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微生物学报 2025年第1期65卷 256-267页

作者：郭洁洁王伟红何杰民李登科刘业学路福平李玉天津科技大学生物工程学院工业发酵微生物教育部重点实验室天津300457

【目的】基于I型信号肽酶在分泌系统中的重要作用,探究信号肽酶与信号肽之间的作用关系,指导氨肽酶在解淀粉芽孢杆菌中的分泌表达优化。【方法】对解淀粉芽孢杆菌TCCC 19030的内源性信号肽酶和信号肽进行筛选,采用相对荧光强度、酶活力... 详细信息

【目的】基于I型信号肽酶在分泌系统中的重要作用,探究信号肽酶与信号肽之间的作用关系,指导氨肽酶在解淀粉芽孢杆菌中的分泌表达优化。【方法】对解淀粉芽孢杆菌TCCC 19030的内源性信号肽酶和信号肽进行筛选,采用相对荧光强度、酶活力等表征手段进行分析,同时采用分子对接技术探究信号肽酶和信号肽的相互作用关系。【结果】信号肽YolC融合氨肽酶的胞外酶活力最高,达到11847.67 U/mL。过表达信号肽酶SipW后,氨肽酶的酶活力提高到16261 U/mL。分子对接结果显示,信号肽YolC与信号肽酶SipW结合自由能最低,为-4.4 kcal/mol。【结论】信号肽优化与信号肽酶过表达可有效提高氨肽酶的分泌表达,其中信号肽酶与信号肽的结合能是影响目的蛋白分泌量的关键因素之一。

关键词：信号肽酶信号肽分子对接技术

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基于转录组分析挖掘兽疫链球菌透明质酸分子量调控元件

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生物技术通报 2025年第1期41卷 347-356页

作者：裴旭娟狄靖宜刘浩高伟霞天津科技大学生物工程学院教育部工业发酵微生物重点实验室天津300457

【目的】挖掘透明质酸分子量的影响元件,构建生产不同分子量大小的透明质酸兽疫链球菌工程菌。【方法】在利用不同碳源培养兽疫链球菌S12生产透明质酸时,发现10 g/L果糖为碳源发酵的透明质酸分子量为1.48×10^(6) Da,比原始发酵培养... 详细信息

【目的】挖掘透明质酸分子量的影响元件,构建生产不同分子量大小的透明质酸兽疫链球菌工程菌。【方法】在利用不同碳源培养兽疫链球菌S12生产透明质酸时,发现10 g/L果糖为碳源发酵的透明质酸分子量为1.48×10^(6) Da,比原始发酵培养基(50 g/L蔗糖为碳源)获得的透明质酸分子量2.10×10^(6) Da降低了29.52%。随后将50 g/L的蔗糖和10 g/L的果糖为碳源的S12发酵液进行转录组学分析,发现除果糖代谢相关基因外,精氨酸脱亚胺酶途径的两个关键基因arcA(编码精氨酸脱亚胺酶)和argF(编码鸟氨酸氨基甲酰转移酶)转录水平分别提升了16.29倍和11.27倍。为了探究这两个基因对HA合成的影响,在S12中分别敲除和过表达基因arcA、argF。【结果】arcA过表达菌株在CDM培养基中合成HA分子量2.96×10^(6) Da,比出发菌1.97×10^(6)Da提高50.25%,另外3个菌株HA分子量变化不大。进一步通过RT-qPCR发现arcA过表达菌株中谷氨酰胺(HA合成中的氨基供体)合成酶编码基因glnA转录水平上调2.0倍,这可能是导致arcA基因过表达HA分子量上升的原因之一。【结论】挖掘到精氨酸代谢相关两个基因对HA分子量具有调控作用,为其他菌株调控HA分子量提供了新靶标。

关键词：兽疫链球菌透明质酸转录组分子量精氨酸代谢

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栗酒裂殖酵母来源黄素单加氧酶的性质及催化合成S-甲基-L-半胱氨酸亚砜的应用

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生物工程学报 2025年第1期41卷 474-485页

作者：连蒙卡宋兆霖高文静朱刚董孟君李玉刘逸寒王凤华路福平天津科技大学生物工程学院、工业发酵微生物教育部重点实验室天津300457

S-甲基-L-半胱氨酸亚砜(S-methyl-L-cysteine sulfoxide,SMCO)是一种具有多种功能特性的非蛋白质含硫氨基酸。目前关于催化S-甲基-L-半胱氨酸(S-methyl-L-cysteine,SMC)生物合成SMCO的酶鲜有报道。本研究将栗酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)来源的黄素单加氧酶基因(spfmo)通过大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)进行异源表达,并对其酶学性质进行了分析。重组SpFMO的最适催化条件为30℃、pH 8.0,该条件下比酶活为72.77 U/g;此外,适当的Mg2+可以提高SpFMO的酶活;经酶动力学分析,该酶对底物SMC的酶促反应动力学参数Km值为23.89μmol/L,催化效率kcat/Km为61.71 L/(min·mmol)。在最适条件下,SpFMO催化SMC在9 h内生成SMCO的产率为12.31%。本研究为酶法合成SMCO提供了一定参考。

关键词：黄素单加氧酶酶学性质 S-甲基-L-半胱氨酸 S-甲基-L-半胱氨酸亚砜金属离子

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D-阿洛酮糖的高效生物催化合成研究进展

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食品科学技术学报 2025年第2期43卷 19-28页

作者：秦慧民岳世强叶伟江王楷喆高宇昂天津科技大学生物工程学院/工业发酵微生物教育部重点实验室天津300457 山东省科技馆山东济南250000

D-阿洛酮糖是一种新型的具有降血糖、抗氧化等特殊生理功能的低热量稀有糖。目前,D-阿洛酮糖的生物合成主要是利用D-阿洛酮糖3-差向异构酶来催化D-果糖生成D-阿洛酮糖,利用生物酶法大规模合成D-阿洛酮糖的研究重点主要集中在提升差向异... 详细信息

D-阿洛酮糖是一种新型的具有降血糖、抗氧化等特殊生理功能的低热量稀有糖。目前,D-阿洛酮糖的生物合成主要是利用D-阿洛酮糖3-差向异构酶来催化D-果糖生成D-阿洛酮糖,利用生物酶法大规模合成D-阿洛酮糖的研究重点主要集中在提升差向异构酶的催化活性、热稳定性和耐酸性以满足工业生产的需求。介绍了D-阿洛酮糖的生产现状及其生物酶法合成的最新进展,包括异构酶的分子定向改造、辅助定向进化的超高通量筛选方法、新型酶分子的固定化策略等以提升差向异构酶的工业属性,并进一步探讨了全细胞催化系统在D-阿洛酮糖生产中的应用。研究旨在为D-阿洛酮糖的高效生物催化合成提供理论参考,并提出工业生产中存在的挑战和潜在的解决方案。

关键词： D-阿洛酮糖 D-阿洛酮糖3-差向异构酶高通量筛选策略固定化技术全细胞催化

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基于转录调节因子PuuR的1,4-丁二胺生物传感器的构建与优化

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生物工程学报 2025年第1期41卷 437-447页

作者：刘俊杰蒋敏敏孙彤孙祥祥赵咏灿顾明霞路福平黎明工业发酵微生物教育部重点实验室天津300457 天津科技大学生物工程学院天津300457

生物传感器已经成为实时监测特定小分子和精确控制生物系统中基因表达的强大工具。用于1,4-丁二胺生物合成的高通量传感器可以极大地提高1,4-丁二胺高产菌株的筛选效率。为研究调整生物传感器特性的策略,本研究开发了一种以转录调节因子... 详细信息

生物传感器已经成为实时监测特定小分子和精确控制生物系统中基因表达的强大工具。用于1,4-丁二胺生物合成的高通量传感器可以极大地提高1,4-丁二胺高产菌株的筛选效率。为研究调整生物传感器特性的策略,本研究开发了一种以转录调节因子PuuR为基础的1,4-丁二胺生物传感器,其同源的操作子puuO被组装在大肠杆菌组成型启动子PgapA中,以控制下游的高能绿色荧光蛋白(superfolder green fluorescent protein,sfGFP)作为报告蛋白表达。最终该传感器在1,4-丁二胺浓度处于0–50 mmol/L时GFP/OD600值与1,4-丁二胺浓度之间能稳定地表现出线性关系。本研究采用大肠杆菌基因组中不同强度的启动子对1,4-丁二胺生物传感器进行分子改造,探究并改进基于PuuR的1,4-丁二胺生物传感器的功能性质,为高通量筛选高产1,4-丁二胺的工程菌株奠定了基础。

关键词：大肠杆菌 1,4-丁二胺生物传感器转录调节因子PuuR

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D-阿洛酮糖3-差向异构酶的功能表征及其高活性突变体的高通量筛选

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微生物学通报 2025年

作者：高鑫杨锋毛淑红路福平秦慧民工业发酵微生物教育部重点实验室天津科技大学生物工程学院工业酶国家工程实验室

【背景】稀少糖D-阿洛酮糖(D-allulose)是一种理想的低能量甜味剂替代品，其在食品加工和医疗健康领域具有广泛的应用前景。D-阿洛酮糖3-差向异构酶(D-allulose 3-epimerase， DAEase)是生物法催化D-果糖异构化生成D-阿洛酮糖的关键酶... 详细信息

【背景】稀少糖D-阿洛酮糖(D-allulose)是一种理想的低能量甜味剂替代品，其在食品加工和医疗健康领域具有广泛的应用前景。D-阿洛酮糖3-差向异构酶(D-allulose 3-epimerase， DAEase)是生物法催化D-果糖异构化生成D-阿洛酮糖的关键酶。【目的】基于酶数据库进行新酶基因的挖掘，拓宽DAEase的酶库资源，并结合理性设计筛选获得催化性能优良的新型DAEase酶分子。【方法】将来源于氧化微杆菌(Microbacterium oxydans) 的新酶基因 (MoDAEase)构建重组表达系统，研究该酶的酶学性质，通过分子结构模型预测，理性设计突变热点氨基酸，结合高通量筛选平台筛选潜在的D-阿洛酮糖3-差向异构酶突变体。【结果】重组目标蛋白实现可溶性表达，酶最适反应条件为60 ℃，pH 8.0，且在40-60 ℃及pH 6.5-8.5条件下具有较好稳定性。筛选获得催化效率提高5.35倍的优势突变体M110S/P249G，且用于转化100、300、及500 g/L的D-果糖时，均展示出优良的催化性能。【结论】本研究从氧化微杆菌中挖掘得到了一种DAEase的新酶，并筛选得到催化活性显著提高的优势突变体，为酶法合成D-阿洛酮糖提供了理论及实践依据。

关键词： D-阿洛酮糖 D-阿洛酮糖3-差向异构酶定向进化超高通量筛选

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皮肤微生态与微生态护肤品

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日用化学工业(中英文) 2025年第3期55卷 390-398页

作者：赵化冰李颖甜王熙函黄正梅路福平天津科技大学生物工程学院天津300457 工业发酵微生物教育部重点实验室天津300457 天科本真(天津)生物技术有限公司天津300450

皮肤微生物组及其生存环境共同构成了皮肤微生态系统,发挥着重要的屏障作用。微生物组是皮肤微生态系统的核心,其通过介导物理屏障、化学屏障以及免疫屏障的相互作用,维持着皮肤稳态。日常使用护肤品已成为现代人的生活习惯,其对皮肤微... 详细信息

皮肤微生物组及其生存环境共同构成了皮肤微生态系统,发挥着重要的屏障作用。微生物组是皮肤微生态系统的核心,其通过介导物理屏障、化学屏障以及免疫屏障的相互作用,维持着皮肤稳态。日常使用护肤品已成为现代人的生活习惯,其对皮肤微生态的影响不容忽视。为此,本文综述了护肤品中可能影响皮肤微生态的各类因素,从共性影响、有害影响、有益影响、不确定性影响几个角度进行了系统分析。在此基础上,讨论了微生态护肤品的研发方向。

关键词：皮肤微生态皮肤屏障护肤品

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轻工类专业“六位一体”国际化人才培养新模式的改革与探索

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微生物学通报 2025年第4期52卷 1876-1889页

作者：程新宽卢明辉满淑丽彭伟盼殷利眷骆健美马龙刘洪斌天津科技大学生物工程学院、工业发酵微生物教育部重点实验室、天津市工业微生物重点实验室、生物工程国家级实验教学示范中心、教育部食品生物技术工程研究中心天津300457 天津科技大学轻工科学与工程学院、天津市制浆造纸重点实验室、生物源纤维制造技术国家重点实验室天津300457

随着全球经济一体化进程的不断深入,培养具有全球化视野、跨文化交流能力和行业前沿创新能力的国际化人才已成为我国高等教育的重要任务。本文以天津科技大学生物工程学院的国际化人才培养模式为例,探讨了当前我国高校在轻工类专业国际... 详细信息

随着全球经济一体化进程的不断深入,培养具有全球化视野、跨文化交流能力和行业前沿创新能力的国际化人才已成为我国高等教育的重要任务。本文以天津科技大学生物工程学院的国际化人才培养模式为例,探讨了当前我国高校在轻工类专业国际化人才培养模式中存在的问题,通过营造国际化的教育理念,优化课程体系和评价机制,实施多元化教学模式,提升教师队伍的国际化水平,以赛促教培养学生的国际化竞争意识,强化国际化人才思政教育的“六位一体”的全面改革措施,旨在构建一个既具有民族特色又符合国际标准的轻工类专业国际化人才培养新模式。未来,学院将继续结合国家发展战略和新质生产力的发展需求,深入落实学校提出的“先锋计划”,推动我国高等教育的国际化进程,为国家和全球轻工业发展培养更多高素质的国际化人才。

关键词：高等教育改革轻工类专业国际化人才培养 “六位一体”

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基于原位发酵探究不同颜色高温大曲对酱香型白酒发酵过程的影响

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食品与发酵工业 2025年第9期51卷 160-168页

作者：安凯园王瑞鑫郭莹郭松波孙朋朋王煜梅李倩张鹏赵钧武晓乐陈叶福天津科技大学生物工程学院工业发酵微生物教育部重点实验室天津300457 贵州钓鱼台国宾酒业有限公司贵州遵义564501

在酱香型高温大曲的制造过程中,受到环境和操作的影响,不可避免地会形成3种颜色的高温大曲,即黄色大曲、白色大曲、黑色大曲。为了明确3种颜色大曲的品质差异以及它们对酱香型白酒整个生产周期的影响,该研究首先对不同颜色大曲的理化指... 详细信息

在酱香型高温大曲的制造过程中,受到环境和操作的影响,不可避免地会形成3种颜色的高温大曲,即黄色大曲、白色大曲、黑色大曲。为了明确3种颜色大曲的品质差异以及它们对酱香型白酒整个生产周期的影响,该研究首先对不同颜色大曲的理化指标和酶学性质进行测定,分析了3种颜色大曲在理化性质上的差异。其次,使用成品曲作为对照组,将3种颜色大曲分别应用于原位发酵实验,探究不同颜色大曲对酱香型白酒不同轮次酒醅发酵参数和不同轮次发酵酒样风味的影响。结果显示,黑曲在总酸和还原糖含量上高于黄曲和白曲,而白曲在酶活力方面显著优于黄曲和黑曲。同时,将不同颜色大曲驱动酱香型白酒发酵,发现轮次对酒样风味的影响要远远大于不同颜色大曲对酒样风味的影响。另外,在第1轮次阶段,使用黑曲发酵的酒样中高级醇含量显著高于其他酒样;在第5轮次阶段,使用白曲发酵的酒样中酯类物质含量显著高于其他酒样;在第7轮次阶段,使用白曲发酵的酒样中各种风味物质含量高于其他酒样。该研究为在不同轮次阶段充分合理利用不同颜色大曲提供了理论支持。

关键词：酱香型白酒不同颜色大曲原位发酵轮次配比

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用于多酶组装的可编程蛋白质支架助力稀有糖的生物合成（英文）

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Chinese Journal of Catalysis 2025年第5期 95-105页

作者：高鑫唐广耀闫佳俊房森彪田康明路福平秦慧民天津科技大学生物工程学院工业发酵微生物教育部重点实验室天津市工业微生物重点实验室工业酶国家工程实验室天津医科大学肿瘤研究所分子药理研究室

稀有糖D-阿洛酮糖是自然界中存量较少的新型功能糖,不仅可作为低能量甜味剂的理想替代品,还具有降低血糖浓度、减少脂肪堆积、治疗慢性糖尿病等众多生理功能,在食品医疗健康领域具有广阔的应用前景.生物催化法因其具有反应条件温和、无... 详细信息

稀有糖D-阿洛酮糖是自然界中存量较少的新型功能糖,不仅可作为低能量甜味剂的理想替代品,还具有降低血糖浓度、减少脂肪堆积、治疗慢性糖尿病等众多生理功能,在食品医疗健康领域具有广阔的应用前景.生物催化法因其具有反应条件温和、无毒副产物的生成等优势,被认为是合成稀有糖的主要方式.目前, D-阿洛酮糖的生物制备方法主要通过酮糖3-差向异构酶催化的异构化反应、微生物转化以及多酶级联反应实现.然而,异构化反应中存在热力学平衡瓶颈,多酶催化的级联反应中涉及多酶的调控与适配以及中间体通量的问题,阻碍了D-阿洛酮糖的高效合成.因此,利用多酶级联反应体系规避不利的热力学平衡,并调控复合体中多酶的适配性是亟需解决的关键问题.本文针对稀少糖生物合成路径中多酶适配及关键限速步骤等瓶颈问题,通过基因编辑设计构建可选择性地结合目标酶分子的蛋白支架,实现多酶在蛋白支架上的顺序排列与可控募集.并以D-阿洛酮糖3-差向异构酶(DAE)、核糖醇脱氢酶(RDH)和甲酸脱氢酶(FDH)为目标酶构建体外多酶复合体,用于稀有糖的生物合成.结果表明,与未组装的多酶催化体系相比,基于蛋白支架组装的多酶复合体的催化性能提高了10.4倍,并实现了95%以上的蒜糖醇产量.组装体系与游离体系的分子动力学模拟分析表明,组装体系中蛋白支架的限制作用缩短了相邻酶之间的级联反应距离,促进了反应中间体在酶活性位点之间的连续转移,从而增强了目标酶分子对底物的亲和力,减少了底物分子历经多酶催化位点的反应时间,进而提高了整体级联反应的催化活性和催化效率.进一步地,基于仿生矿化的固定化策略与蛋白支架的可寻址性,制备了纳米晶体共固定化多酶催化复合体.傅里叶变换红外光谱、X-射线粉末衍射、共聚焦激光显微镜及场发射扫描电子显微镜结果表明,多酶复合体已均匀分布于纳米晶体材料的表面.固定化的多酶复合体相比于其未固定态展示出更强的pH以及温度耐受性,在操作稳定性方面也较为可观.此外,为了进一步验证该人工蛋白支架在胞内的可编程性和可寻址性,构建胞内多酶自组装催化体系,并通过支架蛋白的可编程性合理解决该路径中关键酶的限速问题,实现胞内多酶自组装体的高效催化性能.进一步将固定化多酶催化复合体与胞内多酶自组装催化体系构建双模块催化系统,实现以D-果糖为出发底物的D-阿洛酮糖的高效生物合成,进而规避其合成反应中存在的热力学平衡.结果表明,双模块催化系实现了以300 gL–1 D-果糖为出发底物的D-阿洛酮糖的生物合成, D-阿洛酮糖的产率达到了90.6%,时空生产率达到了13.6 g L–1 h–1.综上所述,本研究不仅可拓宽基于固定化技术制备有效稳定的工业酶制剂的方法学基础,完善共固定化多酶的新型固定化策略,为D-阿洛酮糖的工业高效绿色生物制备提供理论依据,还将加快我国功能糖产业的技术革新,提升国际竞争力.

关键词：多酶级联反应蛋白质支架多酶复合物纳米反应器分子动力学模拟

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