产香的分子机制提供理论依据。     

基于宏转录组学技术解析传统酸面团中微生物代谢机理

以传统酸面团Sx样品为研究对象,利用宏转录组学技术解析Sx样品在发酵不同时期的优势菌种的变化、关键功能基因注释及代谢途径等。研究结果显示:Sx样品中参与发酵的微生物大约有210个种水平物种信息,以乳杆菌属(Lactobacillus)与酵母菌属(Saccharomyces)为优势菌属,以旧金山乳杆菌(Lactobacillus sanfranciscensis)和酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)为优势菌种。通过对Sx样品不同发酵时期中菌种差异表达基因进行分析发现,参与碳水化合物及半乳糖的代谢过程相关的差异基因呈极显著富集(P0.001)。本实验有望阐明传统面食发酵过程中微生物代谢机理,为传统发酵面食工业化发展提供借鉴。     

不同种类大豆蛋白对冷冻发酵面团馒头品质的影响机制

旨在为大豆蛋白在冷冻发酵面团中的应用提供一定的理论依据，对添加大豆分离蛋白(SPI)、质构化大豆分离蛋白(TSP)、水解大豆分离蛋白(SPH)的冷冻发酵面团馒头及冷冻发酵面团进行研究，分析了添加不同种类大豆蛋白的冷冻发酵面团馒头的理化指标(比容、水分含量、pH),并通过测定冷冻发酵面团的二硫键含量、蛋白质二级结构和微观结构，探讨不同种类大豆蛋白对冷冻发酵馒头品质的影响机制。结果表明：添加SPH的发酵面团冷冻储藏前后所蒸制的馒头比容变化最小，在冷冻储藏40 d时蒸制的馒头比容相比冷冻储藏10 d增加了4.59%;同一冷冻储藏时间下添加SPH的发酵面团蒸制的馒头水分含量最低；添加大豆蛋白可以减小在冷冻储藏过程中发酵面团馒头pH的下降速率，至少可延长冷冻发酵面团10 d的保质期；通过傅里叶红外光谱和激光共聚焦对冷冻发酵面团蛋白质结构分析，得出添加3种大豆蛋白均会降低面筋蛋白网络结构的均匀性和连续性，SPI和TSP对面筋蛋白网络结构的影响小于SPH,但在冷冻储藏过程中添加SPH的发酵面团的面筋蛋白网络结构相对较为稳定。综上，大豆蛋白与面筋蛋白通过二硫键和非共价键相互作用，改变面筋蛋白网络结构的...     

定量代谢物组学研究硫酸铵添加对高产红色糖多孢菌生理代谢的影响

为了考察添加硫酸铵对高产红色糖多孢菌生理代谢的影响,首先研究了硫酸铵添加对菌体量、红霉素效价、比葡萄糖消耗速率、比红霉素合成速率等表观生理参数的影响;并进一步采用13C辅助的定量代谢物组学初步探索其调控机理,对比了硫酸铵添加后胞内有机酸、氨基酸等代谢物水平的变化情况。结果表明:在红霉素发酵后期的培养基中添加硫酸铵后,比红霉素合成速率和比葡萄糖消耗速率分别比对照组提高了30.0%、47.2%,表明菌体代谢活性得到提高。与对照组相比,红霉素效价从830 μg/mL提高至1126 μg/mL,红霉素A组分的比例从802.9 μg/mL提高到956.1 μg/mL,红霉素C的转化率在96 h达到99.2%。定量代谢物组学结果表明添加硫酸铵后胞内有机酸水平差异明显,其中α-酮戊二酸浓度的降低(4.15 μmol/g DCW到1.05 μmol/g DCW)有利于菌体生长维持。胞内菌体合成前体类和红霉素合成前体类氨基酸均有所提高,其中脯氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、异亮氨酸浓度分别提高了60.4%、90.0%、204.2%、106.7%。利用定量代谢物组学研究红霉素发酵过程中氮源对胞内中心碳代谢影响大大加深了对红霉素工业生产菌代谢特性的认识,为后续的工业化生产提供了一定的指导意义。     

面包酵母耐冷冻性影响因子的研究进展

论述了影响面包酵母耐冷冻性的各种因子。耐冷冻面包酵母是冷冻面团技术的关键,许多因素与酵母冷冻耐受性有关,如酵母胞内海藻糖含量、甘油含量、酒精含量、热休克蛋白含量、不同脂肪成分的比例、某些带电荷的氨基酸含量、呼吸能力、控制质膜的水运送的基因的表达等等,而海藻糖在酵母胞内起到的耐冷冻作用被广泛证明。     

复配大豆磷脂和蔗糖酯对面包酵母冷冻保护作用

以质量比为2∶1的大豆磷脂和蔗糖酯复配处理面包酵母,研究了其对酵母抗冻性的影响。结果表明,与未添加乳化剂组相比,酵母在-30℃含复配乳化剂质量分数为4 g/dL的YPD培养液中冷冻贮藏5 d,解冻并于30℃平板培养48 h,存活率提高了60%,酵母生长适应期缩短了10 h左右。将乳化剂处理酵母应用于冷冻面团体系,面团经-30℃冷冻贮藏60 d后醒发时间缩短,醒发体积增大。扫描电镜观察表明酵母与乳化剂呈聚集状,存在一定的交互作用。     

基于代谢组学方法的两株酿酒酵母菌胞内差异代谢产物分析

为了解不同发酵时期的酿酒酵母菌的胞内小分子化合物的代谢状况,该研究应用代谢组学方法,分析了重组酵母菌株N6076及其原始菌株Kh08的胞内差异代谢产物。UPLC-Q-TOF/MS的检测分析结果表明,2株酵母菌不同发酵时间点的胞内小分子代谢产物存在差异,其种类分别为11和10种,且以高丰度的脂类物质居多,其中甲羟戊酸-5-磷酸和胱氨酸分别为2株酵母菌胞内的显著差异代谢产物。应用LC-MS/MS对甲羟戊酸代谢途径中甲羟戊酸-5-磷酸(MVAP)的检测分析结果表明,重组菌株N6076发酵48 h时胞内MVAP浓度为1.32μg/mL,而原始菌株Kh08在相同发酵时间点未检出MVAP。该研究为进一步认识酵母菌胞内小分子化合物的代谢提供了依据。     

哈密瓜低温贮藏期间激素代谢的代谢组和转录组分析

哈密瓜在采后贮藏过程中容易受到低温胁迫。植物激素在调节作物响应低温胁迫的反应中起着重要作用。为探讨低温胁迫下哈密瓜内源激素代谢的分子机制,采用靶向代谢组学和转录组学方法研究了不同贮藏温度（3 ℃和21 ℃）对哈密瓜贮藏品质、内源激素代谢和基因表达水平的影响。结果表明,低温贮藏使哈密瓜保持了较高的质量和硬度,延缓了腐烂,抑制了丙二醛和过氧化氢含量的增加,但也造成一定程度的冷害。代谢组学分析表明,低温贮藏抑制了哈密瓜果实中脱落酸的积累,但促进了吲哚乙酸和水杨酸含量的积累。转录组分析表明,低温显著影响了植物激素信号转导途径中关键基因（如PYR/PYLs、IAAs、TIRs、GH3、NPRs、TGAs等）的表达水平,其中bHLH13、IAA9-like、IAA27、MYC2-like和PYL4等关键基因的表达水平通过实时定量聚合酶链式反应实验结果得到了验证。这些发现为哈密瓜低温贮藏过程中植物激素代谢的分子机制提供了理论依据。     

抗冻酵母的筛选及发酵特性研究

采用模拟面团预发酵法筛选出应用于冷冻面团的菌株,研究菌株胞内化合物含量与其抗冷冻能力、相对发酵力的相关性,并且根据菌株菌落形态和26SrDNA序列分析法鉴定抗冻性能或发酵性能优良的菌株。结果表明,4个样品中筛选了7株酵母菌,存活率为9%~86%,相对发酵力为9%~67%,其中菌株Y-3的存活率较高,达到86%,菌株H-1的相对发酵力最高,达到67%。相关性分析结果表明,细胞存活率与海藻糖含量、甘油、脯氨酸含量呈正相关,与精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸及相对发酵力呈负相关;相对发酵力与天冬氨酸、谷氨酸含量呈显著正相关,与海藻糖、甘油、脯氨酸、精氨酸呈负相关。菌株鉴定结果表明,菌株Y-3为汉逊德巴利酵母(Debaryomyces hansenii),菌株H-1为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。综合抗冷冻性能、发酵力和食用安全性,后续研究拟将菌株Y-3和H-1进行混合发酵,最终应用于冷冻面团的制作。     

嗜酸乳杆菌CICC 6074全基因组信息和高温、高盐胁迫下的转录组学分析

通过益生菌在高温、高盐条件下的转录组分析，揭示菌体细胞在类似环境下的生理反应情况及相关机制。采用三代测序及生物信息学分析方法测定并拼接完成嗜酸乳杆菌 CICC 6074的全基因草图。将生长对数期的嗜酸乳杆菌细胞在高温、高盐条件下耐受后，提取总RNA，在Illumina HiSeq×Ten PE150平台上进行RNA测序，转录组学分析方法分析基因表达差异。结果表明，嗜酸乳杆菌CICC 6074的基因组为一条长1 992 024 bp的双链环状DNA分子，不含质粒序列，GC含量为34.71%，共预测出1 864个基因。在高温胁迫组，共检测到513个有显著性差异，显著上调305个，显著下调208个；在高盐胁迫组中共检测到161个有显著性差异，显著上调81个，显著下调80个。功能富集分析结果表明，在高温胁迫时，嗜酸乳杆菌可能通过增强有机酸的代谢和转录翻译调控过程来提升细胞对环境的适应性；而在高盐胁迫时，主要通过增强糖醇类代谢和增强膜运输来提升生存能力。     

烟草幼苗应答低温胁迫的转录组和蛋白质组分析

【背景和目的】低温是烟草育苗过程中遇到的主要逆境之一,对培育适龄健壮的幼苗具有不利影响,为探究烟草应答低温胁迫的分子机理。【方法】将烟草幼苗进行低温胁迫处理不同时间,通过转录组、蛋白组联合分析低温胁迫下的应答事件。【结果】随着低温处理时间的增加,应答低温胁迫的基因数目不断增加。低温处理下,差异表达基因主要富集到与磷酸化、乙烯途径以及光合作用相关的信号通路,而差异表达蛋白也同时富集到与光合作用相关通路。此外,本研究鉴定到5种参与低温应答的多肽,其中低温处理12 h后的Nitab4.5＿0000037g0360多肽在转录组与蛋白组中同时被鉴定到,可能在低温应答过程中起重要作用。【结论】本研究挖掘了烟草幼苗应答低温的基因和蛋白,并为后续挖掘多肽在低温应答过程中的功能提供了理论基础。     

不同贮藏温度下伽师瓜硬度变化的转录组分析

为从分子水平上研究伽师瓜采后贮藏过程中软化机理,评估不同贮藏条件下果实软化相关基因的表达差异,以采后0.5,3,21 ℃贮藏0,12,24 d的伽师瓜果实为材料,采用转录组测序技术对伽师瓜果实进行转录组分析,筛选获得118个软化相关基因。其中,68个基因在3 ℃和21 ℃下表达模式相反,69个基因在0.5 ℃和21 ℃下表达模式相反。贮藏12 d时,在21 ℃-3 ℃,21 ℃-0.5 ℃,3 ℃-0.5 ℃组中,差异表达的基因有10个;贮藏24 d时,在21 ℃-3 ℃,21 ℃-0.5 ℃,3 ℃-0.5 ℃组中,差异表达的基因有17个。筛选到在软化过程中发挥重要调控作用的关键基因,并进行荧光定量验证。结果表明,低温通过调控软化关键基因的表达,延缓采后伽师瓜的软化,研究结果为进一步研究伽师瓜的软化机制以及贮藏保鲜提供理论依据。     

抗冻酵母AFY-1的菌种同源性及发酵能力

抗冻酵母是冷冻生胚加工的关键。本文以酿酒酵母CGMCC 2.1423为原始菌种,采用低温等离子体诱变结合定向驯化和筛选的方法选育出一株抗冻酵母菌种AFY-1。采用分子生物学方法鉴定抗冻酵母AFY-1与酿酒酵母的菌种同源性,分析该抗冻酵母冻藏中的细胞存活率和发酵能力,并与其原始酵母进行比较。试验结果表明:抗冻酵母AFY-1与酿酒酵母的菌种同源性为99%。细胞悬液在-20℃和-80℃条件下冻藏120 d后,抗冻酵母AFY-1的细胞存活率分别保持在83.2%,82.0%,高于原始酵母的35.6%,29.7%。面团在-20℃条件下冻藏70 d后,抗冻酵母AFY-1的平均醒发速度和发酵力分别保持在冷冻前的60.2%,87.9%,远高于原始酵母的9.2%,15.1%。由此可见,抗冻酵母AFY-1具有较强的冷冻温度适应性、冻藏稳定性和发酵能力,可用于冷冻生胚的加工。