检索结果-内蒙古大学图书馆

生物工程学报 2025年第3期41卷 1133-1151页

作者：刘源胡贵鹏李晓敏刘佳高聪刘立明江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室

感应代谢与环境变化并做出自适应调控是细胞生命活动的关键。近年来，随着合成生物学技术的进步，越来越多的细胞感知代谢和环境差异的机制被揭示，同时相关应用也日益广泛。然而，目前缺乏关于细胞代谢与环境适应调控的研究的系统性综... 详细信息

感应代谢与环境变化并做出自适应调控是细胞生命活动的关键。近年来，随着合成生物学技术的进步，越来越多的细胞感知代谢和环境差异的机制被揭示，同时相关应用也日益广泛。然而，目前缺乏关于细胞代谢与环境适应调控的研究的系统性综述。本文介绍了细胞感知代谢和环境差异的关键跨膜蛋白及感应蛋白；总结了细胞在应对胞内外代谢差异时的天然自适应调控机制；从动态调控、理性代谢工程改造和适应性进化这3个方面探讨了基于细胞自适应调控的应用场景，并展望未来的发展方向。本文不仅为细胞感知代谢和环境变化的机制研究提供了系统性视角，还为合成生物学领域的进一步创新应用奠定了理论基础。随着未来技术的不断发展，深入理解细胞自适应调控机制有望推动新型生物制造平台的开发与应用。

关键词：细胞感应代谢环境自适应调控

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微生物制造饲用氨基酸助力豆粕减量替代

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中国科学院院刊 2025年第1期40卷 25-35页

作者：刘佳盛琦刘开放刘立明江南大学、生物工程学院、工业生物技术教育部重点实验室无锡214122

在豆粕减量替代及低蛋白日粮技术推广的背景下,我国已经成为全球饲用氨基酸的主要生产国。然而,我国的氨基酸工业菌种自主研发起步较晚,面临经济技术指标相对滞后、知识产权布局不够坚实的挑战。合成生物学的蓬勃发展,为氨基酸工业生产... 详细信息

在豆粕减量替代及低蛋白日粮技术推广的背景下,我国已经成为全球饲用氨基酸的主要生产国。然而,我国的氨基酸工业菌种自主研发起步较晚,面临经济技术指标相对滞后、知识产权布局不够坚实的挑战。合成生物学的蓬勃发展,为氨基酸工业生产菌种的设计与优化开辟了前所未有的技术路径,为氨基酸发酵产业在全球市场竞争中带来了新的机遇。文章深入分析了饲用氨基酸在国内外的市场需求现状,系统列举了微生物制造氨基酸领域的关键技术突破,剖析了国内氨基酸行业面临的主要问题。此外,进一步展望了微生物制造氨基酸的未来发展趋势及挑战,并提出了一系列针对性的解决方案,旨在为促进氨基酸发酵行业的稳健、快速发展提供更为全面、深入的洞察与指导。

关键词：饲用氨基酸生物制造豆粕替代生产菌种合成生物学

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工程菌-酵母耦合高密度发酵生产乳糖-N-二糖

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食品与发酵工业 2025年第6期51卷 120-126页

作者：李竹英张洪涛李嘉怡张子梦韩成许淳江南大学生物工程学院糖化学与生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122

乳糖-N-二糖(lacto-N-biose,LNB)是母乳寡糖(human milk oligosaccharides,HMOs)的主要组成部分,也是双歧因子候选者之一,但是目前缺少经济的大规模合成技术。该研究利用蔗糖磷酸化酶和LNB磷酸化酶的非依赖能荷再生优势,以酿酒酵母为能... 详细信息

乳糖-N-二糖(lacto-N-biose,LNB)是母乳寡糖(human milk oligosaccharides,HMOs)的主要组成部分,也是双歧因子候选者之一,但是目前缺少经济的大规模合成技术。该研究利用蔗糖磷酸化酶和LNB磷酸化酶的非依赖能荷再生优势,以酿酒酵母为能源供给细胞,建立了双菌共培养高效合成LNB的方法。首先构建了*** JM109(DE3)/pET28a-GalT1、*** JM109(DE3)/pET28a-GalT2、*** JM109(DE3)/pET28a-BLUSP的工程菌,筛选出合成二磷酸尿苷葡萄糖(uridine diphosphate glucose,UDP-Glc)产量高达10.5 g/L的最优菌株*** JM109(DE3)/pET28a-GalT1。然后与构建的工程菌*** JM109(DE3)/pET28a-SPase、*** JM109(DE3)/pET28a-GalE和*** JM109(DE3)/pET28a-BiGalHexNAcP四菌耦合发酵,LNB产量为6.78 g/L。最后构建了共表达菌株*** JM109(DE3)(含有质粒pRSFDuet1-SPase-GalT1和pETDuet1-GalE-BiGalHexNAcP),外源添加辅因子尿苷一磷酸(uridine monophosphate,UMP)(浓度为20 mmol/L),将其与酵母耦合发酵,LNB最高产量为28.66 g/L,与四菌株耦合发酵相比,产量提高了323%。这是目前关于LNB产量最高的报道。研究结果为低成本生产乳糖-N-二糖提供了新的技术路线。

关键词：乳糖-N-二糖蔗糖蔗糖磷酸化酶耦合发酵母乳寡糖

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拉格啤酒酵母干燥过程中活力活性及海藻糖水平变化

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食品与发酵工业 2025年第6期51卷 25-32页

作者：付雪蓉钱思雨郑飞云钮成拓刘春凤李崎王金晶江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学生物工程学院酿酒科学与工程研究室江苏无锡214122

啤酒酵母活性干酵母产品近年来在啤酒酿造中得到广泛应用,其产品质量与复水后活性除了与加工过程有关,与酵母本身质量也有重要关系。由于目前缺乏对拉格啤酒酵母的生理性能与抗逆机制的深入了解,特定的拉格啤酒酵母在制成活性干酵母时... 详细信息

啤酒酵母活性干酵母产品近年来在啤酒酿造中得到广泛应用,其产品质量与复水后活性除了与加工过程有关,与酵母本身质量也有重要关系。由于目前缺乏对拉格啤酒酵母的生理性能与抗逆机制的深入了解,特定的拉格啤酒酵母在制成活性干酵母时产品质量不一,影响其复水活性的因素尚不明确。该研究选取了9株常用的拉格啤酒酵母,分析了其在干燥过程中的活力活性及胞内组分变化,结果发现具有较强抗干燥能力的菌株表现出较好的环境适应能力,具有较高的胞内ATP、线粒体膜电位和胞内海藻糖水平,同时表现出良好的抗氧化能力。转录组分析进一步发现,在干燥过程中氧化磷酸化途径显著上调,海藻糖合成与水解代谢显著增强。以上研究结果表明,在干燥过程中酵母能通过维持较高的线粒体活力和旺盛的能量代谢,修复在干燥过程中受到的损伤,进而提升抗干燥能力。

关键词：干燥海藻糖拉格酵母活性干酵母活力

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代谢工程改造酵母生产琥珀酸的研究进展

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微生物学报 2025年第2期65卷 467-488页

作者：顾子蕴唐永圣陈修来江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡

琥珀酸是一种重要的四碳二羧酸,广泛应用于食品、医药和化工等行业。与传统基于石化原料的化学合成方法相比,微生物发酵法生产琥珀酸是一种更具经济性和环境友好性的替代方案,具有较大的应用潜力。酵母具有良好的环境耐受性,因此酵母细... 详细信息

琥珀酸是一种重要的四碳二羧酸,广泛应用于食品、医药和化工等行业。与传统基于石化原料的化学合成方法相比,微生物发酵法生产琥珀酸是一种更具经济性和环境友好性的替代方案,具有较大的应用潜力。酵母具有良好的环境耐受性,因此酵母细胞工厂生产琥珀酸逐渐成为研究热点。本文以酵母生产琥珀酸为出发点,综述了构建酵母细胞工厂生产琥珀酸的相关代谢工程与调控策略,包括琥珀酸合成路径构建、辅因子供应优化、跨膜转运改造等,总结了利用廉价原料进行琥珀酸生物合成的最新研究进展,探讨了增强酵母菌株抗逆性的方法,最后展望了酵母在琥珀酸生物合成中的未来发展前景。

关键词：代谢工程微生物细胞工厂酵母琥珀酸

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成对甘氨酸基序(Gly-Gly)对胶原蛋白稳定性及柔性的影响

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中国生物化学与分子生物学报 2025年第4期41卷 541-550页

作者：王宣婷张萌许菲江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室

胶原蛋白是动物体内各种组织维持其功能所必需的基质蛋白质，脊椎动物中有多种类型，每种类型的胶原蛋白在体内的功能与其序列和结构均有着密切联系。在天然胶原中，除了普遍的Gly-X-Y氨基酸序列，也存在一种特殊结构Gly-Gly-Y,为了探... 详细信息

胶原蛋白是动物体内各种组织维持其功能所必需的基质蛋白质，脊椎动物中有多种类型，每种类型的胶原蛋白在体内的功能与其序列和结构均有着密切联系。在天然胶原中，除了普遍的Gly-X-Y氨基酸序列，也存在一种特殊结构Gly-Gly-Y,为了探究其对胶原的影响，本研究依次在胶原多肽、长链胶原、胶原高聚物层次上构建含有Gly-Gly-Y的突变体，通过圆二色谱扫描表征突变前后胶原的热稳定性。同时，采用分子动力学模拟计算胶原多肽的氢键成键概率以及弯曲度，解释胶原稳定性和柔性变化的分子机制。结果显示，含有Gly-Gly结构的突变体会降低样品的Tm值，但随着胶原三螺旋区域的加长以及蛋白质自组装程度的加强，这种影响会逐渐减弱，降低的Tm值分别为5℃、3℃和1℃。同时，模拟结果显示，含有Gly-Gly结构的多肽弯曲度也有一定增加，表明突变位点附近结构有更强的灵活性。这为具有一定柔性的胶原材料的设计提供了新思路。

关键词：重组胶原蛋白热稳定性圆二色谱分子动力学模拟

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代谢工程改造大肠杆菌生产乙醇酸

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生物工程学报 2025年第05期 1959-1973页

作者：程金宇李晓敏刘佳高聪刘立明江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室

乙醇酸是结构最简单的α-羟基酸，广泛应用于医药、化工等领域。然而，目前发酵生产乙醇酸的菌株普遍含有质粒或需要添加诱导剂，不利于大规模工业生产。为了构建无需质粒和化学诱导剂的乙醇酸生产菌株，本研究选择野生型大肠杆菌ATCC 8... 详细信息

乙醇酸是结构最简单的α-羟基酸，广泛应用于医药、化工等领域。然而，目前发酵生产乙醇酸的菌株普遍含有质粒或需要添加诱导剂，不利于大规模工业生产。为了构建无需质粒和化学诱导剂的乙醇酸生产菌株，本研究选择野生型大肠杆菌ATCC 8739作为出发菌株，首先筛选了不同来源的异柠檬酸裂解酶和乙醛酸还原酶，并通过基因组水平整合获得了工程菌株GA01，罐上发酵测试该菌株的乙醇酸产量达到10.12 g/L，经过路径酶拷贝数优化后产量进一步提升至15.25 g/L；其次，通过阻断乙醇酸合成途径的分支代谢路径并强化前体供应，将碳代谢流高效引入乙醇酸合成途径，最优菌株GA07-1的乙醇酸产量提高至41.69 g/L；最后，在5 L发酵罐中进行发酵优化，菌株GA07-1的乙醇酸产量、葡萄糖得率和生产强度分别达到50.62 g/L，0.49 g/g和1.20 g/(h·L)。本研究实现了在无抗生素和化学诱导剂条件下的乙醇酸从头发酵。

关键词：乙醇酸代谢工程无质粒无诱导剂大肠杆菌

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环糊精葡萄糖基转移酶催化莱鲍迪苷A糖基化短链产物特异性研究

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食品与发酵工业 2025年第5期51卷 29-35页

作者：樊朝悦倪晔刘思言韩瑞枝江南大学工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学生物工程学院江苏无锡214122

莱鲍迪苷A(rebaudioside A,RA)是从甜叶菊中提取的一类低热量甜味剂,被认为是理想的蔗糖替代品,但其令人不愉快的后苦味限制了其在食品领域的应用。对RA进行适度酶法糖基化被认为是减缓其后苦味有效的方法之一。环糊精葡萄糖基转移酶(cy... 详细信息

莱鲍迪苷A(rebaudioside A,RA)是从甜叶菊中提取的一类低热量甜味剂,被认为是理想的蔗糖替代品,但其令人不愉快的后苦味限制了其在食品领域的应用。对RA进行适度酶法糖基化被认为是减缓其后苦味有效的方法之一。环糊精葡萄糖基转移酶(cyclodextrin glucosyltransferase,CGTase)是目前催化RA糖基化最常用的酶,其主要缺点是反应生成的产物复杂多样,尤其是长链糖基化产物的占比较高,严重影响了产物的口感和品质。该研究探索了不同来源的CGTase催化RA糖基化反应,选择转化率及短链产物特异性均较好的α-CGTase(来源于Paenibacillus macerans)进行研究。通过酶学性质研究及反应条件优化,获得最佳反应条件:以pH 6.0的PBS为反应介质,水溶性淀粉为糖基供体,底物质量比为RA∶水溶性淀粉=1∶1,加酶量25μg/mL,40℃下反应12 h可达平衡,RA的转化率最高达到74.8%,短链产物(RA-nG,n≤2)占总产物的占比为86.5%,较优化前提高了10%。因此,在此条件下可有效提高短链糖苷化RA的特异性,在甜菊糖苷的工业应用中具有更大的潜力。

关键词：莱鲍迪苷A 甜菊糖苷糖基化环糊精葡萄糖基转移酶短链产物特异性

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酱香型白酒酿造过程中氨基甲酸乙酯前体来源解析

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食品与发酵工业 2025年第4期51卷 170-176页

作者：尹子瑞赵鑫锐堵国成江南大学生物工程学院江苏无锡214122 江南大学工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学未来食品科学中心江苏无锡214122 江南大学糖化学与生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122

氨基甲酸乙酯(ethyl carbamate,EC)广泛存在于白酒中,由于其具有致癌性,对我国白酒品质和国民健康产生了负面影响,因此明确其形成机制十分必要。但酱香型白酒生产工艺复杂,EC的形成机制尚不清楚。该研究旨在明确酱香型白酒酿造过程中EC... 详细信息

氨基甲酸乙酯(ethyl carbamate,EC)广泛存在于白酒中,由于其具有致癌性,对我国白酒品质和国民健康产生了负面影响,因此明确其形成机制十分必要。但酱香型白酒生产工艺复杂,EC的形成机制尚不清楚。该研究旨在明确酱香型白酒酿造过程中EC前体的来源,分析不同工艺阶段中的EC前体含量变化规律,为进一步明确EC的形成机制奠定基础。通过检测分析不同原辅料中EC前体含量,明确了EC前体的主要来源是大曲。通过检测分析不同工艺节点的EC及其前体的含量,明确了酱香型白酒中EC的主要形成阶段是蒸馏阶段,氰化物是蒸馏阶段的主要前体。模拟反应实验表明,高粱中的蜀黍糖苷是氰化物的主要来源,这一结论也与氰化物在发酵过程中的含量变化规律相符。最后,从白酒酒醅中筛选得到了一株与生氰糖苷形成氰化物密切相关的热带假丝酵母(Candida tropicalis)。该结果为后续调控酱香型白酒中的EC含量提供了思路。

关键词：氨基甲酸乙酯酱香型白酒尿素氰化物瓜氨酸生氰糖苷

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理性设计提高青霉内切多聚半乳糖醛酸酶的催化活力

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食品与发酵工业 2025年第5期51卷 36-44页

作者：毛心怡徐岩喻晓蔚江南大学生物工程学院酿造微生物与应用酶学研究室江苏无锡214122 江南大学工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122

内切多聚半乳糖醛酸酶是果胶酶中研究最为广泛的酶之一,可以特异性水解多聚半乳糖醛酸链的α-1,4-糖苷键,生成不同聚合度的寡聚半乳糖醛酸,对提高果胶的附加值具有重要意义。目前关于内切多聚半乳糖醛酸酶的研究仍然较少,且其催化活力... 详细信息

内切多聚半乳糖醛酸酶是果胶酶中研究最为广泛的酶之一,可以特异性水解多聚半乳糖醛酸链的α-1,4-糖苷键,生成不同聚合度的寡聚半乳糖醛酸,对提高果胶的附加值具有重要意义。目前关于内切多聚半乳糖醛酸酶的研究仍然较少,且其催化活力和热稳定性不佳是限制其工业化应用的主要因素。课题组前期研究获得了青霉Penicillium arizonens来源的内切多聚半乳糖醛酸酶基因pePGB,并在毕赤酵母中实现了异源表达。由于其催化活力仅处于同类酶的中等水平,该研究主要针对其催化活力进行了改造。首先对其底物结合口袋亚位点的氨基酸进行了丙氨酸突变,基于突变结果及序列比对,选择了相应的突变热点进行理性设计,筛选获得了3个酶活力提高的突变体V248L、V248R和G111R,有序叠加后获得最佳突变体G111R/V248R,比活力和催化效率(kcat/Km)分别为野生型的1.84倍和2.06倍。随后通过同源建模及分子对接分析,248位的缬氨酸突变为精氨酸后,与底物形成了两个氢键,增强了酶与底物相互作用;而G111R突变未直接对酶与底物的相互作用造成影响,但可能与248位的精氨酸存在协同作用,共同增加了底物口袋的正电性,从而提高了与负电荷底物的结合力,进而提高了酶的催化活力。该研究为该酶后续在果汁加工等行业的应用奠定了重要基础,也为理性设计提高酶催化活力提供了参考价值。

关键词：内切多聚半乳糖醛酸酶理性设计定点突变催化活力分子对接

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