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核心问题:α-蒎烯的低水溶性和毒性限制了P450BM-3全细胞生物转化的效率和反应器放大,需要开发水-有机双相生物过程以延长产物形成期并提高产率。
关键发现:在DINP/α-蒎烯70:30 (v/v)有机相、相比3:2、搅拌1100 rpm条件下,BL21(P450BM-3 QM)和BL21(P450BM-3 QM/GlcDH/GLF)的总产物浓度分别达1,020±144 mg/L_aq和800±61 mg/L_aq
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发酵工程
Aqueous-organic two-phase bioprocessBiotransformationCofactor regenerationP450BM-3PhthalatePinene
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
核心问题:灵芝酸产量低是灵芝液体发酵产业化的主要障碍,本研究旨在通过苯巴比妥(一种P450诱导剂)诱导提高灵芝液态静置培养中总灵芝酸和单体灵芝酸的产量,并探究其相关生物合成基因表达机制。
关键发现:最优诱导条件为静置培养第5天添加100 μM苯巴比妥,总灵芝酸最大含量达41.4±0.6 mg/g DW,较对照(28.3±0.16 mg/g DW)提高约46%
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发酵工程
Ganoderic acidGanoderma lucidumGene expressionMushroom fermentation technologyPhenobarbital induction
Ganoderma lucidum CCG...
Ganoderma lucidum CCG...
Ganoderma lucidum CCG...
核心问题:化学法难以在惰性碳原子上进行羟基化,细胞色素P450可催化该反应但稳定性差且需要电子传递蛋白;本研究旨在通过融合古菌PPlase提高P450 BM3 (F87V)在E. coli中的可溶性和稳定性,并利用该酶及PAH双加氧酶将多种取代萘和β-桉叶醇转化为高价值羟基化衍生物。
关键发现:融合PPlase的P450 BM3 (F87V)在E. coli中主要以可溶形式表达,60°C热处理20 min后剩余活性为43.9%±14.3%,优于未融合的27.7%±3.0%。用E. coli (pFusionF87V)转化多种取代萘,均获得单羟基化产物(分离产率):1-甲基萘→4-甲基...
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发酵工程
Cytochrome P450Dihydroxylating dioxygenaseNaphthaleneP450 BM3Peptidyl-prolyl cis-trans isomeraseβ-eudesmol
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli BL21...
Escherichia coli JM109
核心问题:鉴定赋予酿酒酵母乙醇耐受性和/或热耐受性的新基因,以改善工业乙醇生产菌株的性能。
关键发现:从约3000个转座子突变体中筛选出5株耐受15%乙醇的菌株(Tn1-5),其中Tn2和Tn3同时耐受42°C高温。Northern blot显示Tn1中CMP2和IMD4表达分别下降约10%和20%
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发酵工程
BioethanolEthanol toleranceThermotoleranceTransposon
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
核心问题:木质纤维素生物质中木质素抑制纤维素酶解和发酵,传统预处理成本高,需开发低成本的木质素降解预处理方法
关键发现:克隆了漆酶I基因(GenBank登录号JF825479),含10个内含子
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发酵工程
BiorefineryCell surface engineering of yeastLaccaseLigninTrametes sp.
Trametes sp. Ha1
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
核心问题:高温下Gluconobacter frateurii CHM43的L-山梨糖发酵效率低,需开发耐高温菌株以降低工业冷却成本。
关键发现:在38.5°C摇瓶培养中,适应株CHM43AD能将近100%的D-山梨醇转化为L-山梨糖,而野生型仅转化60%。在罐发酵中,CHM43AD在39°C完全转化10% D-山梨醇,40°C时转化约60%
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发酵工程
AdaptationGluconobacterPQQQuinoprotein glycerol dehydrogenaseSorbose fermentationThermotolerance
Gluconobacter frateur...
Gluconobacter frateur...
Gluconobacter frateur...
核心问题:化学合成手性萜类衍生物存在选择性差、副反应多、产率低、使用昂贵有毒金属催化剂等问题,需要绿色高效的替代方法。
关键发现:Rhizoctonia solani转化(-)-menthol 1得到(-)-6-hydroxymethanol 2 (65.2%)、(+)-6,8-dihydroxymethanol 4 (32.4%)和(-)-1-hydroxymethanol 3 (18.4%)
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发酵工程
BiotransformationsMicroorganismsStereochemistryTerpenoids
Rhizoctonia solani
Botrytis cinerea
Penicillium digitatum
核心问题:克伦特罗单链抗体(CBL-scFv)在毕赤酵母中异源表达水平低,难以满足工业规模生产和免疫检测应用需求。
关键发现:密码子优化替换了124个氨基酸中156个核苷酸,G+C含量从53%降至47.2%,优化基因与原始基因相似性为79.4%;qPCR确认优化菌株与原始菌株基因拷贝数比值为1.38,排除了拷贝数影响;优化后CBL-scFv(41 kDa)在摇瓶中的产量为0.223 g/L,是原始基因表达量(0.09...
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发酵工程
ClenbuterolCodon optimizationExpressionPichia pastorisSingle-chain variable fragment
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
Pichia pastoris GS115
核心问题:工业发酵中酿酒酵母常面临氧化、乙醇、低温等非生物胁迫,导致发酵效率下降。如何通过基因工程提高酵母的胁迫耐受性和发酵产量,尤其低温发酵性能,是核心问题。
关键发现:TG细胞在30°C发酵84 h最终酒精浓度13.3% (0.63±0.03 g/g),比WT的10.2% (0.48±0.04)提高23%
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发酵工程
Cerastium arcticumDHN geneFermentation capacitySaccharomyces cerevisiaeStress tolerance
Saccharomyces cerevis...
Escherichia coli BL21...
核心问题:纤维素酶在结晶纤维素表面的不可逆吸附导致水解不完全,乙醇产量受限。
关键发现:96h水解50g/L Avicel时,47.1%的游离纤维素酶不可逆吸附,10.8%结晶纤维素残留
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发酵工程
BioethanolCell surface displayCellulaseProtein adsorptionSaccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
核心问题:担子菌酵母(非酿酒酵母)在生物技术中的潜力和应用尚未被充分认识,本文综述其在工业酶、代谢产物、生物修复等方面的现状与前景。
关键发现:野生X. dendrorhous产虾青素0.05–0.5 mg/g干重,工业菌株达4–15 mg/g DCW,荧光分析估计最高15–20 mg/g DCW
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发酵工程
工业酶担子菌氧化分解代谢污染物降解生物修复类胡萝卜素
Xanthophyllomyces den...
Xanthophyllomyces den...
Rhodotorula spp.
核心问题:高效制备人参皂苷元原人参三醇(APPT),特别是首次从人参根提取物直接生产APPT
关键发现:重组D. turgidum β-糖苷酶对PPT型人参皂苷的比活性顺序为Rf>Rg1>Re>R1>Rh1>R2,分别为0.794、0.209、0.152、0.067、0.009、0.001 U/mg。APPT生产的最适条件为pH6.0、80°C、酶10.6 U/mL、底物1 mg/mL。在优化条...
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发酵工程
Aglycone protopanaxatriolBiotransformationDictyoglomus turgidumPanax ginsengPanax notoginsengβ-Glycosidase
Escherichia coli ER2566
核心问题:缺乏能够在高温条件下生产聚-3-羟基丁酸酯(PHB)且可利用廉价底物的嗜热菌株,导致PHB生产成本高昂,限制其商业化应用。
关键发现:C. daeguensis TAD1在45°C下24小时内PHB含量达细胞干重的83.6%(w/w)
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发酵工程
Chelatococcus daeguensis TAD1GlycerolGrowth-associated PHB-accumulatingStarchThermophilic
Chelatococcus daeguen...
核心问题:利用生物柴油副产物废甘油作为底物,通过混合细菌接种物高效连续生产1,3-丙二醇,并克服混合菌群的不确定性和工业甘油中杂质(如磷酸盐、甲醇)的抑制效应。
关键发现:批次发酵中,工业甘油在pH
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发酵工程
1,3-propanediol16S sequencingBatch fermentationCSTRDesign of experimentMixed bacterial inoculum
土壤混合细菌接种物(含Clostridiu...
Clostridium属(优势菌群)
Clostridium属(优势菌群)
核心问题:阐明解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)利用生物柴油工业含甘油废料(GW)生产柠檬酸(CA)的生理生化机制,特别是甘油与脂肪酸的代谢途径,以开发高效柠檬酸生产工艺。
关键发现:在GW(20 g/L)培养中,Y. lipolytica VKM Y-2373同时消耗甘油和脂肪酸,甘油摄取速率0.70-0.78 g/L/h,脂肪酸0.2-0.25 g/L/h,最大比生长速率0.352 h^-1,生物量21.0 g/L,生物量得率1.05 g/g。在氮源限制下进行补料发酵,...
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发酵工程
Biodiesel industryCitric acid (CA) productionFatty acidsGlycerolGlycerol-containing waste (GW)Isocitric acid (ICA) production
Yarrowia lipolytica V...
Yarrowia lipolytica V...
Yarrowia lipolytica V...
核心问题:传统丁醇发酵依赖严格厌氧条件,操作复杂且成本高,需要开发能在非厌氧条件下高效产丁醇的微生物系统。
关键发现:TSH06在非厌氧条件下产生12.97 g/L丁醇和15.39 g/L总溶剂,比纯C. acetobutylicum TSH1(10.39 g/L)分别高25%和24%
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发酵工程
TSH06丁醇共生生物燃料非厌氧发酵
Clostridium acetobuty...
Clostridium acetobuty...
Clostridium acetobuty...
核心问题:Haloferax volcanii因极易形成生物膜无法在搅拌槽生物反应器中培养,且嗜盐蛋白异源表达量低。本文旨在通过基因敲除获得不形成生物膜的菌株,并开发基于搅拌槽生物反应器的可控批量培养与诱导工艺,实现嗜盐蛋白的大规模高效生产。
关键发现:不表达蛋白时,H. volcanii H1895在补充培养基中细胞干重达10 g/L(35 h后为10.5 g/L)
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发酵工程
BiocatalysisBiotechnologyGene expressionHaloferax volcaniiHalophileStirred-tank bioreactor
Haloferax volcanii H1895
Haloferax volcanii H1895
Haloferax volcanii H1895
核心问题:揭示RNA结合蛋白Pub1p在葡萄酒发酵过程中如何通过调控Gpd1p活性来影响甘油产量和酵母胁迫耐受性,并阐明其与TOR1/Sch9营养信号通路在寿命调控中的关系。
关键发现:pub1Δ突变体在第1天细胞内甘油含量比野生型高5倍,且整个发酵期间均维持较高水平
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发酵工程
GlycerolGpd1pPeroxisomesPub1pSaccharomyces cerevisiaeTOR1/Sch9 nutrient signaling pathway
酿酒酵母 EC1118
酿酒酵母 EC1118
酿酒酵母 EC1118
核心问题:解析杂合拉格酵母(Saccharomyces cerevisiae × Saccharomyces eubayanus)中亲本亚基因组对发酵性能、香气产生和胁迫耐受等重要表型的贡献,以及倍性水平对这些功能属性的影响。
关键发现:孢子-孢子交配杂交频率为3.6%,稀有交配平均产生381和4个菌落(对应约7.6×10^-6和1.0×10^-7)。在15°P麦汁中,所有杂交株发酵快于亲本,酒精含量达6.8–6.9%(v/v),而亲本S. cerevisiae A81062和S. eubayanus C12902分别为6.6...
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发酵工程
BrewingHeterosisHybridLager yeastRare matingS. eubayanus
酿酒酵母A81062 × 酿酒酵母euba...
酿酒酵母A81062 × 酿酒酵母euba...
酿酒酵母A81062 × 酿酒酵母euba...
核心问题:以CO为碳源发酵生产丁醇-乙醇时,产物醇对菌株的抑制效应和动力学参数未知,影响发酵效率。
关键发现:最大比生长速率为0.086 ± 0.004 h^-1,生物量得率为0.011 g biomass/g CO
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发酵工程
Batch experimentButanolClostridium carboxidivoransEthanolIC50Inhibitory effect
Clostridium carboxidi...