量热式酶生物传感器及其环境监测应用

量热式酶生物传感器应用于环境现场快速检测及实际试样具有优势.介绍了量热式酶生物传感器的量热检测和热放大原理以及组成、测试装置等关键技术,其中热放大的应用可从根本上提高检测的灵敏度和水平;综述了量热式酶生物传感器应用于农药残留和重金属检测涉及的酶源、富集处理等环节;结合最新的研究成果,分析并展望了量热式酶生物传感器在农药残留和重金属等环境监测领域的应用.     

工作场所空气中重金属检测前处理方法

本文主要总结了工作场所空气中重金属检测前处理方法,包括电热板消解法、微波消解法、全自动石墨消解法。对各种前处理方法的原理、特点以及优缺点进行对比阐述,并对工作场所空气中重金属检测前处理方法的发展趋势进行了展望。     

杂色云芝漆酶和发酵液降解对苯二酚研究

测定和分析了杂色云芝漆酶和杂色云芝发酵液对对苯二酚的降解反应.通过对不同底物质量浓度下杂色云芝漆酶酶学反应动力学特征分析,求得漆酶Lac A对对苯二酚的酶反应动力学方程V=1.52Cs/(16.55 Cs)和底物抑制反应速率方程γs=1.02/(1 12.86/Cs Cs/137.17).发酵液对对苯二酚的降解反应进程符合一级反应动力学方程lnC=-kt 6,发酵液对对苯二酚的降解反应动力学基本符合Michelis-Menten酶学反应动力学方程Vf=1.77Cs/(3.63 Cs),研究表明Lac A与发酵液对对苯二酚的酶学反应动力学具有较大的相似性,也存在着底物抑制现象,其底物抑制的动力学方程为γs'=1.40/(1 5.75/Cs Cs/278.26).比较漆酶纯酶Lac A和发酵液对对苯二酚反应的Km和Vmax数值,发现杂色云芝发酵液Km较小而Vmax数值较大,说明发酵液较漆酶纯酶具有更高的底物亲和力和催化效率.     

稻田土壤细菌对重金属镉的氧化应激反应研究

研究重金属镉胁迫下稻田土壤大肠杆菌K12、枯草芽孢杆菌B19及Ralstonia eutropha DKC1中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和ATP酶活性等应激酶活性的短期(46 h)变化.结果表明,不同浓度镉对E.coli K12,B.subtilisB19和R.eutrophaDKC1培养不同时间的SOD、CAT和ATP酶活性均有不同程度的诱导作用,表现在前期、低浓度时激活,后期、高浓度时抑制,体现了不同微生物间的差异以及抗镉潜力的不同.3种指标间接地反映了环境中有毒有害物质的存在,且能在早期较灵敏地指示污染的影响,作为环境受到污染胁迫的细胞生化指标具有一定可行性.     

重金属检测方法研究进展

由于重金属在人体中累积达到一定程度,会造成慢性中毒,因此成为环境检测的一项重要指标。本文对重金属的检测方法及其特点进行了回顾和总结,并对这一领域的发展趋势予以展望,指出开发简便、快速、高效的分析仪器联用技术是未来发展的新趋势。     

复合菌系RXS中木质纤维素降解酶类分析

复合菌系RXS能分泌多种木质纤维素降解酶,为探究这些酶在木薯渣降解中的作用,对RXS的培养时间、酶作用的温度和pH值,以及添加金属离子对酶活性和降解效果的影响进行了研究。结果表明,在培养48 h后,木聚糖酶(Xylanase)、滤纸酶(FPAase)和内切葡聚糖酶(CMCase)酶活性均达到最大值(分别为56.02 U/m L、3.14U/m L和6.78 U/m L),pH=6.0(FPAase和Xylanase的最适pH值)、温度为55℃(FPAase和CMCase酶活性最高)条件下,RXS酶液处理可使木薯渣的失重率达到18.78%,纤维素和半纤维素质量分数分别由31.46%和20.19%下降到22.12%和12.23%。添加Cu~(2+)有效地抑制了酶液中FPAase和Xylanase的酶活性,木薯渣几乎不降解,纤维素和半纤维素组分质量分数基本不发生变化;分别添加Co~(2+)和Zn~(2+)时,对3种酶均有一定程度的抑制,木薯渣失重率仅为3.29%和4.70%;分别添加Fe~(2+)、Mg~(2+)时,FPAase酶活性被抑制,Xylanase与CMCase共同降解底物,木薯渣失重率分别达12.77%和15.81%,纤维素和半纤维素质量分数明显降低。研究表明,Xylanase与CMCase是复合菌系中降解木薯渣的关键酶,其协同作用可使木薯渣有效降解。     

镉胁迫对水浮莲幼苗生理功能的影响

采用水培实验,研究镉胁迫对水浮莲(Pistia stratiotes L.)幼苗生理功能的影响,包括叶绿素含量、叶片和根系中可溶性蛋白质含量、POD和SOD酶活的变化情况。结果表明,镉胁迫明显抑制水浮莲幼苗叶绿素和蛋白质合成,且随着镉浓度增加和胁迫时间延长,其抑制作用增强;在抗氧化酶活性方面,根和地上部分对镉胁迫的反应存在显著差异,重金属镉对水浮莲幼苗根系的损伤较叶片强。根系POD酶活在重金属胁迫下显著下降,且根中酶活对高浓度镉胁迫比低浓度条件下反应敏感。叶片POD、SOD酶活能够被诱导而升高。综合分析水浮莲幼苗在镉胁迫下的生理特性,其适用于低浓度镉污染水体的生态修复。     

活性黑对黄孢原毛平革菌锰过氧化物酶的影响

观察了活性黑KN-B(Reactive Rlack KN-B,RB KN-B)对黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)锰过氧化物酶(MnP)酶活力和菌丝超微结构的影响以及黄孢原毛平革菌对RB KN-B的降解.于P.chrysosporium培养液MnP酶活达最高前,分别加入质量浓度为50 mg/L,200 mg/L,350 mg/L和500 mg/L的RB KN-B.分光光度法检测培养液MnP酶活,电镜观察菌丝超微结构的影响,紫外-可见光谱法检测培养液中RB KN-B的降解.结果显示,1)与对照组相比,50 mg/L RBKN-B组的MnP酶活力增强,200 mg/L、350 mg/L和500 mg/L组的MnP酶活力均显著低于对照组;2)电镜观察显示,经RB KN-B作用后,菌丝细胞膜受损,细胞内含物减少,胞质浓缩,出现质壁分离现象,500mg/L组有大量细胞解体;3)紫外-可见光谱扫描显示,RB KN-B经黄孢原毛平革菌降解,可见光波段最大吸收峰由598 nm移至525 nm和556 nm,峰值减小,紫外波段的吸收峰由315 nm移至352 nm.结果显示,黄孢原毛平革菌对RB KN-B的反应类似机体对不良环境因子的应激反应,经历了诱导、抑制及衰退的过程;RB KN-B对黄孢原毛平革菌菌丝细胞超微结构的损伤随RB KN-B浓度增高而增强,表明RBKN-B对MnP酶活的抑制与黄孢原毛平革菌结构受损密切相关;黄孢原毛平革菌对RB KN-B具有一定的降解能力,其中MnP作为关键酶起了重要的作用.     

一种新的检测土壤中壬基酚的荧光定量PCR方法

建立了一种新的外切酶保护-荧光定量PCR方法检测环境激素壬基酚,并将该方法应用于土壤样品中壬基酚的检测.壬基酚可以活化雌激素受体使之与包含特定序列的双链DNA结合,结合的DNA因受到蛋白质的保护可抵抗核酸外切酶Exo Ⅲ的消解而被保留,痕量的保留DNA可通过PCR扩增定量.根据此原理,首先从鱼肝脏中提取含雌激素受体的细胞溶质,与不同浓度的壬基酚结合使雌激素受体活化,形成配体-受体复合物;再设计合成特异性引物序列,采用常规PCR方法扩增制备双链结合DNA;使双链结合DNA与配体-受体复合物反应结合后,用核酸外切酶ExoⅢ和S_1核酸酶消解,去除未受到蛋白质保护的结合DNA.将消解后产物作为模板,进行荧光定量PCR扩增反应,从而建立C_t值与壬基酚质量浓度N(g/L)的标准曲线C_t=-1.828lgN+11.447.将该方法应用于土壤中壬基酚的检测,最低检测限达到2 pg/g,可用于检测大批量环境样品中壬基酚.     

基于抗氧化酶和磷酸戊糖的克雷伯氏杆菌重金属抗性机理

为了探索克雷伯氏杆菌的重金属抗性机理,提取Ag+、Pb2+和Cr3+胁迫后克雷伯氏杆菌的胞内蛋白,利用双向电泳技术和质谱技术分离、解析、鉴定特异性蛋白质斑点。结果表明,不同重金属离子胁迫后克雷伯氏杆菌的蛋白质斑点在数量和表达量上有较大的差异,但存在3个表达新增和10个表达关闭的共同蛋白斑点,质谱鉴定结果表明特异表达蛋白质与抗氧化系统、能量代谢调节机制有关。研究表明,克雷伯氏杆菌受到重金属胁迫后启动过氧化氢酶的表达,同时通过关闭胞内原有碳分解代谢途径、开启磷酸戊糖途径等相应的应急系统获取能量,降低重金属离子对细胞的毒害作用。     

铀胁迫对香根草生理生化指标的影响

采用水培方式研究了不同质量浓度(0、0.1 mg/L、1 mg/L、5mg/L、10 mg/L、20 mg/L)铀胁迫下香根草光合色素质量比、可溶性蛋白质质量比、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT)活性、非酶物质(非蛋白巯基NPT、谷胱甘肽GSH和植物络合素PCs)含量的变化.结果表明,铀质量浓度为0.1 mg/L和1 mg/L时,可促进香根草光合色素和可溶性蛋白质质量比的增加,但随铀质量浓度增加,光合色素和可溶性蛋白质质量比逐渐下降.铀胁迫诱导香根草体内MDA含量、POD活性和CAT活性呈明显升高的趋势,SOD活性则表现为逐渐下降的趋势.不同质量浓度铀胁迫对香根草根部NPT、GSH和PCs含量无明显影响,铀质量浓度为0.1 mg/L时香根草根部NPT、GSH和PCs含量略有增加;随铀胁迫质量浓度增加,叶片内GSH含量逐渐下降,NPT和PCs含量则逐渐升高.     

白腐真菌木质素降解酶的产生及其调控机制研究进展

以黄孢原毛平革菌为主,介绍了近年来白腐真菌木质素降解酶系的生理生化特性、基因组成及其调控的研究进展,并且对木质素降解酶系的外源性调控及其酶活的失活机制进行了综述.然而,尽管对白腐真菌木质素降解酶的研究已有很大的进展,但木质素降解酶的分子调控机制仍尚未明了,因此将白腐真菌实际应用于污染物的降解仍需进一步的研究.     

耐高浓度As(Ⅲ)菌株的16S rDNA鉴定及对其As(Ⅲ)氧化酶性质的研究

对从某研究所含砷废水中分离筛选得到的一株耐高浓度As(Ⅲ)且能氧化As(Ⅲ)的菌株(AS-01)进行16 S-rDNA基因序列相似性分析,将该菌株鉴定为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)。该菌28 h内对As(Ⅲ)的氧化率达29.8%。对该菌亚砷酸盐氧化酶的酶学性质初步研究表明,该氧化酶的最适宜作用温度为30℃,最适宜pH为6.0,且为亚砷酸盐诱导型酶。     

生物电化学传感器测定农药残留的研究进展

生物传感器在环境监测方面具有灵敏及便于携带等优点.以胆碱酯酶的催化活性为基础的抑制型酶电极和以有机磷水解酶(OPH)为基础的直接测定型酶电极近来研究广泛、发展迅速.本文通过对传感器原理以及近10年酶固定技术的发展的叙述,总结了各种电化学传感器的优缺点,提供了酶生物传感器在测定有机磷农药残留的最新研究进展.     

仿酶配合物四苯基卟啉铁(Ⅱ)的制备及模型油催化脱硫特性的研究

以四苯基卟啉为原料和氯化亚铁合成了仿酶配合物-四苯基卟啉铁(Ⅱ)(TPPFe),产物结构通过红外(IR)、紫外(UV)和元素分析得到验证。在H2O2氧化脱硫体系中考察了不同反应条件下产物对含二苯并噻吩(DBT)的模型油氧化脱硫的催化效果。结果显示,在催化剂四苯基卟啉铁(Ⅱ)用量为0.04 g、氧化剂H2O2用量为0.20 m L、反应温度为50℃及反应时间3 h的较优条件下,DBT的氧化脱除率可达62.0%,展现了产物较好的催化活性。     

高效氯氰菊酯对鲤鱼的生化指标影响研究

研究了高效氯氰菊酯对鲤鱼的脑、鳃、肝和骨骼肌肉中代谢酶、RNA和蛋白质的影响.用0.356 μg/L高效氯氰菊酯处理鲤鱼21d后,其脑、腮、肝、骨骼肌肉中6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PDH)和乳酸脱氢酶(LDH)的活性逐渐降低,酶活性降低了35.2%～48.4%,RNA质量比减少了21.55%～45.65%,蛋白质质量比减少了41.72%～49.07%;撤离高效氯氰菊酯后,鲤鱼脑、鳃、肝和骨骼肌肉中的G-6-PDH和LDH酶活性、RNA和蛋白质质量比恢复到对照水平.结果表明:高效氯氰菊酯亚致死浓度处理后的鲤鱼脑、鳃、肝和骨骼肌肉中代谢酶活性、RNA和蛋白质质量比都逐渐下降,高效氯氰菊酯对鲤鱼的生化指标影响显著.     

三子汤对水丝蚓铅污染的保护作用研究

为了研究三子汤对铅胁迫下水丝蚓抗氧化酶的保护作用,以探索中药抗重金属污染的特性,采用室内急性毒性的试验方法测定了不同质量浓度的铅离子对水丝蚓6 h、12h、24 h的半致死浓度分别为2. 50 mg/L、2. 00 mg/L、1. 25mg/L;测定了三子汤对水丝蚓的6 h、12 h、24 h半致死浓度分别为45 g/L、24. 75 g/L、22. 50 g/L。然后在反应体系中加入不同质量浓度的三子汤,测定不同质量浓度的三子汤对铅胁迫水丝蚓的SOD酶活性的影响,与未加入三子汤的铅胁迫水丝蚓的SOD酶活性进行检测。结果显示,铅胁迫的水丝蚓体内SOD酶活性为0. 087 U/g;加入1/4致死浓度三子汤的水丝蚓体内SOD酶的活性降低至0. 048 U/g;加入半致死浓度三子汤和1/8致死浓度三子汤的水丝蚓体内的SOD酶活性分别为0. 068 U/g和0. 058 U/g;对照组水丝蚓体内的SOD酶活力为0. 047 U/g。研究表明,1/4致死浓度的三子汤对铅胁迫的水丝蚓有明显的保护作用。     

螯合剂-油菜联合修复对镉污染土壤酶活性的影响

通过盆栽实验,研究了在螯合剂-芥菜型油菜修复镉污染土壤中,不同浓度的3种螯合剂EDTA、EDDS和草酸对3种土壤酶活性的影响。结果表明,3种螯合剂均显著提高了土壤总Cd去除率,其中EDTA的效果最好,最佳浓度为3 mmol/kg,此时土壤总的Cd去除率高达74.57%。EDTA诱导下土壤蔗糖酶和脲酶活性均显著提高,低浓度EDDS和草酸处理,蔗糖酶活性明显提高,但浓度较高时降到与对照组相当的水平;EDDS和草酸的施用对脲酶活性没有显著影响。3种螯合剂诱导下过氧化氢酶活性均受到轻微抑制,但变化不显著。仅在施加EDTA的土壤中蔗糖酶活性与土壤总Cd含量显著负相关,其他处理中蔗糖酶、过氧化氢酶和脲酶活性与土壤总Cd含量的相关性都不显著。     

Investigation of biocatalytic potential of garbage enzyme and its influence on stabilization of industrial waste activated sludge

The decomposable waste thrown into the environment can be used to produce value added bio-product which in turn reduces the production of greenhouse gas. Garbage enzyme is one such value added product produced by fermentation of organic solid waste. In the present study enzyme activity and disinfectant potential of garbage enzyme was evaluated and its influence on reduction of total solids, suspended solids and pathogens in dairy waste activated sludge were studied. The result showed the garbage enzyme possesses protease, amylase and lipase activity and reduced 37.2% of total solids, 38.6% of suspended solids and 99% of pathogens in dairy waste activated sludge. This significant result may be helpful for researchers to compare the effectiveness of earth-friendly garbage enzyme treatment of industrial sludge with various physical and chemical pre-treatment methods to improve the biogas production from the sludge digestion unit.     

R-工程菌表达产物酯酶B1的纯化及其特性

为将酯酶B1应用于果蔬农药残留的降解,对其进行分离纯化,并对其酶学特性进行研究。R-工程菌在LB液体培养基中37℃震荡培养14 h,细胞经石英砂冰浴研磨破壁,粗提酶液经硫酸铵分级盐析、Sephadex G-50分子筛柱层析脱盐、DEAE-Sepharose FastFlow离子交换层析、Sephadex G-75分子筛柱层析得到凝胶电泳均一的酯酶B1。SDS-PAGE结果表明,该酶分子量为67 kDa。酯酶B1的纯化倍数为43.4,收率为2.94％。该酶的最佳作用条件是37℃、pH=7.O,常温(25℃)下,酯酶B1的半衰期为62 h,42℃时该酶仍然十分稳定。酶促反应动力学曲线采用双倒数法,37℃时最大酶促反应速度Vm=0.73 mg/(mL·min),米氏常数Km=3.89 mg/mL。酯酶B1活力强、在常温下反应速度快、稳定高,说明其用于果蔬农残降解在技术上是可行的。本文将酯酶B1纯化至电泳纯,因而工艺复杂、收率较低,但在实际应用中,只需进行粗分离,工艺简单,收率高达70％,因此,该酶的开发应用在经济上也是可行的。