基于系统生物学的生物过程全局优化

随着检测手段的丰富和测序手段的日渐发达,生物过程表现出数据量大、种类多、时变性和相关耦合性的特征,反映了过程中基因、细胞、反应器不同尺度特性的混杂性.提出了基于系统生物学的生物过程全局优化方法,利用基因组学、数学模型、转录组学、蛋白组学、代谢物组学和代谢流组学数据,结合反应器流场特性和细胞生理特性的关系,对生产菌株的限制性瓶颈问题进行了探索和解决.以广泛应用于合成生物学的宿主大肠杆菌和酿酒酵母、产抗生素的放线菌属和顶头孢霉,以及用于有机酸和异源蛋白表达的黑曲霉为主要案例,对生物过程的研究进展进行综述,并为生物过程的全局优化提供了新的思路.
利用定性培养基对慕萨莱思酿酒酵母产果胶酶和β-葡萄糖苷酶活性进行测定.结果显示:分离自不同厂家(或作坊)的436株慕萨莱思酿酒酵母普遍具有果胶酶和β-葡萄糖苷酶的活性,且主要分布于较弱和中等两个等级.21株慕萨莱思酿酒酵母果胶酶活性明显高于5株商用酵母,其主要来自于现代化厂家,10株β-葡萄糖苷酶高产菌主要集中于当地作坊,说明酿造工艺与环境对野生酵母胞外酶的释放具有一定影响.
为构建降解苹果酸能力强的酿酒酵母,采用原生质体融合技术对优良酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)与解苹果酸裂殖酵母(Schizosaccharomyces malidevorans)进行属间融合.以双灭活原生质体为遗传标记筛选融合子,并对得到的融合子进行细胞体积、DNA含量方面的鉴定;对融合子进行降苹果酸性能、遗传稳定性、发酵性能和絮凝性测定,最终得到一株能稳定降解苹果酸高达31.7%的融合子Z29,该融合子连续15次传代,降酸性能稳定.Z29菌株发酵速度快,发酵度高,用其发酵的葡萄酒风味好,凝絮性强(本斯值为2.1).
建立亲水性离子液体[C4MIM]BF4与无机盐(NH4)2SO4形成的离子液体双水相萃取富集红酒样品中6种痕量氯酚类物质的方法.通过考察离子液体和盐的种类、pH值、离子液体和盐质量分数对氯酚萃取率和富集倍数的影响,确定萃取氯酚的最优条件.在最佳萃取条件下,6种氯酚的线性范围为20～200 μg/L,相关系数(R2)达到0.999,6种氯酚的检出限在3.68～12.16 μg/L之间.对实际红酒样品进行测定,加标回收率为87.73％～103.44％,相对标准偏差在0.33％～6.35％之间.该法操作简单、迅速、绿色且具有较高的萃取效率.
为研究传统四川泡菜发酵过程中酵母菌的动态变化规律,对传统四川泡菜自然发酵过程中的酵母菌进行分离、鉴定和计数.从自制四川泡菜样品中共分离到5株不同菌落特点的酵母菌,采用26S rDNA D1/D2区序列分析法鉴定,酿酒酵母(Kazachstania exigua)4株、膜璞毕赤酵母(Pichia membranefaciens)1株.结果表明:2种酵母菌都存在于泡菜发酵前期,初始数量为10～106 CFU/mL,随着发酵进行,泡青菜中2种酵母菌数量持续减少,泡萝卜中2种酵母菌数量先增加后减少,泡白菜中没有检测到膜璞毕赤酵母,酿酒酵母数量先增加后减少.2种酵母菌在泡菜主要发酵时期的第3～5天减少最快,5d后消失,不同发酵原料和盐水中pH值变化是影响2种酵母菌动态变化的重要原因.
蛋黄果(Lucuma nervosa A.DC.)原产于古巴和南美洲热带地区,属山榄科蛋黄果属植物,别名仙桃、桃榄、蛋果、狮头果等[1].20世纪30年代引入我国,海南、广东、福建、广西及云南等地区有零星种植.广东省是我国适宜栽培蛋黄果面积最大的省份,除了粤北部分地区因气候条件所限不宜种植外,其余地区均可种植[2].蛋黄果树姿美丽,果形美观,营养丰富,其果肉除鲜食外,可加工制成果酱、饮料和果酒等[3].