一株能产生聚乙烯醇降解酶的委内瑞拉链霉菌

以聚乙烯醇(PVA)为唯一碳源,从土壤中筛选到1株能产生胞外PVA降解酶的放线菌GY1.根据扩增出的该菌株的16SrDNA全序列在GenBank中的比较结果,结合生理生化实验、细胞化学成分及菌落形态分析,确定该菌为委内瑞拉链霉菌(Stretopmycesvenezuelae).GY1菌株以PVA为唯一碳源时,产生的PVA降解酶活性达到120UL-1,是以葡萄糖或可溶性淀粉为唯一碳源时的10倍.当在PVA培养基中添加1gL-1至3gL-1的葡萄糖时,该菌株细胞量和PVA降解酶总酶活随着葡萄糖添加量的增加而增加,最大细胞量是未添加葡萄糖时的2.4倍,最高总酶活是未添加葡萄糖时的2.6倍,而单位质量细胞产生PVA降解酶的能力提高不大.但当添加的葡萄糖浓度从3gL-1增至10gL-1时,总酶活随着细胞量的增加出现下降趋势,同时单位质量细胞产生PVA降解酶的能力也大大降低.在相同PVA聚合度下,高醇解度PVA比低醇解度PVA更有利于GY1菌株的生长及产生PVA降解酶.图5表1参16     

由一株青霉菌产生的聚乙烯醇降解酶

从纺织污水活性污泥中筛选得到一株新型聚乙烯醇(PVA)降解酶产生菌,根据形态学特征鉴定该菌属于青霉属(Penicillium sp.),实验室编号WStt02-21.这是由霉菌产生PVA降解酶的首例报道.在考察了菌株WSH02-21基本生长和产酶特性的基础上,研究了营养条件对PVA降解酶合成的影响.通过对营养条件的单因素考察和正交试验,确定了最优培养条件为PVA 40 g L-1、葡萄糖3.0 g L-1、NH4Cl 8.0 g L-1、KH2PO4 2.0 g L-1、酵母膏1.0 g L-1、:MgSO40.5 g L-1。、CaCl2 1.0 g L-1、NaCl 0.02 g L-1、FeSO4·7H2O 0.02 g L-1,初始pH 6.4.其中PVA浓度是影响Penicilliumsp.WSH02-21合成PVA降解酶的最重要因素.采用最优化条件进行验证试验,PVA降解酶酶活(4.4 U mL-1)略高于正交试验中的的最高酶活(4.3 U mL-1).图7表2参11     

产聚乙烯醇降解酶的培养条件

放线菌StreptomycesvenezuelaeGY1产生的聚乙烯醇(PVA)降解酶是一种诱导酶.以4种不同类型的PVA为唯一碳源时,该菌株单位质量细胞产酶能力比以糖类物质为唯一碳源时提高10倍以上.聚合度和醇解度最高的PVA1799是该菌株产生PVA降解酶的适宜底物,其浓度为1gL-1时,PVA降解酶的产量为120u/g(细胞).培养基中PVA1799浓度由1gL-1上升到5gL-1时,该菌株单位质量细胞产酶能力下降73%,表明PVA1799浓度过高会抑制产酶.GY1菌株产酶的最适温度和pH分别为30℃和7.0.在GY1菌株生长过程中控制以下条件有利于产生PVA降解酶:(1)保持培养体系中较高的溶氧水平;(2)在氮源中补充NO-3;(3)在一定浓度范围内添加MgSO4·7H2O、CaCl2、MnSO4、BaCl2、ZnSO4、FeSO4·7H2O和CuSO4等金属盐.Pseudomonassp.产生的PVA降解酶能够作用伯醇或仲醇类化合物,以这些伯醇或仲醇类化合物代替培养基中的PVA,不能诱导GY1菌株产生PVA降解酶;而在培养基中有PVA存在时,再添加0.5gL-1的3戊醇和环己醇能够明显促进PVA降解酶的产生(单位质量细胞产酶能力分别提高了21%和32%).图8表1参10     

Streptomyces venezuelae GY1产聚乙烯醇降解酶的培养条件

放线菌StreptomycesvenezuelaeGY1产生的聚乙烯醇(PVA)降解酶是一种诱导酶.以4种不同类型的PVA为唯一碳源时,该菌株单位质量细胞产酶能力比以糖类物质为唯一碳源时提高10倍以上.聚合度和醇解度最高的PVA1799是该菌株产生PVA降解酶的适宜底物,其浓度为1gL-1时,PVA降解酶的产量为120u/g(细胞).培养基中PVA1799浓度由1gL-1上升到5gL-1时,该菌株单位质量细胞产酶能力下降73%,表明PVA1799浓度过高会抑制产酶.GY1菌株产酶的最适温度和pH分别为30℃和7.0.在GY1菌株生长过程中控制以下条件有利于产生PVA降解酶:(1)保持培养体系中较高的溶氧水平;(2)在氮源中补充NO-3;(3)在一定浓度范围内添加MgSO4·7H2O、CaCl2、MnSO4、BaCl2、ZnSO4、FeSO4·7H2O和CuSO4等金属盐.Pseudomonassp.产生的PVA降解酶能够作用伯醇或仲醇类化合物,以这些伯醇或仲醇类化合物代替培养基中的PVA,不能诱导GY1菌株产生PVA降解酶;而在培养基中有PVA存在时,再添加0.5gL-1的3戊醇和环己醇能够明显促进PVA降解酶的产生(单位质量细胞产酶能力分别提高了21%和32%).图8表1参10     

节杆菌P-1和红球菌J-5降解PVA特性的比较研究

对节杆菌P-1和红球菌J-5降解聚乙烯醇(PVA)的特性进行了比较研究.结果表明,P-1菌在PVA浓度小于1000mgL-1时,PVA降解效率均达到80%以上;J-5菌在PVA浓度为2000mgL-1时,PVA降解效率达到70%.用生产废水进行试验,P-1菌对低浓度PVA废水的处理效率比J-5菌高10%左右;P-1菌受温度的影响小于J-5菌;P-1菌的废水处理效果比J-5菌稳定;分段使用J-5菌与P-1菌处理高浓度的PVA废水具有很好的处理效果,出水能达到国家排放标准.图7表1参9     

低温纤维素降解菌的分离与鉴定

对内蒙古部分地区土壤中低温降解纤维素的微生物进行研究,以期获得一些高酶活的低温纤维素酶产生菌.采用纯培养的方法,在10℃下培养获得纯培养物.以细菌16S rDNA通用引物PCR扩增后进行序列同源性比对确定种属.以DNS法测定纤维素酶活性,并对酶活较高的菌株进行产酶条件的优化.结果共分离得到55株可低温降解纤维素的菌株,16S rDNA序列分析表明它们分别属于γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)、硬壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)以及β-变形菌纲(β-Proteobacteria).该55株菌的纤维素酶活性均在22℃下最高.其中菌株CF11在10℃下的酶活在分离得到的55株细菌中最高.通过优化,菌株CF11产纤维素酶的最佳条件初步确定为pH值为6.5,培养时间为10 d,并且是以酵母提取物作为氮源,其纤维素酶活为58.091 IU.因此菌株CF11是一株极具开发潜力的低温纤维素酶产生菌.     

AQS/PPy修饰石墨板阴极应用于罗丹明B的降解

采用恒电位法制备了蒽醌二磺酸钠(AQS)掺杂的聚吡咯(PPy)修饰石墨板阴极.石墨板阴极经修饰后,电化学活性得到显著提高,其电子转移内阻及电子转移量分别为未修饰的约50%和5.7倍.实验进一步考察了阴极电位、初始pH值以及Fe~(2+)含量对罗丹明B降解实验的影响,结果表明,在阴极电位为-0.1 V,pH值为3.0,Fe~(2+)浓度为0.2 mmol·L~(-1)的条件下,60 min内对罗丹明B的降解率最高可达85.76%,且长时间运行后,降解效果重复性较好.结合不同条件下的过氧化氢产量和自由基变化淬灭实验,推断了降解过程的机理,即AQS/PPy修饰的石墨板电极,有利于分子氧在电极表面被催化还原为H_2O_2,和体系中Fe~(2+)产生羟基自由基,故罗丹明B降解是以羟基自由基为主导的电芬顿反应过程.     

加压溶氧光催化反应器降解活性艳红X-3B

探讨了加压溶氧条件对活性艳红X-3B的降解与脱色的作用,考察了加压条件下pH值,TiO2投加量及温度等对活性艳红X-3B降解的影响.结果表明,加压条件与常压条件下变化趋势基本一致.加压充氧有助于活性艳红X-3B的降解与脱色,加压充N2对反应基本没有作用,说明增加活度不是关键因素,加压使溶液中溶解氧增加是导致活性艳红X-3B降解与脱色的主要原因.光催化降解过程,发色基团最易被打碎,60min内降解效果显著,而萘环和苯环降解效果不十分明显.CODCr的降解与色度的褪除成正相关,脱色率越高,COD的降解率也越高.     

一组高效木质素降解复合菌的筛选

木质素的有效降解是秸秆等农业废物减量化及资源化利用的难点.采用连续驯化培养的方法,从农业废物堆肥过程升温、降温和腐熟3个阶段的微生物菌群中分别筛选驯化出3组具有木质素降解能力的复合菌MC1、MC2和MC3.通过初筛和复筛实验,筛选出一组性能稳定并具有高效木质素降解能力的复合菌,并对其继代培养的稳定性进行了验证.结果表明,从堆肥升温阶段筛选出的复合菌MC1的木质素降解能力最强.在37℃静置条件下液态发酵培养14d,d6时复合菌MC1各酶活值均达到最大,其中木质素过氧化物酶酶活为258.37UL-1,锰过氧化物酶酶活486.39UL-1,漆酶酶活为49.25UL-1;d14时木质素降解率达到36.25%.继代培养实验结果表明复合菌MC1具有较好的稳定性.图2表1参19     

Thermobifida fusca产角质酶摇瓶发酵条件研究

研究了环境和营养条件等对嗜热放线菌Thermobifida fusca WSH03-11生长及产角质酶的影响;并考察了苹果角质对角质酶诱导效果,分析了该菌产角质酶的机理.摇瓶研究确定了角质酶发酵的最佳种子培养基组成为90 g L-1可溶性淀粉、5 g L-1牛肉膏、5 g L-1酵母膏、5 g L-1NaCl、2 g L-1K2HPO4和1%微量元素液,生物量最高达18.5 gL-1,种龄取35～40 h.最佳环境条件为pH 8.0、5%接种量、培养温度50℃.最佳发酵培养基组成为1.5%乙醇、5 gL-1蛋白胨、5 g L-1酵母膏、2 g L-1K2HPO4、5 g L-1NaCl和1%微量元素液.发酵培养基中添加角质对角质酶合成与分泌有诱导作用,T.fusca的产酶机制为诱导型.采用上述最佳培养条件产角质酶为3.8 U mL-1.图4表3参9     

产碱杆菌DN25中降氰酶的分离纯化及生化特性

以一株可降氰的产碱杆菌DN25为酶来源,通过超滤、30 mg/mL硫酸鱼精蛋白沉淀、30%～70%硫酸铵盐析和Phenyl-Toyopearl 650M疏水层析等步骤,获得比活力为44 U/mg的纯化酶制剂.在确定酶浓度、反应时间等氰降解活力测定条件后开展酶学性质研究,试图为将来氰降解代谢机理的深入研究和菌株的基因工程改造提供理论基础.研究结果表明,此纯化酶催化氰化物水解的最适pH值为8.0,最适温度为30℃.该酶在pH 7.0～8.0区域稳定,而在pH>9时会很快失活;在30℃保存10 h,酶活力保持稳定,高于60℃,酶快速失活.加入甘氨酸稳定剂,在60℃下保存20 min酶活仍可保留19.6%.酶促反应动力学符合米氏双曲线方程,测得米氏常数Km为3.11 mmol/L,最大反应速率Vmax为0.23 mmolL-1min-1.     

顺丁烯二酸异构酶工程菌发酵条件优化

为提高重组大肠杆菌中顺丁烯二酸异构酶表达量,通过正交试验设计,对工程菌的生长条件和目的蛋白可溶表达条件进行优化.采用250 mL三角瓶中装有50 mL(Amp 100 mg L-1)的培养基,分别研究培养基中葡萄糖、蛋白胨、酵母浸粉的浓度,培养基pH值以及摇床转速、装液量、接种量等对蛋白可溶表达量的影响.确定顺丁烯二酸异构酶工程菌最优化培养基为:蛋白胨20 g L-1、酵母浸粉2.5 g L-1、K2HPO4·3H2O 3.0 g L-1、KH2PO4 1.5 g L-1、NaCl 6 g L-1、MgSO43 g L-1,培养基pH调至6.5.确定顺丁烯二酸异构酶工程菌可溶性表达最优条件为:37℃下培养至D600 nm值为1.0时,添加终浓度为0.05 mmol L-1的IPTG进行诱导,诱导温度37℃,摇床转速220 r min-1,装液量20%,接种量5%,诱导时长为6 h.利用BioFlo 415发酵罐以最优化的培养基和发酵条件对该工程菌进行了3批发酵实验,与摇瓶实验相比,顺丁烯二酸异构酶的表达量提高了近1.5倍,单位发酵液的酶活力由46 U mL-1发酵液提高到78 U mL-1发酵液.以上数据为顺丁烯二酸异构酶重组工程菌的中试发酵奠定了基础.图7表2参17     

苯并\[a\]芘对马氏珠母贝肝组织抗氧化酶活性的影响

为揭示不同浓度苯并[a]芘(B[a]P)对海洋贝类的生态毒理效应,将马氏珠母贝(Pinctada martensi)暴露于不同浓度(1、4和8μg.L-1)B[a]P中,检测暴露3、7和10d后,B[a]P对马氏珠母贝肝组织抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、谷胱甘肽硫转移酶GST和过氧化氢酶CAT)活性的影响。结果表明:暴露时间3d时,随着B[a]P浓度的增加,SOD活性无明显变化,GST的活性被激活,在7d和10d受到抑制,GST活性表现为抑制,并表现出一定的剂量-效应关系,而CAT的活性在染毒后第7天受到激活;暴露时间10d时,SOD活性增加,GST活性和CAT活性均受到抑制。B[a]P暴露时间相同,GST活性和CAT活性变化趋势基本相似。B[a]P浓度相同(1和4μg.L-1)时,随着暴露时间的延长,SOD活性无明显变化,GST的活性受到抑制,CAT的活性表现为先激活后抑制的趋势。另外,相对于SOD活性,GST和CAT的活性变化可以更好地反映B[a]P对马氏珠母贝胁迫的毒性效应。     

桦木内生真菌的分离与代谢产物的抑菌活性

通过琼脂块法和滤纸片法,对白桦Betula platyphylla、棘皮桦B.dahurica、硕桦B.costata和柴桦B.fruticosa）的内生真菌产生抑菌物质的特性进行研究,结果表明分离自白桦3年生枝条的内生真菌拟茎点霉Phomopsis sp.BP103381表现出较强的抑菌物质形成能力。采用正交设计优化了BP103381的培养条件,在含有40 g/L蔗糖、3 g/L NaNO3、1 g/LMgSO4的改良查氏液体培养基中,在pH值6.5、28℃条件下发酵培养9 d,有利于抑菌活性物质的形成。BP103381产生的抑菌活性物质具有较好的温度稳定性,但是酸碱变化对抑菌物质的活性影响较大,BP103381产生的抑菌物质在pH为5.0~7.0时活性较强。     

Candida utilis生物合成谷胱甘肽的营养及环境条件

研究了摇瓶条件下Candida utilis WSH02—08生物合成谷胱甘肽(GSH)的营养条件，确定以葡萄糖作为碳源，硫酸铵和尿素作为混合氮源．在L6(4^5)正交试验的基础上，选用BP神经网络对营养条件进行优化和预测，得出较优的营养组合为：葡萄糖30gL^-1(NH4)2SO4gL^-1，尿素4gL^-1，KH2PO4 3gL^-1，MgSO4 0．25gL^-1．研究了GSH发酵的环境条件，得出较优的组合为：初始pH6．0，装液量30mL／250mL，接种量10％．利用优化后的营养及环境条件进行摇瓶发酵实验，结果表明，GSH产量和细胞干重均有较大幅度的提高．图7表2参13     

固定化细胞生产L-苯丙氨酸研究

用聚乙烯醇（ＰＶＡ）凝胶包埋固定假单胞菌Ｅ４－１０６细胞,最佳ρ（ＰＶＡ）为８０ｇ／Ｌ;最适湿细胞包埋量为每ｍｌ凝胶０．３ｇ;转氨酶活力回收率为７８％,连续反应２１批次后,固定化细胞酶活力为初始最高活力的９１％;用固定化细胞进行间歇式批次反应,结果表明其酶活性半寿期为４个月;制得的固定化细胞为直径约３ｍｍ的珠状颗粒,机械强度良好,间歇式批次反应１０个月,固定化细胞凝胶颗粒无溃破     

氯氰菊酯降解菌的筛选鉴定及其降解特性研究

从农药厂废水排放口附近的污泥中分离到1株能降解氯氰菊酯的细菌LQ-3.根据其形态、生理生化特征和16S rDNA(GenBank Accession No.FJ222585)序列分析,将该菌株鉴定为Starkeya sp..LQ-3菌株只能以共代谢方式降解氯氰菊酯,在有酵母粉、蛋白胨、葡萄糖等营养物质存在的条件下,5 d内对20 mg·L-1氯氰菊酯的降解率达到72.1%.LQ-3菌株降解氯氰菊酯的最适温度为30 ℃左右,pH值为7～8.LQ-3菌株还能降解功夫菊酯、甲氰菊酯、联苯菊酯和溴氰菊酯.酶的定域试验表明,LQ-3菌株降解氯氰菊酯的酶属于胞外酶.     

苯并[a]芘对马氏珠母贝鳃组织抗氧化酶活性的影响

将马氏珠母贝（Pinctada martensi）暴露于不同质量浓度（1、4和8μg.L-1）苯并[a]芘B[a]P中,检测暴露后第3、7和10天后,马氏珠母贝鳃组织抗氧化酶（超氧化物歧化酶SOD、谷胱甘肽硫转移酶GST和过氧化氢酶CAT）对苯并[a]芘胁迫的生态毒理效应。结果表明：暴露时间为3、7 d时,SOD活性无明显变化,随着暴露时间的延长,SOD活性在第10天时被激活;在胁迫初期,GST活性被激活,随后表现出逐渐降低的趋势,在暴露后10 d,不同质量浓度组GST活性变化趋于稳定。当暴露质量浓度相同时,表现出明显的时—效关系;而CAT活性在第7天被激活,随着时间的延长,高质量浓度（4和8μg.L-1）组表现出先升高后下降的趋势,并表现出一定的时-效关系。SOD、GST和CAT均可作为B[a]P污染的生物标志物,活性变化相对于SOD,GST和CAT对B[a]P的胁迫更加敏感。