发酵作为常用的中药炮制技术之一,是指在一定条件下借助微生物和酶的催化分解作用,改变原有药性、药效的方法.现系统综述双向固体发酵技术的现状、常用的发酵菌种、发酵前后对中药毒性及药效成分的影响,并对中药发酵的发展方向提出了建议,可为后续深入研究和开发利用中药发酵技术提供参考.

目的 分离纯化地茶属地衣内生真菌并对其次级代谢产物进行发酵,筛选具有较强抑菌及抗氧化活性的内生真菌菌株.方法 采用组织块法分离纯化地茶属地衣内生真菌,平板打孔法及平板对峙法筛查内生真菌发酵液对病原细菌及真菌的体外抑菌活性,DPPH自由基清除率、羟自由基清除率及总还原力表征内生真菌抗氧化活性.再通过ITS序列及文献对比鉴别真菌.结果 从中共分离鉴定出 7 株活性菌株.抑菌活性试验中,Ts-F016 发酵液粗提物对MRSA、耐药型白色念珠菌及斯氏李斯特菌抑制效果最强;平板对峙试验中,仅Ts-F016 对立枯丝核菌、油菜菌核病菌有一定的抑制效果,且抑菌率均超过 50%;抗氧化试验中,Tv-F008 及Ts-F016 对DPPH自由基、羟自由基的清除率均达 50%以上;总还原力测定中,Ts-F016 的Vc质量浓度最高(0.098 mg/mL).结论 Ts-F016具备良好的抑菌、抗氧化活性,为拟鬼伞属真菌,可为后续相关新型药物的发现奠定物质基础.

为进一步优化胆南星炮制工艺,开发胆南星临床应用,在查阅了历代本草古籍、《中华人民共和国药典》、各省中药炮制规范等相关书籍,结合中国知网、万方数据、维普网、PubMed等数据库中的相关文献,对其中所载有关胆南星的炮制工艺、化学成分、药理作用及临床应用进行总结.胆南星传统炮制方法为发酵法、混合蒸制法及复制法,现代出现了利用微生物工程技术发酵的方法.胆南星化学成分包括多糖类、黄酮类、生物碱类、皂苷类、胆汁酸类等,具有解热抗炎、抗惊厥、镇痛、祛痰等药理作用.由于胆汁来源和炮制方法的不同,其所含的化学成分和药理作用有明显的区别,通过比较不同炮制方法、不同炮制条件下胆南星活性成分、药效学变化,为后续胆南星炮制工艺优化及其开发利用提供文献依据.

为探究棕鞭金藻生产岩藻黄素的综合性能,以期建立高效合成岩藻黄素的发酵工艺,研究首先对金藻发酵培养基中的碳氮比、维生素添加量进行优化.结果表明,当碳氮比为24、维生素添加量为3.75 mg/L维生素B1和1.25 mg/L维生素B12时,有利于金藻细胞内的岩藻黄素高效合成.此外,通过调控金藻光/暗培养模式,对其在不同条件下的细胞生长、最大光合效率和岩藻黄素积累情况进行比较研究,结果显示从种子培养到上罐发酵全过程进行光诱导后,胞内岩藻黄素含量显著提升.通过系统优化,金藻发酵后的胞内岩藻黄素含量和产量分别达到1.79 mg/g和33.6 mg/L,比优化前的发酵水平提高33.6%和31.2%.研究利用发酵优化技术强化了棕鞭金藻的岩藻黄素积累,为后续进一步进行大规模过程放大奠定了前期基础,也为其他微藻生产岩藻黄素提供了借鉴和参考.

目的:明确建曲在发酵过程中微生物种类、优势类群的组成和功能特征的变化.方法:通过高通量测序技术对建曲不同发酵时间点的细菌和真菌群落结构和功能进行分析.结果:建曲发酵过程中,真菌的优势类群为曲霉菌属(Aspergillus,36.57％),其中溜曲霉(Aspergillus tamarii,22.30％)和小菌核曲霉(Aspergillus minisclerotigenes,21.19％)为发酵后的优势菌种.细菌由红串红球菌(Rhodococcus erythropolis,29.56％)和类肠膜魏斯菌(Weissella paramesenteroides,25.24％)先后成为优势类群.在整个发酵过程中,建曲的优势菌群均出现明显的变化,反映了建曲发酵过程中存在清晰的群落演替.功能预测分析显示,建曲中存在丰富的与代谢途径相关的真菌和细菌功能基因,且不同发酵时间点微生物发挥的功能也不同.结论:建曲发酵后的真菌主要为溜曲霉和小菌核曲霉,细菌主要为红串红球菌和类肠膜魏斯菌,不同发酵时间点其菌群相对丰度和功能有所不同,为后续建立稳定可控的建曲现代发酵工艺提供参考依据.

一碳气体主要包括CO、CO2 和CH4 等,这些气体来源于陆地生物活动、工业废气以及气化合成气等,其中CO2与CH4是温室气体,对全球气候变化有着重要的影响.利用微生物进行一碳气体生物转化既可以解决废气排放的问题,又能生产燃料及多种化学品.近年来,运用CRISPR/Cas9 等基因编辑技术对一碳气体利用微生物进行改造,是提高它们的产物得率、增加产物类型的重要途径.本文主要围绕甲烷营养菌、自养乙酸菌、一氧化碳营养菌等一碳气体利用微生物,综述了其生物学特性、好氧和厌氧代谢途径、代谢产物,以及常用的基因编辑技术(利用同源重组的基因中断技术、二类内含子 ClosTron 法、CRISPR/Cas 基因编辑及以噬菌体重组酶介导的DNA大片段引入等)在它们中的应用,为后续相关研究提供参考.

帕利珠单抗(Synagis)是用于预防呼吸道合胞病毒的经典药物,但由于价格昂贵,限制了其应用范围.该研究采用中国仓鼠卵巢细胞(CHO细胞)表达帕利珠单抗类似药,并以响应面设计法对培养关键参数进行优化,筛选培养基组合以提高产量.研究结果显示,优化工艺参数为以AM01-AF02为基础-补料培养基,每1 mL含5.0×106个细胞的密度接种,37℃培养7d后,降温至33.0 ℃,培养至d16.该工艺条件下,可将帕利珠单抗类似药的产量在摇瓶和3 L生物反应器中分别提升69.3％和30.0％.随后,对生物反应器上发酵生产的抗体进行了纯化工艺研究,为帕利珠单抗类似药的后续工艺开发提供了参考.

以石珊瑚共附生真菌为研究对象,探究不同培养条件对其次级代谢产物抗炎活性和化学多样性的影响.基于OSMAC(one stain many compounds)策略,分别选用马铃薯葡萄糖水(potato dextrose broth,PDB)和糙米培养基,并设置 3 种盐度(0.3%、3.0%和 10.0%),对 31 株石珊瑚来源共附生真菌进行小规模发酵培养.以脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导的BV-2 小胶质细胞为炎症模型,从中筛选出具有抗炎活性的菌株;并通过薄层色谱法(thin-layer chromatography,TLC)指纹图谱、超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱法(ultra-performance liquid chromatography quadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC-QTOF-MS)以及基于特征的分子网络(feature-based molecular networking,FBMN)等技术手段进一步分析抗炎活性菌株次级代谢产物的化学多样性.结果表明,5 株菌株在糙米培养基条件下表现出显著的抗炎活性,对LPS诱导的BV-2 细胞中一氧化氮(nitric oxide,NO)的释放显示中等或强的抑制活性,且呈现显著的浓度剂量依赖性.而菌株C3-9 粗提物在 10 和 20 μg/mL的低浓度条件下也表现出了显著的抑制NO产生的作用,进一步的TLC和FBMN分析显示菌株C3-9 的次级代谢产物中含有丰富的抗炎活性化合物,且具有高度的多样性.石珊瑚共附生真菌C3-9 次级代谢产物具有显著的抗炎活性和多样性,为后续抗炎活性化合物的发现提供了基础.

目的 基于液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)分子网络技术分析牡砺共生真菌Myceliophthora lutea(M.lutea)ML-1发酵液的化学成分,以明确其次生代谢产物谱.方法 将M.lutea ML-1使用真菌1号培养基进行发酵,发酵液粗浸膏的LC-MS/MS原始数据经MSconvert软件转换为.mzXML格式文件,再上传至全球天然产物社会分子网络(GNPS)平台构建经典分子网络(CMN),进行化学成分识别和结构预测.将原始质谱数据经MZmine 2软件预处理后上传至GNPS平台构建特征峰分子网络(FBMN).将CMN和FBMN分别导入Cytoscape软件进行可视化分析.结果 基于CMN,从M.lutea ML-1发酵液中识别出49个化合物,包括18个脂肪酸类化合物、8个蒽醌类化合物、12个环二肽类化合物和11个其他类化合物,其中可能有2个新二蒽醌类化合物.基于FBMN进行发酵液化学成分的相对定量分析,目前已识别出其中的3个化合物.结论 M.lutea ML-1真菌1号培养基发酵液的化学成分丰富,其中不乏极具潜力的活性化合物,可为后续化学成分的导向分离和菌株发酵条件优化提供思路.

[背景]木霉是自然界中常见的纤维素和半纤维素降解菌,在农业废弃物降解中具有重要应用潜力.[目的]筛选可在低温环境降解玉米秸秆的木霉菌株.[方法]测定 31 种木霉 111 个菌株在低温下的生长状况、水解纤维素和木聚糖产生的透明圈直径及部分菌株对玉米秸秆的相对降解率(relative degradation rate,RDR);利用DNS法测定不同RDR代表菌株的纤维素滤纸酶(filter paper cellulase,FPase)、羧甲基纤维素酶(carboxymethyl cellulase,CMCase)和木聚糖酶(xylanase)活性,并分析它们在不同发酵阶段的酶活与秸秆降解率的关系.[结果]在 10℃和 5℃培养分别有100 株和 42株供试菌株能够生长,在 15℃均能生长,其中 19个菌株培养 6 d产生的水解纤维素和木聚糖产生的透明圈直径大于 60 mm、培养 10 d对玉米秸秆的RDR为 0.45%-8.09%;菌株 9145、TC425、TC505 和 8987 的FPase、CMCase和xylanase活性随着培养时间呈现动态变化,其中前两者的活性变化趋势基本一致,与 RDR 的关系密切.[结论]钩状木霉、西蒙斯木霉、深绿木霉和深褐木霉菌株在低温条件下对玉米秸秆具有较高的降解能力,将为后续玉米秸秆腐熟剂开发、降解机理研究及秸秆资源化利用提供种质资源.