《食品科学》2024年2期 生物工程（1-7篇）
文摘
科技
2024-07-03 17:28
北京
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作者：严茹雪，李越，牛家峰，陆兆新，孟凡强，朱萍，吕凤霞
本研究实现了脱氧雪腐镰刀菌烯醇解毒酶DepB在枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）RIK 1285中的异源表达，但DepB较低的发酵水平限制了其在食品加工和饲料中的应用，可采用转录和翻译相结合的策略提高DepB在枯草芽孢杆菌中的表达水平。首先，选择9 个单启动子替换原始启动子P43，其中单启动子PspoVG介导的重组菌经发酵后酶活力最高，酶活力为29.59 U/mL。其次，选择4 个具有较高DepB表达水平的启动子（P43、PsacB、PspoVG和PaprE）构建16 个双启动子系统，其中，DepB在双启动子PaprE-PspoVG的介导下活力达到最高，为48.87 U/mL。此外，通过对启动子PaprE-PspoVG的核心区域（-35和-10区）进行优化，Mutant-5酶活力高达69.17 U/mL，是原始菌株（14.45 U/mL）的4.79 倍。在此基础上，通过优化启动子PspoVG的核糖体结合位点序列，进一步提高了DepB的表达水平，RBS15酶活力为115.15 U/mL，是原始菌株的7.97 倍。研究结果表明，转录和翻译相结合策略是提高重组蛋白发酵水平的有效手段。
作者：何苗，赵雨晴，李居行，葛佳琪，陈盼婷，应欣，张连慧，王昌禄，李贞景，郭庆彬，刘欢欢
本研究对19 株弯曲乳杆菌（Latilactobacillus curvatus）和40 株清酒乳杆菌（L. sakei）的基因组进行了比较分析。平均核苷酸同一性及全基因组共线性分析表明，L. curvatus和L. sakei基因组间的核酸序列同源性较弱，可作为区分两个物种的指标。对两个物种分别构建泛基因组，并对泛基因组中的核心基因功能进行注释。结果显示，L. curvatus和L. sakei各自的核心基因组主要涉及菌株的基础代谢。对菌株个体基因组的比对分析发现：1）L. curvatus与L. sakei均含有广泛的糖苷水解酶类编码基因，在分解和代谢膳食纤维类多糖、乳糖利用以及木质纤维素中具有丰富的基因资源；2）3 个菌株含抗生素耐药性基因，且来源于基因横向转移；3）L. sakei特有的精氨酸脱亚胺酶途径、L. curvatus中的丝氨酸脱水酶途径及鸟嘌呤脱氨酶途径，以及个别菌株中谷氨酸脱羧酶的发掘，揭示了这两类菌不同的抗酸机制；4）冷应激蛋白编码基因的发现也赋予了这两类菌良好的冷加工特性。此外，部分L. sakei基因组中含有编码lactocin S及凝结素相关的基因簇。总之，本研究通过对L. curvatus及L. sakei进行基因组水平的比较和分析，提供了两个物种之间的分类标准以及菌株个体上的差异信息，为这两种乳酸菌的生理生化分子遗传机制研究以及工业应用奠定了基础。作者：纪帅奇，乌日娜，张淘崴，娄梦雪，丁瑞雪，马颖，武俊瑞
为了详细解析枯草芽孢杆菌SNBS-3的基因组特征，本研究在前期研究基础上，采用Illumina二代测序技术和第三代高通量Pacbio测序平台，对从传统豆酱中筛选得到的枯草芽孢杆菌SNBS-3进行全基因组测序，获得菌株基因组特征信息、基因功能注释及分类、系统发育进化和次级代谢产物等关键信息。结果表明：SNBS-3的基因组为一条环状闭合DNA，大小为4 076 387 bp，共有4 000 个蛋白质编码基因，在直系同源集、基因本体论、京都基因与基因组百科全书、碳水化合物活性酶、抗生素耐药性数据库和致病毒力因子数据库分别注释到3 209、2 824、2 560、147、12 个和4 个功能基因。应用在线软件AntiSMASH和Bagel4发现其除具有合成Surfactin、Mycosubtilin、Plipastatin、Bacilysin和Bacillaene等多种抑菌物质的相关基因外，还具有一条完整的细菌素Subtilosin A合成基因簇，结合抑菌实验和蛋白酶K实验结果推测枯草芽孢杆菌SNBS-3具有合成细菌素Subtilosin A的能力。综上，枯草芽孢杆菌SNBS-3全基因组测序结果表明其本身可产生多种抑菌物质，是1 株具有生防潜力的微生物，相关分析结果可为包括细菌素Subtilosin A在内的多种抑菌物质的进一步开发应用提供理论基础。
以风味物质和氨基酸为重点，对8 种不同特征的酵母提取物（FG10、FM88、FM31、KU012、FIG12LS、F58、FIG03、KA02）进行基于乳酸乳球菌和乳酸链球菌混合生物转化体系（Lactococcus lactis and Streptococcus lactis biotransformation system，LSBT）去除酵母风味的研究，并对该微生物转化体系的适应性和广泛性进行评价。5 种酵母抽提物经转化后不再具有酵母味，而且FG10和FM88还具有发酵酱风味。没有吲哚的产生是LSBT成功的关键之一。同时，转化后的酵母抽提物中乳酸质量浓度不应低于10.00 g/L。原材料的差异在LSBT中起着重要作用，特别是原料中天冬氨酸的缺乏和苏氨酸的过量很可能是LSBT转化不成功的原因。总体而言，LSBT适用于大多数型号酵母提取物，但对于某些特定型号的酵母提取物（如F58、FIG03和KA02），还需要探索其他微生物组合技术或发酵条件。为获得高效产油脂工程菌株，在大肠杆菌（Escherichia coli）BL21（DE3）中表达了来自产油核桃内生菌枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）HB1310的去饱和酶基因，构建了单基因表达菌株BL21（DE3）/pET-de1、BL21（DE3）/pET-de2及共表达菌株BL21（DE3）/pET-de。结果表明，去饱和酶基因在E. coli BL21（DE3）中实现了高水平的表达，3 株工程菌的酶活性在60 h诱导过程中均高于野生菌株，尤以24 h的酶活性最高，分别为同时刻野生菌株的1.38、1.48 倍和1.75 倍。外源去饱和酶基因的过表达可引起E. coli中油脂产量和脂肪酸组分的变化，与野生菌相比，3 株工程菌的油脂产量有较大提高，其发酵24 h的油脂产量分别可达0.57、0.58、0.72 g/L，其中，饱和脂肪酸含量分别提高72.26%、66.93%、123.21%，不饱和脂肪酸含量分别提高112.18%、44.18%、134.30%。本研究可为产油脂工程菌的开发和应用提供有价值的菌种来源。针对高温（40 ℃）和高盐（18% NaCl）逆境设计了最低营养需求全合成培养基，分析了鲁氏接合酵母（Zygosaccharomyces rouxii）在长期逆境下生长的营养需求差异，重点解析了酵母细胞从生长适应期到对数生长初期阶段有机酸、氨基酸和糖类物质的代谢及基因表达差异。研究结果显示，遭遇高盐压力的鲁氏接合酵母细胞更需要外源氨基酸，而补充维生素和氨基酸有助于缓解酵母细胞的高温压力。鲁氏接合酵母针对高盐和高温逆境采用了差异明显的有机酸、氨基酸和糖代谢策略。MSN4（逆境转录子基因）和HOG1（高渗调控蛋白基因）响应高盐，而HSF1（热激调控蛋白基因）和SOD1（超氧化物歧化酶基因）对高温响应。本研究加深了对耐盐鲁氏接合酵母耐温机制的理解，有助于双抗新能力酿造酵母菌株的研制。作者：章倩，戚慧敏，卞斌，马俊美，赖晨欢，黄曹兴，凌喆，勇强
本研究以褐藻胶为底物，探究其在褐藻胶酶法降解过程中的分子质量变化以及酶法降解制备褐藻胶低聚糖的工艺参数，并在此基础上，评价了不同分子质量褐藻胶酶解产物的体外免疫活性。结果表明，褐藻胶经褐藻胶裂解酶降解后分子质量显著下降，通过乙醇分级分离可获得3 种不同分子质量的降解产物，其重均分子质量分别为13.4、5.73 kDa和3.85 kDa。单因素试验优化获得酶法制备褐藻胶低聚糖的最适工艺参数为pH 7.0、褐藻胶裂解酶用量15 U/g（底物质量计）、酶解时间24 h，此时，褐藻胶低聚糖得率为28.05%。利用小鼠巨噬细胞模型对褐藻胶及其3 种分子质量降解产物的体外免疫活性进行评价，发现褐藻胶及其酶解产物均具有一定的免疫增强活性，且重均分子质量为5.73 kDa的酶解组分免疫增强活性最好，优于褐藻胶低聚糖。同时，通过添加巨噬细胞受体蛋白Toll样受体4（Toll-like receptor 4，TLR4）的阻断剂（TAK-242），验证了褐藻胶酶解产物通过诱导巨噬细胞TLR4的分泌，引起级联反应，增加NO、肿瘤坏死因子-α和白细胞介素6的分泌，从而调节巨噬细胞免疫活性。研究结果可为褐藻胶高值化利用提供理论依据。![]()
为了帮助食品及生物学科科技人员掌握英文科技论文的撰写技巧、提高SCI期刊收录的命中率，综合提升我国食品及生物学科科技人员的高质量科技论文写作能力。《食品科学》编辑部拟定于2024年8月1—2日在武汉举办“第11届食品与生物学科高水平SCI论文撰写与投稿技巧研修班”，为期两天。
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为提高我国食品营养与安全科技自主创新和食品科技产业支撑能力，推动食品产业升级，助力‘健康中国’战略，北京食品科学研究院、中国食品杂志社、国际谷物科技学会（ICC）将与湖北省食品科学技术学会、华中农业大学、武汉轻工大学、湖北工业大学、中国农业科学院油料作物研究所、中南民族大学、湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所、湖北民族大学、江汉大学、湖北工程学院、果蔬加工与品质调控湖北省重点实验室、武汉食品化妆品检验所、国家市场监管实验室（食用油质量与安全）、环境食品学教育部重点实验室共同举办“第五届食品科学与人类健康国际研讨会”。会议时间：2024年8月3—4日，会议地点：中国 湖北 武汉。
联系人：杨红；电话：010-83152138；手机：13522179918（微信同号）
