产纤维素酶菌株的选育分析及发酵工艺优化

对实验室6株产纤维素酶菌株进行酶活特性研究.首先通过观察纤维素平板的酶溶解透明圈大小进行初步分析,比较6株菌种子发酵液中纤维素酶含量.再根据不同种纤维素酶作用的底物化学键的不同,分别测定菌株的滤纸酶活(FPA)、纤维素内切葡聚糖酶(CMCase)活、纤维素外切葡聚糖酶(CBH)活和β-葡萄糖苷酶酶活,发现菌株中黑曲霉的各产酶指标均高于其它菌株.根据Box-Behnken原理对黑曲霉发酵工艺进行优化设计,得到最适碳源稻草粉含量9.47 g.L-1、麸皮含量49.33 g.L-1,氮源中(NH4)2SO4含量为2.0 g.L-1,发酵后黑曲霉产生的滤纸酶活力达到76.72 U.mL-1,比优化前酶活力提高88.69%.     

真菌产纤维素酶的诱导物及其调控机理研究进展

木质纤维素原料作为一种储量丰富、价格低廉的可再生资源,在生物燃料以及相关高附加值产品领域的应用已成为一个研究热点.纤维素酶是木质纤维素原料资源化利用过程中的关键酶,但从自然中筛选的纤维素降解菌株酶活较低,因而制约了木质纤维素原料的资源化利用.本文综述了真菌产纤维素酶的诱导物及纤维素酶表达调控机理研究的主要进展,着重讨论了纤维素、纤维二糖、槐糖、龙胆二糖等诱导物对真菌产纤维素酶的诱导作用以及葡萄糖等代谢产物的抑制作用,并阐述了真菌纤维素酶诱导表达调控的机理以及纤维素酶基因表达激活子(ACE)、木聚糖酶转录激活因子(Xyr1)、内切葡聚糖苷酶激活元件(CAE)、分解代谢物抑制蛋白(CRE)等调控因子的研究进展.提出通过对纤维素酶合成代谢进行调控来高效合成纤维素酶,为提高纤维素酶的活性和纤维素酶工业化应用提供参考.     

青霉菌发酵生产β-葡萄糖苷酶培养基优化及纤维素酶可溶性诱导物制备

在纤维素酶生产过程中,常用的固体诱导物存在着诱导效率低、传质阻力大和不易于流加培养等局限性,所以利用β-葡萄糖苷酶催化葡萄糖生产槐糖等可溶性诱导物进行纤维素酶发酵具有重要意义.为实现β-葡萄糖苷酶的低成本高效生产,首先利用本实验室分离的β-葡萄糖苷酶生产菌Penicillium sp.YH02为产酶菌株,利用响应面法对麸皮、麦草和微晶纤维素3个参数浓度进行优化,优化后β-葡萄糖苷酶酶活提高15.03%.其次,利用菌株YH02所产的β-葡萄糖苷酶,以高浓度葡萄糖为底物进行转糖苷反应,合成诱导里氏木霉(Trichodema reesei)产纤维素酶的可溶性诱导物.结果表明,以10 g/L该可溶诱导物为碳源时,里氏木霉Rut-C30在48 h时滤纸酶活比未进行催化反应的葡萄糖对照高24.9倍.离子色谱分析结果表明,高浓度葡萄糖经过菌株YH02分泌的β-葡萄糖苷酶催化后产生具有诱导能力的槐糖、龙胆二糖和纤维二糖.本研究实现了β-葡萄糖苷酶的高效生产并成功制备了可溶性诱导物,为降低纤维素酶生产成本提供了参考.(图4表1参22)     

一株能分解纤维素的高温耐碱放线菌

对一株分离于堆肥的分解纤维素的放线菌的形态学和生理生化特征进行了研究．结果表明：基丝由分枝发达的不断裂的菌丝组成，气丝发达；孢子单个长在气丝上，孢子表面光滑，细胞壁含meso-DAP；该菌能分解纤维素，液化明胶、水解酪素和淀粉，在35-60℃生长，pH范围为6．0—12．0．按《伯杰氏系统细菌学鉴定手册》进行了鉴定，初步将此菌归为高温单孢菌属(Thermomonospora sp.)的一个新种．研究了产羧甲基纤维素酶(CMCase)和滤纸酶(FPA)的条件．CMCase最适产酶时间为5d，FPA为8d，最适产酶温度为50℃，产酶最适起始pH为9．5—10．5．最适氮源为黄豆粉，最佳碳源为棉花纤维．图6表2参10     

高效纤维素降解菌分离筛选、复合菌系构建及秸秆降解效果分析

从川西高原贡嘎山区杜鹃林下土壤中分离纤维素降解菌,构建具有高效降解纤维素能力的复合菌系,并对秸秆降解效果进行分析,为农业废弃物的循环利用提供菌种资源和理论依据.样品及经风干、高温等预处理后,采用平板涂布法进行分离,共获得79株菌株;通过刚果红实验对分离获得的菌株进行初步筛选,运用DNS法测定各菌株的羧甲基纤维素酶活(Carboxymethyl cellulase,CMCase),复筛得到15株具有CMCase活能力的菌株.经滤纸条崩解实验、秸秆崩解实验及降解率测定,最终确定了各菌株的纤维素降解能力,进一步经拮抗实验,选取相互无拮抗的菌株构建5个复合菌系:A(112、146、156、171),B(145、147、150、153),C(110、116、174),D(147、154、171),E(145、146、150、152、153).复合菌系的滤纸酶活(Fpase)与秸秆降解率测定结果显示,组合C对秸秆的降解率较单菌株116提高了50.71%,组合D对秸秆的降解率较单菌株154提高了41.54%.经形态学和分子生物学鉴定,纤维素降解能力比较好的两个组合中的菌株分别被鉴定为类芽孢杆菌属(Paenibacillus sp.)、芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、不动杆菌属(Acinetobacter sp.)以及链霉菌属(Streptomyces sp.).本研究表明,复合菌系纤维素降解能力优于单一菌株,C、D两组复合菌系表现出较高的纤维素降解能力,具有进一步开发的价值.     

极端嗜热厌氧纤维素菌的分离鉴定、系统发育分析及其酶学性质的研究

从云南高温温泉、油井等热源地区采集的大量样品中,获得了一株特殊的极端嗜热厌氧纤维素分解菌B2.分离菌株直杆,革兰氏阴性(G-),未观察到孢子,细胞单个或成对出现.菌体大小为0.4μm×(2-4)μm,严格厌氧,生长温度范围50-70℃,最适生长温度65℃.pH范围4-8,最适pH 7.0.在纤维素粉琼脂上菌落直径2-4 mm,乳白色.分离菌株能利用纤维二糖、葡萄糖、蔗糖、松子糖、淀粉、覃糖等作为碳源,分离菌株还可利用纤维素滤纸、纤维素粉、微晶纤维素、纤维素粉MN300和甘蔗渣、水稻秸杆.发酵纤维素产生乙醇、乙酸.在菌株B2的纤维素酶系中,C1酶、Cx酶和β-葡萄糖苷酶的最适温度分别为80℃、80℃和70℃,其比值为1:9:10,同时发现Cx酶具有较高的热稳定性.部分长度的16S rDNA序列分析表明,分离菌株B2与Thermoanaerobacter ethanalicus具有99.8％相似性.分离菌株B2为Thermoanaerobacter属.图5表3参21     

不同碳源条件下草菇内切型纤维素酶基因（eg1）转录表达的分析

利用Northernblot方法分析了不同碳源条件下草菇切型纤维素酶基因(eg1)的表达.结果发现,在含有纤维素的液体培养基中生长10d,eg1在草菇菌丝中有高效表达;纤维二糖、α-乳糖、β-乳糖,也能诱导eg1的表达,但和纤维素相比,eg1的表达量相对较低,并且它们的诱导效应在加入这类糖12h后迅速减弱;槐糖和龙胆二糖的诱导作用非常弱.在天然稻草为基质的固体栽培料生长时,草菇eg1的表达和草菇菌丝生长与出菇相对应,在菌丝生长期(d8)可见eg1的表达,d12时菌丝已长满,表达减弱,在出菇及菇体的分化及增大期,eg1的表达量逐渐增强,在成熟期达到最高水平;表明在草菇菇体发育中需要更多碳源及能源的补充,eg1在这方面起着非常重要的作用.图4参14     

不同碳源条件下草菇内切型纤维素酶基因(egl)转录表达的分析

利用Northern blot方法分析了不同碳源条件下草菇內切型纤维素酶基因(eg1)的表达.结果发现,在含有纤维素的液体培养基中生长10 d,eg1在草菇菌丝中有高效表达;纤维二糖、α-乳糖、β-乳糖,也能诱导eg1的表达,但和纤维素相比,eg1的表达量相对较低,并且它们的诱导效应在加入这类糖12 h后迅速减弱;槐糖和龙胆二糖的诱导作用非常弱.在天然稻草为基质的固体栽培料生长时,草菇eg1的表达和草菇菌丝生长与出菇相对应,在菌丝生长期(d 8)可见eg1的表达,d 12时菌丝已长满,表达减弱,在出菇及菇体的分化及增大期,eg1的表达量逐渐增强,在成熟期达到最高水平;表明在草菇菇体发育中需要更多碳源及能源的补充,eg1在这方面起着非常重要的作用. 图4 参14     

秸秆污泥堆肥产纤维素酶细菌的筛选及产酶条件优化

从添加秸秆进行堆肥处理的污泥中采集样品,通过富集培养和刚果红平板染色法筛选分离出具有纤维素降解能力的细菌,再通过酶活力测定从中分离筛选出1株相对高活性的产纤维素酶细菌CI;通过基于16S rRNA基因序列的系统发育分析,初步确定该菌株为Devosia sp..利用单因素试验对目的菌株C1进行产纤维素酶发酵条件优化,结果表明菌株C1产纤维素酶的最佳发酵时间、培养温度、摇床转速以及最适初始pH值分别为60 h、30℃、130 r·min^-1和7.2～7.5,且在该条件下其滤纸酶（FPase）和羧甲基纤维素酶（CMCase）活力分别达23.10和54.97 U·mL^-1.     

产中性纤维素酶芽孢杆菌Y106产酶条件优化

筛选得到一株高产中性纤维素酶的芽孢杆菌Ｙ１０６，并对其发酵条件进行了优化，麸皮能够较大幅度地促进产酶，果糖是良好的诱导物，有机氮流促进产酶的效果优于无机氮源，最优的有机氮源是蛋白胨。Ｆｅ＾３＋、Ｆｅ＾２＋、Ｎａ＾＋、Ｃａ＾２＋可以促进纤维素酶的合成，而Ｃｕ＾２＋、Ａｇ＾＋、Ｃｏ＾２＋、Ｈｇ＾２＋则对合成起遏制作用，在酶反应系统中Ｆｅ＾３＋、Ｆｅ＾２＋、Ｃａ＾２＋、Ｍｇ＾２＋能激活纤维素酶活性，Ｃｏ     

有机废水厌氧酸化和聚羟基烷酸生产组合系统的研究

以３０ｇ／Ｌ葡萄糖合成废水为原料,研究了厌氧酸化的操作温度（θ）对酸化率的影响,确定了达到最佳酸化产物分布时的ｐＨ值,并以酸化反应器的出水为碳源,在５Ｌ发酵罐上进行了分批和流加发酵实验．结果表明,θ＝４０℃时,废水的酸化率接近１００％;控制ｐＨ５．７,停留时间１０ｈ可使丁酸占ＵＡＳＢ反应器出水中总酸质量的６８％;与分批发酵相比,流加发酵法可大幅度地提高ＰＨＡ的产量,发酵５４ｈ后,ＤＣＷ和ＰＨＡ的质量浓度可分别达到１５．８ｇ／Ｌ和１０ｇ／Ｌ．     

湖泊水环境保护功能区划分

在浓度场基础上，利用总磷、总氮和ＣＯＤ三项指标的综合指数法，结合管理部门提供的资料，划分了滇不不环境保护功能区，给出了划分指标值及功能区划分图。     

北京市西北郊大气气溶胶中多环芳烃的源解析

用气相色谱-质谱技术对北京市西北郊2005-2006年大气气溶胶样品中的多环芳烃进行分析检测,并运用比值法、主成分分析/多元线性回归和正矩阵因子分解对多环芳烃的来源进行解析主成分分析/多元线性回归表明,机动车尾气、燃煤和生物质燃烧的贡献率分别为70.27%,21.84%和7.89%.正矩阵因子分解表明,汽油车的贡献较大,且各个季节都占优势;冬季燃煤的贡献增加,秋季生物质燃烧的贡献增大.多环芳烃的比值表明其主要来自于本地源.     

作物产量决定因子分析

应用主成分分析,将影响水稻产量的一系列因子概括为四个主要因子:(1)土壤肥力因子,(2)栽插措施因子,(3)田间管理因子;(4)产量性状因子。将上述因子作为自变量,水稻产量作为因变量,进行逐步回归分析,得到一个产量预测模型(R=0.962)。根据各变量的回归系数大小,可以得到产量决定因子对产量影响的大小顺序为,田间管理因子>土壤肥力因子。栽插措施因子和产量性状因子对水稻产量的影响未达显著水平。 文中所述的分析方法适用于在不同的土壤条件下预测作物产量的潜在变化。     

三种不同树脂对硫辛酸吸附行为的研究

通过静态吸附实验,研究了XAD-4,NDA-100和ND-90树脂对乙醇．水溶液中硫辛酸的吸附热力学及动力学特性．结果表明：硫辛酸在XAD-4树脂上是单层吸附,符合Langmuir等温吸附方程,吸附过程符合准一级动力学吸附方程．在NDA-100和ND-90树脂上的吸附也符合Langmuir等温吸附方程,但并不只是单层吸附,同时兼有毛细管凝聚和微孔填充作用,吸附过程可分为大孔和中孔区吸附以及微孔区吸附两个阶段,两个阶段都符合准一级动力学吸附方程．     

食品废弃物厌氧酸化的条件以及聚羟基烷酸酯的生物合成

研究了利用食品废弃物进行厌氧酸化的各种条件。结果表明，当食品废弃物与水的质量比为1：3、食品废弃物厌氧酸化液pH值为6．5以及酸化温度为30℃时，对酸化后废液中各有机酸的产生有利，酸化过程中总有机酸产量最大为25～35g／L，特别当在食品废弃物厌氧酸化液中加入丁酸梭菌活菌制剂后，酸化过程发生了显著的变化。本文还研究了真氧产碱杆菌(Raltonia eutropha)利用食品废弃物厌氧酸化生成的有机酸进行聚羟基烷酸酯(polyhydroxyal-kanoates)合成的摇瓶分批发酵过程，图5参11。     

几种化感物质对杉木幼苗生长的影响

采用培养皿滤纸法 ,研究了不同浓度的肉桂酸、苯甲酸、对羟基苯甲酸对杉木 (Cunninghamialanceolata)幼苗生长的影响 .结果表明肉桂酸、苯甲酸、对羟基苯甲酸分别在 1× 10 -5molL-1、1× 10 -3molL-1、1× 10 -4 molL-1浓度时降低了叶绿素含量 (P =0 .0 5 ) ,而在 1× 10 -6molL-1、1× 10 -4 molL-1、1× 10 -5molL-1浓度时抑制了杉木幼苗胚根和胚芽的生长 (P =0 .0 1) .3种酚类物质对胚根生长的抑制作用明显高于对胚芽生长的抑制作用 .在 3种酚类物质中 ,肉桂酸对杉木幼苗生长的抑制作用最强 ,对羟基苯甲酸次之 ,苯甲酸最弱 .这表明酚类物质能在不同程度上抑制杉木幼苗的生长 ,降低其生产力 ,可能是连栽杉木人工林生产力降低的因素之一 .图 2表 1参 14     

铬分光光度法测定的改进

本文采用过硫酸铵氧化法代替高锰酸钾法,用于铬的二苯碳酰二肼比色分析。本法的精密度为0.83％,而高锰酸钾氧化法的精密度为5.81％;t_(0.05)时,P<0.05,另外,用灰化法对含微量铬的生物样品进行预处理,有可能使本来不含Cr(Ⅵ)的样品产生Cr(Ⅵ),而含Cr(Ⅵ)的样品测不出Cr(Ⅵ)。     

沙地云杉生态型同工酶研究

沙地云杉是内蒙古地区特有树种,只分布于浑善达克沙地东部边缘;由于长期适应干旱生态条件,分化出3种土壤生态型,即紫果型、红果型和绿果型沙地云杉,并在很多生态、生理特征上表现出明显的差异.本文采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,分析了3种生态型沙地云杉的过氧化物同工酶和酯酶同工酶的酶谱特征.结果表明:不管是过氧化物同工酶还是酯酶同工酶,紫果型沙地云杉的酶带条数最多,红果型其次,绿果型酶带条数最少.在酶带强度方面也有类似的结果,紫果型沙地云杉具有较多的强、次强、中带,红果型其次,绿果型最少.这在一定程度上表明,在干旱条件下产生的3种不同生态型沙地云杉,以紫果型对干旱抗性最强,绿果型最弱,红果型居于二者之间,这一结论将为沙地云杉的经营管理及品种选择提供科学依据. 图2参21     

活性污泥过程数学模型进展

介绍了活性污泥过程模型ASM1，ASM2及ASM3的建模方法，并分析了各模型的微生物学基础。