BP神经网络和遗传算法在乳酸菌发酵参数优化中的应用

为提高短乳杆菌L2菌株γ-氨基丁酸(GABA)的产量,建立了一个反映因素与产量之间的非线性关系模型.运用Plackett-Burman设计、中心组合试验设计(CCD)对MRS培养基组成和培养条件进行了优化,筛选出4个影响发酵的关键因素:蛋白胨、葡萄糖、谷氨酸钠、初始pH.在此基础上,采用误差反向传播神经网络(BPN)和遗传算法(GA)确定了4个关键因素的适宜参数:蛋白胨21.185 g/L,葡萄糖3.857 g/L,谷氨酸钠48.948 g/L,初始pH 4.05.最终使短乳杆菌L2菌株的GABA产量达到了27.765 g/L,比原始MRS培养基的13.452 g/L提高了106.4%.研究表明利用BPN-GA方法进行发酵条件优化是一种行之有效的途径.     

脱氮硫杆菌对废水中硫氮的脱除

为脱除废水中高浓度的硫氮,首先对脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)的生长曲线和驯化期间营养液pH的变化进行了测定,确定了脱氮硫杆菌合适的使用条件.然后检测了接菌后废水中的S2-浓度控制在400 mg/L时合适的硫氮比以及脱氮硫杆菌对NO3-的去除率.结果表明,处理富含硫氮的废水时,当硫氮比控制在5:3、S2-浓度控制在400mg/L时,脱氮硫杆菌对NO3-的去除率可达63.19%,同时S2-转化成硫酸盐或可回收的单质硫,使废水的硫氮污染得到了有效的控制.     

水稻锌指蛋白基因OsWIP6的克隆、表达及RNAi载体转化

为了解水稻C2H2型锌指蛋白转录因子基因的表达调控机理及生物学功能,克隆了水稻的一个C2H2型锌指蛋白转录因子基因(OsWIP6),并构建其RNA干涉植物表达载体,通过农杆菌介导转化获得转基因植株.生物信息学分析显示,OsWIP6氨基酸序列与拟南芥两个WIP家族转录因子高度同源.组织差异性表达分析表明,该基因在水稻花发育上具有表达偏向性.与野生型相比,转基因水稻表现为抽穗延迟,结实率及千粒重降低,半定量分析显示转基因植株OsWIP6表达量明显下降.因此,推断OsWIP6基因与水稻育性密切相关.     

具有微囊藻毒素清除能力的乳酸菌的分离筛选及其影响因素

微囊藻毒素是由蓝藻产生的环状多肽物质,可引发人类肝中毒等健康问题,因此微囊藻毒素的清除对食品安全和环境保护有着深远的意义.本研究从泡菜、腊肠等传统发酵食品中分离筛选获得33株乳酸菌,通过对其微囊藻毒素清除能力的测定,获得一株具有高效微囊藻毒素清除能力的乳酸菌菌株干酪乳杆菌BBE10-212.实验发现菌体浓度、藻毒素浓度、菌体活性等因素对实验菌株清除藻毒素的效能具有显著影响,此外,外源添加5%的葡萄糖可使藻毒素清除率提高至52%,远高于未添加时的19%.而外源添加替代藻毒素的微生物发酵氮源以及作为部分代谢关键酶辅酶的金属离子则会抑制菌体对藻毒素的清除效率.研究结果为深入分析实验菌株清除微囊藻毒素的作用机制,实现微囊藻毒素的生物干预策略,并基于对菌株的代谢调控促进微囊藻毒素的高效降解提供了数据和资料.     

响应面法优化菌株Bacillus sp.W77酯酶发酵条件

为开发适应性好的工业用酶,从深圳福田红树林自然保护区土壤中分离纯化获得一株产耐高温嗜碱性酯酶的菌株,通过形态学和分子生物学初步鉴定该菌株为芽孢杆菌属(Bacillus sp.),命名为Bacillus sp.W77;对所产的粗酶液进行酶活测定,发现该菌产的酯酶的最适反应温度是50℃,最适pH为8.0,且在碱性条件下较稳定;采用响应面法(Response surface methodology)对土壤菌株Bacillus sp.W77的产酯酶条件进行了优化,酵母提取物6.67 g/L,磷酸氢二钾0.56 g/L,硫酸镁0.36 g/L时,此时预测的最大酯酶活力的D405 nm值为1.266,在最佳产酶条件下,优化后酯酶活力的D405 nm值由0.829提高到1.235,实际值达到理论预测值的97.5%.     

葡萄糖对芽孢杆菌降解水体中4,4'-二溴联苯醚的促进作用

为了探究4,4'二溴联苯醚(BDE-15)在水环境中的生物降解过程及其影响因素,在实验室内利用筛选得到的芽孢杆菌(Bacillus sp.)对BDE-15进行生物降解试验,并研究了外加碳源和高初始浓度BDE-15对微生物降解能力的影响.结果表明,在葡萄糖作为外加碳源条件下芽孢杆菌能降解水体中BDE-15,4d后菌株对BDE-15的降解率为28％,再次添加葡萄糖可提高降解率至55％.高质量浓度(50 mg·L-1)BDE-15能抑制芽孢杆菌生长,并显著影响菌株对BDE-15的降解能力.     

理化因素对脱氮硫杆菌自养反硝化的影响

从连续运行的UASB反应器厌氧污泥中分离得到一株脱氮硫杆菌T.d.a,采用分批摇床试验,采用脱氮硫杆菌标准培养基,以硫代硫酸钠为硫源,研究pH值、温度、氮源(NO3--N,NH4+-N)、能源(S2O32-)、碳源(HCO3-)、葡萄糖、无机盐(P, Mg2+, Fe2+)对该菌株自养反硝化的影响.结果表明,在pH6.5~8.0,温度20~35℃的范围内,T.d.a对NO3--N均有较高的去除速率,其最佳反硝化pH值为7.04,温度为27.40℃.T.d.a对554mg/L的NO3--N对T.d.a有一定的抑制作用;T.d.a反硝化所需NH4+-N的限制浓度为2.62mg/L;S2O32-浓度对T.d.a反硝化的影响主要取决于其与NO3-的比例关系,在NO3-过量的情况下,NO3--N去除率与加入的S2O32-量成近似的正比关系.T.d.a以HCO3-作为无机碳源时其限制浓度为29.05mg/L;0~2000mg/L的葡萄糖对NO3--N去除率没有明显影响.P和Mg2+的限制浓度分别为0.034,0.059mg/L,Fe2+的限制浓度低于0.058mg/L.     

重金属抗性菌Bacillus cereus HQ-1对银离子的生物吸附-微沉淀成晶作用

发现1株对银离子有强吸附能力的蜡状芽孢杆菌HQ-1,研究了其对银离子的吸附特性及吸附机理.结果表明,菌体对银的吸附量可达91.75 mg/g,吸附过程符合Pseudo-second Order吸附动力学模型,相关系数高达0.999 9;吸附热力学很好地符合Freundlich吸附等温模型,相关系数为0.99;考察菌体浓度和温度对吸附的影响发现,菌体浓度增加有利于对银离子的吸附,温度对吸附影响较小;FTIR、SEM及EDAX实验结果表明吸附存在2种吸附机理,一为菌体表面一些含氮氧的基团对Ag⁺的络合作用,二为菌体分泌的胞外多糖等物质对Ag⁺的微沉淀成晶作用.