几乎所有的抗精神病药都会导致体重增加、胰岛素抵抗、血脂升高等代谢紊乱，这会增加心血管疾病的发病率和过早死亡的风险。抗精神病药引起的体重增加和代谢紊乱部分归因于肠道微生物的改变。益生菌是一种活的微生物。膳食纤维是一种不易消化的成分，可被肠道微生物群发酵生成短链脂肪酸，从而介导免疫调节和控制饱腹感。益生菌和膳食纤维能够通过独立或协同作用来调节肠道微生物群，从而调节糖脂代谢、免疫和炎症等生理过程。膳食纤维作为肠道微生物群的主要营养来源，在形成微生物群的组成中起着重要作用。肠道微生物群通过发酵膳食纤维产生的丁酸盐，在抗氧化反应、抗炎和缓解肠道屏障功能障碍方面是有效的。既往研究证明了益生菌和（或）膳食纤维在肥胖或糖尿病人群中减肥和代谢改善的有效性。膳食纤维的添加减少了体重增加，改善了2型糖尿病。然而，很少有研究探讨益生菌和（或）膳食纤维在抗精神病药所致体重增加中的作用。

二十二碳六烯酸(DHA)作为人体必需的多不饱和脂肪酸,在维护心血管健康、抗癌、支持视觉和脑功能等方面至关重要.传统的深海鱼油提取DHA方法存在鱼腥味重、工艺繁琐等问题,迫使研究者寻求更为高效、环保的替代方案.破囊壶菌(Thraustochytrids)凭借其生长迅速、低重金属污染以及高DHA含量的特性,成为工业化生产DHA的潜力微生物之一.当前在破囊壶菌发酵生产DHA的过程中,依然需要解决一系列关键问题,包括提高发酵产量、降低成本等.本文旨在全面阐述破囊壶菌发酵生产DHA的研究现状,包括菌株筛选与改良、DHA生物合成途径、遗传转化及代谢工程、发酵控制策略等方面.首先,总结归纳了对野生型菌株的自然筛选和诱变改良等方法,不断提高破囊壶菌中DHA产油量.其次,详细介绍了破囊壶菌DHA合成途径的研究进展,着重分析了生物合成途径中关键辅助因子在DHA生产中的作用.此外,概述了外源DNA传递到破囊壶菌细胞的遗传转化技术的应用现状,为提高其遗传转化效率和稳定性提供重要参考.在DHA代谢调控方面,探讨了氮限制对DHA合成的促进作用以及温度和氧气供应对生产效率的影响.最后,对利用破囊壶菌生产DHA存在的主要瓶颈问题和未来发展趋势进行了总结,以推动其在医药、保健品和食品等领域的广泛应用,实现工业规模下的高效生产.

他克莫司(FK506)是一种具有免疫抑制活性的 23 元大环内酯类化合物,临床上广泛用于防止器官移植术后的免疫排斥反应.生物合成法是他克莫司制备方法的研究热点,但他克莫司生物合成的研究还存在一定生产技术上的瓶颈.基于此,本文主要从他克莫司代谢途径改造和发酵过程控制等方面对他克莫司生物合成进展进行综述,以期为今后突破他克莫司生物合成的技术瓶颈提供参考,进而利用代谢工程、发酵工程等技术提升他克莫司的生物合成水平.

[背景]肌醇是一种 B 族维生素,广泛应用于食品、医药、饲料等领域.微生物发酵法是最具前景的肌醇生产方法,但使用大肠杆菌生产的肌醇在食品及医药领域中的使用受到限制.毕赤酵母作为生物安全菌株是工业上生产异源蛋白的良好宿主,其本身含有天然的肌醇合成途径,具有被改造成为高效生产肌醇细胞工厂的潜力.[目的]通过代谢工程改造毕赤酵母工程菌株,降低副产物的生成并提高肌醇的产量.[方法]以实验室前期构建的产肌醇毕赤酵母工程菌株为出发菌株,确定副产物阿拉伯糖醇、核糖醇和甘露糖合成相关基因.通过关键基因敲除、发酵液中葡萄糖浓度控制降低副产物的产量.通过过表达甘油转运蛋白、甘油激酶和甘油-3-磷酸脱氢酶基因实现产肌醇毕赤酵母对甘油和葡萄糖的共利用,得到重组菌 Z10.经过发酵条件优化,进一步提高Z10 的肌醇产量.[结果]在最优条件下,重组菌Z10 的肌醇产量达到 36.7 g/L,是目前酵母类细胞工厂生产肌醇的最高值,副产物总产量与出发菌株相比降低了 63.1%.[结论]在毕赤酵母中建立了降低阿拉伯糖醇、核糖醇和甘露糖合成的有效策略,并通过甘油、葡萄糖共利用及相对应的发酵条件优化提高了肌醇产量,为肌醇及其他高价值生物活性物质在毕赤酵母中的高效生产提供了重要参考.

2型糖尿病是由遗传和环境因素共同引起慢性血糖升高的一种代谢性疾病,可表现为多饮、多食、多尿和体重减轻,目前并不能彻底根治.如果患者血糖长期得不到控制,将引起严重并发症.肠道菌群是人体内最大的微生态系统,对人体的物质和能量代谢有着重要影响.研究发现,肠道菌群是影响2型糖尿病发生发展的重要因素.已有大量的研究证明,T2DM患者与健康人的肠道菌群的结构与多样性有所差异,中医药可以通过改善T2DM患者的菌群失调情况,从而治疗2型糖尿病.传统的中医药疗法具有多种方式且各具特色,中药效果温和且不良反应少,针灸推拿依从性好,中医食疗具有独特的饮食理论优势.随着科技的发展,益生菌发酵中药也走上舞台,其扬长避短,具有很大的发掘价值.由此可见,中医药通过肠道菌群治疗2型糖尿病还有很大的研究空间,具有广阔的发展前景.

重组毕赤酵母生产表达外源蛋白的过程中,一般在细胞达到高密度后开始启动甲醇诱导.也有报道指出,在较低细胞浓度下,启动甲醇诱导可以有效地控制整个发酵过程的溶解氧浓度,缓解毒副产物的积累,促进目标蛋白的表达.但是,该操作策略下,甲醇/能量调控机制不明,相关研究报道很少.文中以生产表达monellin (甜味蛋白)的重组毕赤酵母为模式菌株,通过在线分析计量甲醇消耗速率、CO2释放速率和O2摄取速率,探讨了不同细胞浓度下启动甲醇诱导和外源蛋白表达体系的甲醇/能量代谢模式.结果表明,在较低细胞浓度(50 g DCW/L)启动诱导并将温度控制在30℃,走向合成monellin前体物质途径的碳流最大(65％),且能与用于ATP再生的碳流形成最佳匹配;monellin的比合成速率与细胞比生长速率完全耦联,且耦联系数最大,比生长速率也较高;理论NADH(能量)利用效率η最高,η在甲醇诱导的绝大部分时段(89％)处于高水平(≥0.8),可以为monellin合成提供足够的能量.因此,该操作条件下,monellin浓度达到2.62 g/L的最高水平,是高细胞密度(100 g DCW/L)启动诱导策略下monellin浓度的2.5-4.9倍.

2,3-丁二醇应用广泛,是一种潜在的平台化合物,可以用于替代传统平台化合物-四碳烃.基于能源安全及绿色环保的需求,生物炼制制备2,3-丁二醇受到人们的青睐.与化学法相比,生物炼制制备2,3-丁二醇具有明显的优势.因此,开发合适的2,3-丁二醇发酵工艺是实验室研究的重点.针对菌种Klebsiella pneumoniae CICC 10011,研究人员对菌种发酵产2,3-丁二醇的性质进行了初步考察,并通过控制不同的发酵条件,研究了pH、通空气量和转速在发酵过程中对菌种代谢的影响,从而确定了菌种发酵产2,3-丁二醇的工艺条件.发酵过程中,pH、通空气量以及转速均采用两段调控.在前12h菌种生长阶段,控制pH6.8,通空气量1.0vvm,转速400r/min,转发酵之后控制发酵条件为pH 6.0,通空气量0.5vvm,转速300r/min.

琥珀酸是一种高附加值的有机酸,广泛用于食品、化工和农药领域.解脂酵母Yarrowia lipolytica作为新型强健的非传统酵母,近年来逐渐吸引了研究者的注意.前期通过基因敲除琥珀酸脱氢酶基因构建了一株产琥珀酸的重组解脂酵母PGC01003.由于糖酵解和TCA循环流量不协调,PGC01003分泌大量副产物乙酸,限制了琥珀酸产量的进一步提高.为降低乙酸的溢出,实现自然低pH值发酵生产琥珀酸,首先干扰旁路代谢,异源表达来自鼠沙门氏菌的乙酰辅酶A合酶,乙酸的产量下降至4.6 g/L,比对照降低了24.6％.而基因敲除乙酰辅酶A水解酶基因得到的重组菌PGC 11505,发酵96 h乙酸分泌量只有0.4 g/L,琥珀酸产量提高到7.0 g/L,琥珀酸的转化率为0.30 g/g,为进一步构建高产琥珀酸的细胞工厂奠定基础.

利用木质纤维素原料生产燃料乙醇,预处理是必需的环节,在预处理过程中会产生一些对微生物生长和发酵有抑制作用的化合物,这些抑制剂可分为3类:呋喃醛类化合物、酚类化合物和弱酸.近些年来,关于抑制剂的研究取得了一些重要的研究进展.介绍了各种抑制剂的产生、作用机理及近几年的相关研究成果;阐述了应对抑制剂影响的多种措施,包括采用新型的预处理方式在源头上控制抑制剂的产生、发酵前利用有效的脱毒方法减少抑制剂的浓度、耐受抑制剂的菌株的选育、通过发酵过程的控制有效减少抑制物的毒害作用等.目前,大量研究集中在抑制剂耐受性菌株的开发上,总结了通过诱变、驯化、代谢工程改造等方法以及这些方法的联用选育耐受性菌株的研究成果及进展,指出对微生物进行代谢工程改造是克服抑制剂对乙醇发酵影响的最有前途的方法,并对将来的研究方向进行了展望,以期为该领域研究人员提供方法的参考.

[目的]构建蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus) ccpA缺失菌株,并初步探索ccpA基因对其碳代谢及氨肽酶生产的影响.[方法]利用温敏型质粒pKSV7构建蜡样芽胞杆菌CZ ccpA基因缺失突变株CZΔccpA,通过回补菌株对敲除株表型进行验证;不同碳源发酵对比菌株碳代谢的变化,进行氨肽酶发酵优化.[结果]成功构建ccpA缺失菌株CZΔccpA与回补菌株CZ1,三株菌在LB培养基中生长无差异;在柠檬酸钠以及甘露低聚糖为碳源时,菌株的代谢产生明显变化;以D-木糖为单一碳源时,氨肽酶的产量提高48.25％.[结论]CZ ccpA基因对柠檬酸钠、甘露低聚糖、D-木糖为单一碳源时的代谢可能具有调控作用,ccpA基因缺失可以提高蜡样芽胞杆菌CZ的氨肽酶产量.