生物法合成α-酮戊二酸及其衍生物的研究进展

α-酮戊二酸是三羧酸循环的中间代谢产物,参与氨基酸、维生素和有机酸的合成及能量代谢,具有广泛的应用前景。该研究从α-酮戊二酸及其衍生物的应用、生物合成途径及代谢调控、生物法合成策略等方面综述了生物法合成α-酮戊二酸及其衍生物的研究进展,旨在为生物法合成α-酮戊二酸及其衍生物以及生产菌株的代谢工程研究提供参考。     

γ-PGA涂膜对采后黄金柰果实贮藏品质及呼吸代谢的影响

为研究γ-聚谷氨酸（γ-PGA）涂膜处理对采后黄金柰果实贮藏品质的控制作用及其与呼吸代谢的关系,采用4 g/L γ-PGA对采后黄金柰果实进行处理,评价果实在冷藏过程中品质指标以及呼吸速率的变化,并进一步研究了果实呼吸代谢糖酵解-三羧酸（EMP-TCA）循环途径重要中间代谢物和关键酶活性的变化情况。结果表明:γ-PGA处理延缓了贮藏前期黄金柰果实硬度的下降,提高并维持了贮藏期内可溶性固形物含量,减缓果实失重率上升和好果率下降,抑制了呼吸强度;进一步研究发现,γ-PGA处理抑制了黄金柰果实糖酵解中己糖激酶活性,维持磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶活性,延缓了葡萄糖和丙酮酸含量下降,还促进了三羧酸循环中α-酮戊二酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶活性以及琥珀酸含量下降,同时维持了较高的柠檬酸合酶活性,减缓了柠檬酸和苹果酸含量的降低。因此,4 g/L γ-PGA涂膜处理可通过影响采后黄金柰果实呼吸代谢的运行,维持底物和中间代谢物水平,延缓果实呼吸作用造成的物质消耗,维持果实贮藏品质,延长货架期。     

柠檬醛对酸腐菌线粒体形态和功能的影响

本研究探讨了柠檬醛对酸腐菌线粒体形态、三磷酸腺苷（adenosine triphosphate,ATP）合成和三羧酸（tricarboxylic acid cycle,TCA）循环的影响。扫描电子显微镜结果显示,柠檬醛处理后,酸腐菌线粒体出现扭曲、坍塌甚至破裂的现象。酸腐菌线粒体结构的破坏导致其胞内ATP流失,胞外ATP含量增加。经最小抑菌浓度和最小杀菌浓度的柠檬醛处理后,酸腐菌TCA循环中柠檬酸合酶、α-酮戊二酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶活力以及柠檬酸含量都呈下降趋势。结论：柠檬醛处理影响了酸腐菌线粒体的形态和功能,从而抑制其生长。     

树脂D202对埃博霉素发酵产量的影响

目的研究离子交换树脂D202对合成埃博霉素发酵产量的影响。方法利用硝酸银滴定法和酶活测定法研究加入树脂前后各参数的变化。结果加入阴离子交换树脂D202可降低发酵培养基中氯离子含量,进一步影响纤维堆囊菌三羧酸循环中α-酮戊二酸脱氢酶复合体(OGDHC)活性。结论树脂D202可显著促进纤维堆囊菌生长,进而提高埃博霉素的产量。     

合成5-氨基乙酰丙酸谷氨酸棒杆菌的代谢工程构建

作为高附加值氨基酸衍生物,5-氨基乙酰丙酸具有重要的生理活性,被广泛应用于医药、农业和畜牧业。为强化5-氨基乙酰丙酸的合成,该研究以前期构建的谷氨酸棒杆菌AL6为出发菌株,首先过表达异柠檬酸脱氢酶编码基因icd强化α-酮戊二酸合成;然后利用弱启动子控制α-酮戊二酸脱氢酶以弱化α-酮戊二酸降解,菌株AL8的5-氨基乙酰丙酸产量达到1.92 g/L。利用动态调控策略调节5-氨基乙酰丙酸的降解,有效降低了副产物胆色素原和血红素的生成。在此基础上证明了谷氨酸棒杆菌苏氨酸输出蛋白ThrE具有输出5-氨基乙酰丙酸的功能,但大肠杆菌苏氨酸输出蛋白RhtA效果更佳,采用基因组整合过表达rhtA的方式效果最好,所构建菌株AL12的5-氨基乙酰丙酸产量为2.69 g/L。该研究可为提升5-氨基乙酰丙酸的发酵合成效率提供参考。     

α-酮戊二酸对L-羟脯氨酸产量的影响

微生物合成L-羟脯氨酸时需要α-酮戊二酸的参与,而细胞内α-酮戊二酸的含量有限,限制了L-羟脯氨酸的高效合成。 因此该实 验通过在L-羟脯氨酸发酵过程中外源添加α-酮戊二酸,来考察α-酮戊二酸对发酵菌体生长、L-羟脯氨酸产量、糖酸转化率和代谢流的 影响。 结果表明,α-酮戊二酸对菌体生长有一定的抑制作用,但在一定浓度范围内,外源添加α-酮戊二酸能有效提高L-羟脯氨酸的产量和 糖酸转化率,当随糖流加5 g/L（初始发酵液）α-酮戊二酸时,L-羟脯氨酸产量能够达到最大值62.14 g/L,糖酸转化率为22.37%,与不添加 α-酮戊二酸相比,分别提高了47.85%和13.04%,同时,L-羟脯氨酸的合成代谢流提高了11.98%,副产物乙酸合成代谢流减少了29.42%。     

采用三羧酸循环酶缺陷酿酒酵母生产低醇啤酒

本文研究了采用三羧酸循环酶活缺陷酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）菌株生产低醇啤酒。编码延胡索酸酶和α-酮戊二酸脱氢酶的 FUM1（0.48%）、KGD1（0.42%）和 KGD2（0.48%）基因缺陷的菌株可酿制酒精含量低于0.5%（v/v）的无醇啤酒。未发生突变的酵母可酿制低醇啤酒,但酒精浓度稍高（大部分为0.57%～0.84%,lip5突变株为1.64%）。有机酸（柠檬酸、延胡索酸和苹果酸）大幅增加弥补了酒精含量低带来的风味缺陷。另外,一些突变株释放高水平的乳酸（144（fum1）,622（kgd1）和495（kgd2）mg/L）。乳酸可使啤酒免受污染,并可掩盖不受欢迎的麦汁味。     

硫代亚磺酸酯参与大蒜绿变作用机理初探

对新蒜采取三种不同贮藏温度处理，对大蒜中硫代亚磺酸酯含量和蒜泥滤液吸光值进行了多点监测，研究硫代亚磺酸酯与大蒜绿变能力之间的关系。结果表明，大蒜绿变能力同硫代亚磺酸酯含量呈正相关关系，由此推测硫代亚磺酸酯是参与大蒜绿变反应重要物质，其含量决定了大蒜的绿变能力。同时研究乙酸浸泡期间大蒜硫代亚磺酸酯含量的变化，分析硫代亚磺酸酯与大蒜绿变程度之间的关系。试验得出，硫代亚磺酸酯含量与大蒜绿变程度的呈线性负相关关系，推测在大蒜中前体物质——蒜氨酸含量一定的条件下，绿色素形成的越多，作为反应中间体的硫代亚磺酸酯参与转化越多，最终表现在它的含量随大蒜绿变程度增加而降低。这就进一步说明硫代亚磺酸酯参与了大蒜绿变反应。大蒜在低温贮藏过程中，第15d之后蒜素含量有很好的升高趋势，这为提高大蒜中蒜素含量的研究建立了理论依据，为其提取加工提供了生产建议。     

乙醇熏蒸对马铃薯绿变和α-茄碱含量的影响

研究不同浓度乙醇熏蒸处理对马铃薯绿变和α-茄碱含量的影响。结果表明:在光照条件下,马铃薯表皮绿变程度和α-茄碱含量随着贮藏时间的延长而增加;不同浓度乙醇熏蒸处理可有效控制马铃薯绿变并对α-茄碱具有降解作用,贮藏到12 d,马铃薯表皮叶绿素含量与α-茄碱含量明显低于对照,其中1 000μL/L乙醇熏蒸处理效果最佳。     

α-酮戊二酸分离提取工艺的优化

运用全细胞催化法生产α-酮戊二酸的过程中,α-酮戊二酸生物转化液中含有残留底物、杂蛋白、有机杂酸和色素等杂质,用单一的分离方法不易去除。该文使用钙盐沉淀法结合离子交换法对α-酮戊二酸全细胞转化液进行分离纯化,将预处理后的料液酸化至pH=2.0,用Ca(OH)₂做沉淀剂沉淀α-酮戊二酸得到α-酮戊二酸钙,然后使用浓H₂SO₄处理α-酮戊二酸钙得到离子交换母液,经液相色谱检测,α-酮戊二酸的纯度从78.79%上升至93.66%。通过离子交换静态试验筛选出D301型树脂作为离子交换填料。动态上样最优参数为：高径比2.5∶1、上样质量浓度30 g/L、上样流速2.4 BV/h。最佳洗脱条件为：质量分数为0.02%的HCl溶液洗脱2个柱体积,流速4 BV/h,以质量分数为5%的NaOH溶液洗脱4个柱体积,流速2 BV/h,最终分离纯化处理后的总收率为80.32%,纯度为97.32%。     

V_C、大蒜粉和柠檬酸对草鱼内脏调味基料风味的改善

以氨态氮、多肽的含量及感官评定值为指标,结合风味物质分析,分别研究了添加大蒜粉、VC和柠檬酸对草鱼内脏蛋白质调味基料风味的影响。结果表明,VC、大蒜粉和柠檬酸均能促进风味化合物的形成,大蒜粉最适添加量为0.1%,检测到22种香味活性化合物;VC最适添加量为0.2%,检测到25种香味活性化合物;柠檬酸最适添加量为1.5%,检测到23种香味活性化合物。      

益生菌发酵对苹果汁主要营养成分及挥发性物质的影响

以红富士苹果汁为原料，研究益生菌混菌发酵对苹果汁挥发性物质及主要营养成分的影响。结果表明，苹果汁经混合益生菌发酵后，琥珀酸、苹果酸含量明显下降，而乳酸、柠檬酸、酒石酸、奎宁酸、莽草酸与丙酮酸的含量均明显上升；总酚含量呈先上升后下降趋势；儿茶素、表儿茶素、槲皮素、根皮苷和芦丁含量分别上升了5.57%、5.65%、5.83%、19.2%和4.52%，绿原酸含量下降了14.9%。发酵后的苹果汁共检出37种挥发性物质，与发酵前相比，增加了10种。其中，醇类增加5种、含量增加106.9%，酯类增加8种、含量增加84.5%；酮类种类不变，含量增加171.7%；醛类减少3种、含量降低了80.9%。     

基于温度条件的西兰花硅窗自发气调硅窗面积的筛选及验证

为确定不同硅窗面积对大蒜硅窗气调保鲜的影响,以休眠期后的白皮大蒜为试验对象,以无硅窗聚乙烯（PE）包装袋为对照组,探讨低温结合1、3、6、9 cm²硅窗膜（镶嵌于面积为30 cm×25 cm的聚乙烯（PE）包装袋）对贮藏120 d 内大蒜品质指标的影响。结果表明：硅窗面积对采后大蒜的失重率、芽瓣比、色度（ΔE）的影响较大,对于硬度、含水量的影响较小,较优的硅窗面积为6 cm²,在120 d贮藏期间低温结合6 cm²硅窗处理组大蒜的蒜氨酸含量达到0.38±0.00 g/100 g,与0 d相比较蒜氨酸含量提高了50.97%,苹果酸含量下降了92.38%,柠檬酸、酒石酸和富马酸含量分别增加了21.13%、65.87%、43.26%,主成分分析得出大蒜保鲜品质的关键指标是ΔE值、失重率、芽瓣比、含水量、酒石酸含量。综合考虑各个指标的变化以及主成分分析结果,采用低温结合6 cm²硅窗面积可有效缓解大蒜贮藏品质劣变。该研究可为白皮大蒜贮藏保鲜与加工提供理论参考。     

桑椹酒发酵过程中有机酸含量变化

利用高效液相色谱法测定桑椹酒发酵过程中七种有机酸的变化,结果显示:桑椹原果汁中琥珀酸含量最高,柠檬酸次之;发酵过程中酒石酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、草酸、抗坏血酸含量变化均先呈上升趋势,达到最大值后呈下降趋势,而乳酸含量则一直上升;发酵结束后检测到酒石酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、草酸、抗坏血酸、乳酸含量分别为1.822、2.54、2.44、0.76、0.772、0.0756、0.0846g/L。     

四川麸醋发酵过程中有机酸及游离氨基酸含量变化分析

为了解四川麸醋发酵过程中有机酸及游离氨基酸含量的变化规律,采用高效液相色谱和氨基酸自动分析仪对发酵过程中7种有机酸及17种游离氨基酸含量进行测定。结果表明,四川麸醋发酵过程中含量最高的2种有机酸为乙酸和乳酸,随着发酵的进行,其含量显著增加;草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、琥珀酸含量较低,在发酵过程中含量略有变化。游离氨基酸含量随着发酵的进行呈增加趋势,从发酵初期668mg/100g增至1 470 mg/100g,其中天门冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、组氨酸、异亮氨酸、酪氨酸、脯氨酸对四川麸醋风味形成具有较大的贡献。     

人参、大蒜混合发酵过程中微生物多样性、成分及抗氧化能力分析

探究人参与大蒜混合发酵对黑参微生物多样性、成分以及生理功能的影响。以新鲜大蒜和人参为原料,采用液态发酵法自制黑蒜、黑参和参蒜,对其发酵过程中微生物多样性、主要成分以及抗氧化性进行分析。结果表明：参蒜产品的优势菌门为厚壁菌门,优势菌属为uncultured_bacterium_f_Muribaculaceae、乳杆菌属等;根据京都基因与基因组百科全书进行代谢途径预测,参蒜与大蒜和人参的代谢途径无明显差异,主要为全局及概要图、碳水化合物代谢和氨基酸代谢;参蒜的还原糖含量和总酚含量显著提高,总酸含量下降,稀有人参皂苷转化率显著提高,潜在有害物质5-羟甲基糠醛含量显著下降;参蒜具有良好的自由基清除能力。以上研究为参蒜产品的开发、促进黑参产业的发展提供理论依据。     

四川不同地区的熟醋及其固态发酵过程中有机酸含量变化分析

为了解不同地区的四川麸醋中有机酸含量差异及其固态发酵过程中有机酸含量变化,采用高效液相色谱对其7种主要的有机酸含量进行测定。结果表明,在四川麸醋固态发酵过程中,乙酸由1.2712 mg/mL升高至3.1214 mg/mL,是含量最高的酸,占总有机酸58.12%。而含量次之的是乳酸,由0.8858 mg/mL升高至1.3216 mg/mL,占总有机酸32.67%,其中乙酸和乳酸变化最为显著,草酸、柠檬酸、酒石酸、柠檬酸和酒石酸变化不明显。对结果进行主成分分析发现,在熟醋中,乳酸对四川麸醋显示了较高的相关性,四川麸醋中乳酸的含量明显高于其它地区熟醋中乳酸的含量,这表明乳酸可以将四川麸醋与其它地域的食醋有效的区分开。在四川麸醋固态发酵过程中,发酵前期3d^10d与乳酸体现了较高的关联性,后期12 d^23 d与乙酸具有较高的相关性。     

骏枣果醋发酵过程中营养品质变化及风味成分分析

以骏枣果酒为原料发酵果醋,对发酵过程中营养品质指标变化及发酵前后挥发性成分进行比较研究。结果表明,36～72 h期间为发酵产酸的主要时期,发酵过程中共检测到醋酸、草酸、柠檬酸、乳酸、琥珀酸、苹果酸6种有机酸,发酵后果醋中醋酸和琥珀酸含量分别为发酵前的15倍和3.7倍,乳酸和草酸含量则显著性降低,总酸味强度是果酒的6.17倍。发酵过程中总酚含量不断下降,维生素C含量先下降后趋于稳定,DPPH自由基清除率和总抗氧化能力显著升高。醋酸发酵前后共检测到挥发性成分65种,其中果醋检测到39种,相比果酒减少8种,果醋中酯类物质相对含量最高为37.42%,其中乙酸乙酯和乙酸异戊酯为主要的酯类物质,其次是酸类物质相对含量为30.69%。