高效木薯渣分解复合菌群RXS的构建及其发酵特性研究

从富含腐烂纤维质的环境中取样,通过以木薯渣及滤纸为碳源的蛋白胨纤维素培养基不断地富集培养,构建了一组高效稳定的纤维质分解复合菌群.考察了该复合菌群对不同纤维质底物的分解性能及其在木薯渣水解过程中主要参数的变化.研究发现该复合菌群对滤纸、脱脂棉、微晶纤维素、麦秸秆和木薯渣等原料均能够进行有效的降解.在该复合菌群应用于木薯渣的水解过程中,监测发现纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等关键酶的酶活力分别在第2～3 d达到最大值34.4、90.5和15.8U;经过10 d的发酵后,木薯渣中的纤维素、半纤维素及木质素分别降解了79.8%、85.9%和19.4%,且木薯渣的失重高达61.5%;此外,代谢产物主要是乙酸、丁酸、己酸和甘油;而溶解性COD、总糖和总挥发酸的变化表明第2 d时木薯渣的水解率最高.上述结果表明,该复合菌群能够有效地水解木薯燃料酒精生产过程中的废弃物木薯渣,并有望用于木薯渣高效沼气发酵的前处理中.     

利用米曲霉发酵餐厨垃圾产水解酶促进污泥厌氧消化

将米曲霉接种到餐厨垃圾中生产水解酶,并利用此生物酶强化污泥厌氧消化。对比分析了富含水解酶的餐厨垃圾(实验组)、中温灭活富含水解酶的餐厨垃圾(对照组A)和未发酵餐厨垃圾(对照组B)分别与剩余污泥厌氧共消化情况;考察了实验组对污泥厌氧体系的促进效果;并运用3种模型对反应体系中底物的产甲烷潜力进行了拟合。结果显示,实验组甲烷含量最高可达71.51%;挥发性固体单位累计甲烷产量为(308.46±19.47) mL·g~(-1),相比对照组A和对照组B显著提高(P0.05),分别是对照组A和对照组B的1.56倍和1.31倍。修正的Gompertz模型优于一级动力学模型和Cone模型,能够很好地预测厌氧消化体系的最大甲烷产量,更适宜于拟合富酶餐厨与剩余污泥厌氧共消化体系。     

磷酸三酯水解酶空间结构及催化水解机理研究进展

磷酸三酯水解酶(PTH,EC 3.1.8)能够催化水解一类人工合成、高毒的有机磷酸酯类化合物(Or ganophos phate,OP),包括有机磷农药和有机磷神经性毒剂.本文全面系统地综述了一些重要PTHs的分子结构特征和催化机制,包括有机磷水解酶(OPH)、甲基对硫磷水解酶(MPH)、有机磷水解酶C2(OPHC2)、二异丙基氟磷酸酯酶(DFPase)、人血清对氧磷酶(PON1)和有机磷酸酐酶(OPAA).通过对以上不同类别PTHs结构与催化机制的比较与分析,发现其一级结构、空间结构以及催化水解OP的机理存在明显的差异,但也具相似特征,所有PTHs均为金属依赖水解酶,其空间结构活性腔位置均具双金属核活性中心和与底物分子结合的三个疏水性口袋,此特征说明其共同享有PTH活性.目前,针对PTH天然底物的研究还相对不足,多数PTH在生物体内的作用还知之甚少.未来应结合天然底物的结构,进行更为深入的PTH催化水解机制研究.     

不同施氮量对饲料稻糙米蛋白质含量的影响及其机理

采用田间小区试验探讨了"氮中量施肥法"(N,P2O5,K2O施用量为190,90,100 kg·hm-2)、"氮高量施肥法"(N,P2O5,K2O施用量为210,90,100 kg-hm-2)、"氮低量施肥法"(N,P2O5,K2O施用量为170,90,100kg·hm-2)对饲料稻威优198糙米蛋白质质量分数的影响及其机理.结果表明,与氮高量施肥法和氮低量施肥法相比,氮中量施肥法能明显促进孕穗期、乳熟期水稻旗叶中硝酸还原酶,乳熟期旗叶中蛋白水解酶活性,齐穗期旗叶谷氨酰胺合成酶以及齐穗期和乳熟期籽粒中谷氮酰胺合成酶活性,明显促进水稻对氮素营养的吸收与转运,显著提高糙米中蛋白质质量分数和蛋白质质量分数.氮中量施肥法处理糙米蛋白质质量分数分别比氮高量施肥法处理和氮低量施肥法处理提高了 1.39%和17.93%,籽粒产量分别提高了 12.02%和8.47%,糙米蛋白质产量分别提高了12.54%和18.32%.研究表明,氮中量施肥法能满足饲料稻高蛋白高产栽培的需要.     

七株有机磷农药降解菌的降解特性比较

 对分离自同一有机磷农药污染土壤的7株有机磷农药降解菌的降解特性进行了比较,7株降解菌都能利用甲基对硫磷为唯一碳源生长,并生成中间代谢产物对硝基苯酚.对硝基苯酚的降解经过一段延滞期,不同菌株降解对硝基苯酚的能力和延滞期有很大差异.降解菌株对多种有机磷类农药和芳香族化合物具有降解能力,其降解谱表现了一定的差异.用PCR方法从7株降解菌中克隆了有机磷农药水解酶基因.     

北方泥炭地泥炭土矿化速率、温度敏感性及其影响因素研究

北方泥炭地是全球重要的碳汇,也是全球变暖最为敏感的区域之一.然而,由于泥炭地表层和亚表层泥炭土碳排放过程对全球变暖的响应过程及机制仍存在一定争议,目前对全球变暖背景下泥炭地碳排放的认识仍存在一定不足.本研究于2019年8月在大兴安岭满归泥炭地采集表层（0~10 cm）和亚表层（15~30 cm）泥炭土进行室内增温模拟有氧培养,测定其矿化速率、有机质性质和水解酶活性.结果表明,表层泥炭土矿化速率在5、15、25 ℃下培养时（（142.8±66.9）~（545.3±30.6）、（575.0±62.1）~（1843.0±547.4） 、（888.4±123.9）~（3646.7±167.9） μg·g^-1·d^-1）均 高于亚表层（（113.0±41.5）~（367.1±64.1）、（357.4±52.3）~（1122.1±218.8）、（697.1±38.1）~（2336.4±150.6） μg·g^-1·d^-1）,但表层和亚表层矿化作用的温度敏感性不具有显著差异;培养过程中,表层与亚表层泥炭土β-1,4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶（NAG）活性存在显著差异,但β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）和酸性磷酸酶（AP）活性相似;表层和亚表层泥炭土总有机碳（TOC）、总氮（TN）、碳氮比（C/N）及纤维素含量均存在显著差异.在具体有机质组成方面,亚表层泥炭土中芳香族的惰性有机质含量较多,而表层泥炭土中多糖类的活性有机质含量较高,且芳香族化合物与泥炭土矿化速率呈显著负相关.综上,本研究认为全球变暖对表层和亚表层泥炭土矿化作用的影响没有显著性差异,常见的NAG、BG和AP酶并不是引起亚表层泥炭土矿化速率较慢的原因,而亚表层泥炭土中含有更多的惰性有机质可能是导致亚表层泥炭土矿化速率较低的主要因素.     

Combination e ect of pH and acetate on enzymatic cellulose hydrolysis

The productivity and e ciency of cellulase are significant in cellulose hydrolysis. With the accumulation of volatile fatty acids (VFAs), the pH value in anaerobic digestion system is reduced. Therefore, this study will find out how the pH and the amount of acetate influence the enzymatic hydrolysis of cellulose. The e ects of pH and acetate on cellulase produced from Bacillus coagulans were studied at various pH 5–8, and acetate concentrations (0–60 mmol/L). A batch kinetic model for enzymatic cellulose hydrolysis was constructed from experimental data and performed. The base hypothesis was as follows: the rates of enzymatic cellulose hydrolysis rely on pH and acetate concentration. The results showed that the suitable pH range for cellulase production and cellulose hydrolysis (represents e ciency of cellulase) was 2.6–7.5, and 5.3–8.3, respectively. Moreover, acetate in the culture medium had an e ect on cellulase production (KI = 49.50 mmol/L, n = 1.7) less than cellulose hydrolysis (KI = 37.85 mmol/L, n = 2.0). The results indicated that both the pH of suspension and acidogenic products influence the enzymatic hydrolysis of cellulose in an anaerobic environment. To enhance the cellulose hydrolysis rate, the accumulated acetate concentration should be lower than 25 mmol/L, and pH should be maintained at 7.     

淀粉酶前处理应用于猪粪沼气发酵的研究

沼气发酵经历了水解、产氢产乙酸和产甲烷三个阶段,若发酵原料是一些小分子水溶性物质,则产甲烷阶段将是整个过程的限制阶段,若发酵原料为大分子复杂有机物,则第一阶段便成了限制阶段。在实际应用中,沼气发酵的原料通常为复杂的大分子有机物,因此原料的水解反应速度决定了整个沼气发酵过程的速度。为消除水解阶段的限制,提高沼气发酵的效率,本实验尝试采用水解酶前处理技术,在猪粪沼气发酵前,先用淀粉酶预处理。实验结果表明经淀粉酶处理后,猪粪的TS和VS降解率,累积产气量,原料产气潜力,最大容积产气率,与对照组相比有明显的提高,其中经α-淀粉酶和γ-淀粉酶共同处理的TS和VS降解率分别提高了10.84%和11.11%、累积产气量提高了14.71%、原料产气潜力提高了14.7%、最大容积产气率提高了19.79%。     

污泥中一株产耐高温蛋白酶菌株的分离、鉴定及酶学特性

蛋白酶是水解蛋白质肽键的一类酶的总称,它可将蛋白质分解、转化为氨基酸,从而被动植物体直接吸收利用.基于此,以江苏省无锡市太湖新城污水处理厂的污泥为材料,通过观察水解圈大小和蛋白酶活性测定等方法,从中筛选出一株高产蛋白酶菌株TC16.同时,参照《伯杰氏细菌鉴定手册》和《常见细菌鉴定手册》,根据其形态学特征、生理生化特性,并结合16SrDNA序列的比对分析结果发现,该菌属于芽孢杆菌属菌株.对其酶学性质的研究发现,从该污泥中分离得到的菌株TC16分泌的胞外蛋白水解酶的活性最高可达621U·mL-1.研究表明,与其他芽孢杆菌属菌株相比,TC16菌株分泌的蛋白酶具有较高的酶活性,且具有较宽范围的pH和温度耐受性.     

有机农药滴滴涕和毒死蜱生物降解机制的分子模拟研究

为探索有机农药滴滴涕和毒死蜱相应降解酶的微观降解机制,用分子对接方法模拟了滴滴涕(DDT)与漆酶(laccase)、毒死蜱(chlorpyrifos)与有机磷水解酶(organophosphorus hydrolase)的相互作用,得到它们复合物结构的理论模型,根据打分函数最低原则筛选出的最佳构象打分函数分别为-103.134和-111.626,二次打分函数分别为-72.858和-80.261.并应用LPC/CSU server研究这些最佳构象的相互作用情况,结果表明,滴滴涕与漆酶之间以疏水作用数量最多,毒死蜱与有机磷水解酶以氢键和疏水作用数量最多.漆酶的Tyr224和有机磷水解酶的Arg254在催化过程中起到了重要作用.