2019, 38(10):1-7. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.001 CSTR:
摘要:随着食品安全和追溯体系的建立和完善,将DNA作为食品溯源内标物的新型技术逐渐兴起。但由于食品中存在核酸酶等多种核酸破坏因子,使得DNA作为内标物的应用被大大限制。将DNA与壳聚糖、壳寡糖和精胺的混合物加入到液态食品中,探究了聚阳离子化合物对DNA稳定性的影响。结果显示:壳聚糖、壳寡糖和精胺都可显著提高质粒DNA和PCR产物在酒类、牛奶和酸味饮品等液态食品中的稳定性,且壳聚糖对DNA的保护效果最好,可实现DNA含量在液态食品中长期保持不变。将DNA-壳聚糖复合物作为食品溯源内标物具有广阔的应用前景。
2019, 38(10):8-14. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.002 CSTR:
摘要:为提高肌酸酶(Creatinase,EC 3.5.3.3,CRE)的热稳定性,通过序列比对的方法确定了Arthrobacter nicotianae 23710 CRE热稳定性相关位点K195,并对其进行饱和突变。与野生酶相比,突变体K195V、K195T、K195C和K195L在50 ℃下的半衰期分别提高260%、 230% 、60%和20%;其中,K195V 和 K195C 比酶活分别提高80.7%和88.2%,其他突变体比酶活无明显变化;突变体K195V、K195T、K195C和K195L的催化效率(kcat/Km)分别提高131%、 218%、 83%和 100%。结构分析发现,突变体K195V、 K195T、 K195L较野生酶分别增加了7、12和13个氢键。结果表明:对Lys195的突变可有效改变CRE的热稳定性及催化效率,且分子内部氢键的增加可能是CRE热稳定性提高的重要原因之一。
周林希 , 柳艺石 , 赵神保 , 张慧杰 , 高晓冬 , 藤田盛久
2019, 38(10):15-22. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.003 CSTR:
摘要:PiggyBac(PB)是来源于粉纹夜蛾(Trichoplusia ni)的TTAA型转座子。PB转座子系统可作为一种插入型突变工具,应用于多种真核细胞中。本研究在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中构建了一个基于PB转座子的筛选系统。系统由插入ADE2基因编码框的PB转座子及由半乳糖启动子调控表达的PB转座酶(PBase)两部分组成。在PBase诱导下,PB转座子可以从原始位点无痕移除并随机插入新的基因位点。PB转座子在转座过程中保持单一拷贝数,在每个突变细胞中只有一个插入位点,并可快速检测突变基因。实验结果表明:所构建的PB转座子筛选系统可应用于酿酒酵母中的基因筛选。
2019, 38(10):23-29. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.004 CSTR:
摘要:基于脂肪氧合酶(LOX)活性对宿主菌潜在的危害,分别共表达了超氧化物歧化酶和过氧化氢酶,以期提高铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa BBE 来源的LOX在大肠杆菌Escherichia coli Rosetta(DE3)中的表达。将P. aeruginosa BBE 超氧化物歧化酶基因sodB和sodM及E. coli过氧化氢酶基因katE克隆至 pRSFDuet-1,分别得到表达质粒pRSF-sodB,pRSF-sodM和pRSF-katE,将上述表达质粒转化至表达LOX的重组大肠杆菌N6,得到菌株N6-B,N6-M和N6-K。在20 ℃和1 mmol/mL异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)条件下诱导70 h,N6-B、N6-M和N6-K胞内外LOX总酶活分别为21.6、28.1和7.1 U/mL,其中N6-B和N6-M较对照菌株N6(11.8 U/mL)提高了83%和138%。通过正交实验确定LOX较优的诱导表达条件为:IPTG 浓度2 mmol/mL,诱导菌体浓度(OD600)2.5,诱导温度20 ℃。研究结果表明:共表达超氧化物歧化酶能有效促进LOX在大肠杆菌中的表达,为该酶高效异源表达研究提供了新思路。
2019, 38(10):30-36. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.005 CSTR:
摘要:为提高虫草素的产量,本实验对蛹虫草固态发酵产虫草素进行优化。通过一系列单因素实验,确定大米为发酵基质,葡萄糖和黄豆粉分别为最适碳源和氮源,得到最佳培养基组成和最佳培养条件:大米30 g(粒径0.90~1.25 mm),料液比(m/v)1∶1.5,葡萄糖3%(按基质算,下同),黄豆粉2%,麦麸1%,接种量30%,种龄2 d,发酵时间12 d。优化后虫草素产量达到4.69%,约为优化之初(0.74%)6.34倍。
2019, 38(10):37-42. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.006 CSTR:
摘要:本文主要考察耦合微滤膜(MF)的厌氧渗透膜生物反应器(AnMF-OMBR)处理模拟生活污水时正渗透(FO)膜的运行性能以及膜污染情况。结果表明,MF膜的加入能够有效的控制AnMF-OMBR中的盐度积累,使电导率维持在3 mS/cm左右。聚酰胺材质的FO(TFC-FO)膜对有机物和总磷有优异的截留性能,但对NH4+-N的截留效果不好。TFC-FO膜在AnMF-OMBR中运行30 d后,其通量从7.94 LMH下降到2 LMH,这主要是由膜污染造成的。TFC-FO膜的污染由有机污染,生物污染和无机污染组成,且以有机污染和生物污染为主。激光共聚焦显微镜(CLSM)的分析结果表明,有机污染和生物污染的主要组成成分是总细胞、蛋白质及β-D-吡喃多糖。此外,物理反冲洗无法恢复污染的TFC-FO膜的水通量,这说明膜污染主要由不可逆污染造成,进一步证明了膜污染的严重性。
2019, 38(10):43-51. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.007 CSTR:
摘要:本研究合成了D-甘露糖修饰的两亲性β-环糊精(C3-CD-Man7)和三臂金刚烷共价键连的BODIPY光敏剂(BTA),并利用β-环糊精(β-CD)与金刚烷(Ad)之间超分子主客体识别作用制备表面D-甘露糖修饰的高负载光敏剂胶束(BTA@C3-CD-Man7)。利用透射电镜和动态光散射对BTA@C3-CD-Man7胶束形貌、粒径和稳定性进行表征;并采用MTT细胞毒性评价方法考察其对人乳腺癌MDA-MB-231细胞的摄入、光动力治疗效果和光毒性。结果表明BTA@C3-CD-Man7粒径均一,在溶液中稳定性良好;甘露糖受体过度表达的乳腺癌细胞MDA-MB-231能够特异性识别并大量摄取BTA@C3-CD-Man7,并在665 nm LED灯照射下表现出对MDA-MB-231细胞靶向光动力治疗的效果。
杜宪正 , 王涛 , 邹路易 , 郁红艳 , 张海利 , 滕跃
2019, 38(10):52-59. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.008 CSTR:
摘要:对一株从土壤中筛选得到的锌抗性菌株微紫青霉菌(Penicillium janthinellum)BC109-2促进印度芥菜对土壤中Zn的修复效果进行评价。分析了菌株BC109-2对难溶态锌的促溶作用及产铁载体和吲哚乙酸(IAA)能力,并对其1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶活性和溶磷能力进行测定,再通过印度芥菜种子根伸长量实验和盆栽试验评价了锌抗性菌株BC109-2对植株生长和锌提取效率的影响。结果表明:菌株BC109-2具有明显的溶解碳酸锌的能力,与接种灭活菌的对照相比,菌株BC109-2使培养液中水溶性Zn含量增加了213%,培养液的pH由初始的7.0降低到5.7。另外该菌株能产IAA和铁载体,并且具有ACC脱氨酶活性和溶磷能力,充分表明菌株BC109-2是一株植物根际促生菌(PGPR)。根际促生菌BC109-2能促进植物根系伸长,伸长率在4.14%~44.83%之间,使印度芥菜生物量得到不同程度的增加;接种根际促生菌BC109-2的印度芥菜对土壤中锌的富集量较对照提高1.01~1.46倍。研究结果表明,微紫青霉菌BC109-2兼具多种促生特性且对印度芥菜有较好的促生效果,可用于提高植物修复锌污染土壤的效率。
2019, 38(10):60-66. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.009 CSTR:
摘要:以枯草芽孢杆菌基因组为模板通过PCR扩增获得谷氨酰胺酶基因ylaM,构建重组质粒pMA5-ylaM,将其转化到枯草芽孢杆菌168中获得重组菌BS168/pMA5-ylaM,并在宿主菌成功得到表达,纯化后的谷氨酰胺酶比酶活大小为939.48 U/mg。谷氨酰胺酶的反应最适pH为7.5,反应最适温度为55 ℃,La3+、Zn2+、Fe3+和Al3+对谷氨酰胺酶活力具有一定的抑制作用,在NaCl浓度为15%~17.5%的条件下,该酶酶活力可以保留50%以上。在5 L罐中,通过分批补料发酵,其最高酶活力产量为215.06 U/mL。
KOMERA Irene , 杨套伟 , 张显 , 饶志明 , 徐美娟
2019, 38(10):67-71. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.010 CSTR:
摘要:L-茶氨酸作为一种非天然氨基酸对人体健康具有多方面的功效,其作为食品饮品添加剂和制药原料的需求量日益增加。本文以安全菌株Bacillus subtilis 168作为宿主菌,表达生产B. pumilus来源的γ-谷氨酰转肽酶(GGT)。结果显示,该来源GGT成功在B. subtilis 168中实现了胞外分泌表达。最后,通过关键转化条件优化,并结合批次流加策略,该重组GGT能够在16 h催化合成50.8 g/L的L-茶氨酸,该结果可以和已报道的以大肠杆菌作为宿主菌表达GGT并催化合成L-茶氨酸的产量相媲美。
蔡欣月 , 李志江 , 牛江帅 , 包丹 , 苏晨 , 孙艺墨 , 戴凌燕
2019, 38(10):72-78. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.011 CSTR:
摘要:为研究opaque2基因沉默对高粱醇溶蛋白含量的影响,采用RNAi技术构建opaque2基因抑制表达载体,利用农杆菌介导转化高粱幼胚,测定转基因植株籽粒中醇溶蛋白含量,SDS-PAGE电泳检测醇溶蛋白带型,并使用透射电镜观察胚乳细胞中蛋白质体变化。结果表明,与野生型相比,5株转基因植株中4株籽粒的醇溶蛋白含量显著降低(P<0.05);野生型和各转基因植株的醇溶蛋白SDS-PAGE电泳带型相同;野生型胚乳细胞中淀粉粒排列紧密,部分大淀粉粒融合成大块状,蛋白质体数量较多且有一些体积较大;而转基因植株淀粉粒排列疏松,细胞中存在多处孔隙,蛋白质体数量较少,体积较小。opaque2基因沉默引起胚乳细胞蛋白质体数量变少,体积变小,进而影响胚乳细胞内部结构和籽粒醇溶蛋白含量。
2019, 38(10):79-86. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.012 CSTR:
摘要:果聚糖蔗糖酶能够将蔗糖和乳糖转化为具有益生元功能的低聚乳果糖。为了实现果聚糖蔗糖酶在重组枯草芽孢杆菌中的高效表达,将两种启动子比较并进行串联操作,确定生产果聚糖蔗糖酶的最佳启动子并对重组菌的生长条件进行探索。构建WB-PH、WB-P、WB-H、1A-PH、1A-P、1A-H六种重组枯草芽孢杆菌,其中WB-PH发酵酶活明显优于其他重组菌。研究生长条件对重组菌WB-PH产酶的影响,采用大豆蛋白胨作为氮源,果聚糖蔗糖酶的表达量明显增加,发酵过程中保持较高的溶氧水平也对产酶量有较大的提高。优化后的发酵酶活最高可达108.34 U/mL,相比优化前提高了25.92倍。
孙海烨 , 张梁 , 李由然 , 顾正华 , 丁重阳 , 石贵阳
2019, 38(10):87-97. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.013 CSTR:
摘要:构建一个适用于乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)稳定的整合型表达载体,并通过鼠灰链霉菌(Streptomyces murinus)来源的腺苷酸脱氨酶基因(AMPD)的表达对该载体进行初步验证。以质粒pMD 19T-simple为空骨架,K. lactis GG799来源的18S rDNA序列为同源重组位点,酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)来源的半乳糖苷酶启动子(pScGAL7)为外源基因调控元件,乙酰胺酶基因(amdS)为筛选标记,AMPD为报告基因,构建重组表达载体pTRGA-amdS。载体经Sac II线性化后,去除了大肠杆菌(Escherichia coli)来源的ori和氨苄青霉素抗性基因(Ampr),将同源重组片段电转化K. lactis GG799得到重组菌,利用实时荧光定量PCR(RT-QPCR)测定重组菌AMPD基因整合拷贝数为1~3,AMP脱氨酶酶活测定结果表明:酶活与拷贝数呈正相关,含3个整合拷贝的重组菌在半乳糖诱导下酶活提高了32.6%,达到(590±13.33) U/mL。在无选择压力下重组菌连续生长58世代稳定性为98.59%。通过载体pTRGA-amdS的构建与应用实现了外源基因在K. lactis中的稳定表达,初步探究了18S rDNA在同源重组中的作用,为K. lactis的进一步分子改造提供参考。
2019, 38(10):98-104. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.014 CSTR:
摘要:采用酰胺交联法将葡萄糖酸冼必泰修饰在载体上,并优化了修饰后的载体对中性蛋白酶的结合条件及催化活性的影响。结果表明,葡萄糖酸冼必泰对载体的修饰条件及修饰后的载体对中性蛋白酶的固定条件为:葡萄糖酸冼必泰的添加量为0.095 mmol、树脂活化时间为1 h、载体羧基与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)摩尔比为1∶3、中性蛋白酶的添加量为600 U,酶活化时EDC的添加量为13.7 mg。在此条件下,固定化中性蛋白酶的酶活性可达398 U/g树脂。经傅立叶红外分析,枯草芽孢杆菌中性蛋白酶成功的交联到修饰有亲和配基的亲和树脂载体上。经过固定后,固定化酶的米氏常数Km值为2.9 mg/mL,游离酶的Km值为1.7 mg/mL,随意固定化酶的Km值为7.1 mg/mL。
2019, 38(10):105-110. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.015 CSTR:
摘要:工业上将β-淀粉酶与其他淀粉水解酶进行复配可获得高纯度的麦芽糖浆。相对于目前常用的植物来源β-淀粉酶,微生物β-淀粉酶具有生产工艺简单、不受原料限制、质量稳定、纯度高等优势,但其最适作用pH多为6.0~8.0,难以与其他淀粉水解酶(pH多为4.5~5.5)进行复配。本实验室前期获得的弯曲芽孢杆菌β-淀粉酶其最适pH值为7.0,本研究在此β-淀粉酶基础上构建T47K,Y164K,L396K三个突变体,其最适pH由突变前的7.0分别下降为6.0,4.5,5.5,其中L396K的最适温度也由突变前的50 ℃提高为60 ℃。以马铃薯淀粉(10% w/v)为底物进一步对L396K制备麦芽糖的转化条件进行探索与优化。结果表明,在反应初始pH为 5.5,温度60 ℃,β-淀粉酶加酶量为100 U/g干淀粉时麦芽糖最大转化率达到80.2%,符合高纯度麦芽糖浆的生产要求。
2019, 38(10):111-118. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.016 CSTR:
摘要:从城市剩余污泥中分离出一株丝状真菌Talaromyces flavus S1,将预培养的菌丝体接种到污泥后,能够有效地改善污泥脱水性能。通过分离菌丝体培养液,发现并非真菌分泌物(微生物絮凝剂)而是菌丝体本身改善了污泥脱水性能;菌丝体对高浓度污泥的脱水性能影响显著,最多可提高40.58%,污泥浓度较小时,脱水性能不但没有改善反而变差;与聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化铝铁(PAFC)相比,菌丝体调理对毛细吸水时间的降低更显著,而添加PAM对污泥比阻效果更好,单独添加PAFC效果最差,在PAM与菌丝体协同调理下,污泥的脱水性能可提高60%左右。通过污泥粒径分布与SEM电镜扫描的结果发现:菌丝体通过缠绕包裹小颗粒的污泥,使污泥絮体和污泥颗粒增大从而改善了污泥脱水性能。菌丝体接种的接种方式比孢子直接接种更加实际有效,利用生物法改善了污泥脱水性能,对以该菌为基础开发生物脱水工艺有重要意义。
MUKAMA Omar , LEO Bemena , 王晓文 , 高晓冬 , 中西秀树
2019, 38(10):119-125. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.017 CSTR:
摘要:酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)孢子壁是一个多层结构,其最外层为二酪氨酸层,由酚类化合物 NN′-二甲酰基二酪氨酸组成。二酪氨酸层是酵母孢子壁独有的结构,在酵母营养细胞的细胞壁中不存在。因为许多细胞酚类化合物能够清除自由基,我们猜测NN′-二甲酰基二酪氨酸可以作为一种抗氧化剂。为了研究孢子的抗氧化性,将营养细胞、野生型孢子和idit1Δ驻孢子培养在强氧化剂H2O2中,观察现象。本研究发现相对于酵母营养细胞,含有二酪氨酸层的野生型孢子具有抗自由基的能力使孢子具有抗氧化活性,同时二酪氨酸层缺陷型菌株idit1Δ驻孢子对自由基敏感。另外,本研究发现NN′-二甲酰基二酪氨酸能够清除自由基。因此,NN′-二甲酰基二酪氨酸可在未来用作一种新型的抗氧化材料。
杨歌 , 王金晶 , 李佳 , 郑飞云 , 刘春凤 , 李永仙 , 钮成拓 , 李崎
2019, 38(10):126-134. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.018 CSTR:
摘要:FKS作为1,3-β-葡聚糖合成酶基因家族,对维持酿酒酵母细胞壁有重要作用。为探究FKS家族基因对酿酒酵母细胞抗逆性及其合成乙醇的影响,通过同源重组的方法分别构建了FKS1、FKS2和FKS3基因的缺失菌株,并比较重组菌株和原始菌株的性能差异。结果表明,FKS1缺陷菌株细胞壁的1,3-β-葡聚糖含量低于原始菌株60%,生长性能、抗胁迫性以及合成乙醇能力都较差。FKS3缺陷菌株的生长性能和胁迫性能与原菌株相似,在发酵环境中抵抗外界环境能力和合成乙醇能力优于原始菌株。因此,FKS1基因对维持酵母细胞活性和抗逆有重要作用,而FKS3基因对抗逆有负面作用。
2019, 38(10):135-143. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.019 CSTR:
摘要:以Npu DnaE(Nostoc punctiforme)内含肽为研究对象,使用分子生物学方法对内含肽的N端结构(IN)和C端结构(IC)进行改造,构建了以I N为亲和配基的亲和层析介质和以IC为自断裂亲和标签的融合蛋白表达体系,形成了由断裂内含肽介导的新型蛋白纯化系统。通过构建3种I 2+抑制试验,找到了最佳的断裂组合以及新的Zn2+结合位点。利用N3亲和配基片段C末端的Cys,制备了IN亲和层析介质并对其纯化效果进行了研究,成功获得高纯度GFP蛋白。
2019, 38(10):144-151. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.020 CSTR:
摘要:以发酵液对金黄色葡萄球菌的抑菌能力作为指标,从实验室保藏菌株中筛选出一株产抑菌活性物质水平较高的菌株JN-814C,经鉴定其为地衣芽孢杆菌。进一步研究该菌株产生与分泌细菌素的特性,确定其最适培养基为糊精2.5 g/L,酵母粉7.5 g/L,胰蛋白胨10 g/L,氯化钠3 g/L,最佳培养条件为培养时间22 h,培养温度37 ℃,初始pH 7.0,装液量50 mL,接种量2%。通过硫酸铵分级沉淀与DEAE-Sepharose-FF阴离子交换层析可初步纯化得到抑菌活性物质样品。纯化后的抑菌物质对革兰氏阳性菌有较好的拮抗性,对样品进行蛋白酶处理与氨基酸分析,发现其对碱性蛋白酶敏感,组成中谷氨酸含量较高,对温度、酸碱的敏感性较低,因此可基本被确定为一种抑菌肽。
2019, 38(10):152-159. DOI: 10.3969/j.issn.1673-1689.2019.10.021 CSTR:
摘要:酪醇是一种天然存在于橄榄油、酒及绿茶中的酚类化合物。由于酪醇具有抗炎症和抗氧化的生理活性,因此广泛应用于医药、化工等工业领域。传统的酪醇生产方法是化学合成法,但是这些方法存在着工艺复杂、得率低和环境污染等问题。另外,植物中较低的酪醇含量也限制了酪醇的分离纯化工艺研究。因此微生物发酵法生产酪醇研究越来越受到重视。通过在大肠杆菌内异源表达酿酒酵母中的丙酮酸脱羧酶基因ARO10,成功构建了合成酪醇的重组大肠杆菌。通过敲除预苯酸脱水酶编码基因pheA和苯乙醛脱氢酶编码基因feaB,提高了酪醇的合成能力。在最适的培养条件下,过表达ARO10基因的重组菌利用10 g/L葡萄糖作为碳源,发酵48 h酪醇产量可达4.15 mmol/L。研究发现,发酵培养基中外源添加酪氨酸能够提高重组大肠杆菌的酪醇合成能力。同时,研究还发现在大肠杆菌细胞中存在能够催化酪氨酸合成酪醇的前体物质4-羟基苯丙酮酸的酶。为工业水平微生物发酵法合成酪醇提供了思路。
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