微生物转化淀粉废水制备生物灭蚊剂

采用摇瓶发酵试验探讨了淀粉废水为原料制备微生物灭蚊剂的可行性.结果表明,无需任何预处理工序,淀粉废水可作为微生物灭蚊菌株(Bacillus thuringiensis subsp. israelensis 187菌株和Bacillus sphaericus 2362菌株)的优良发酵培养基.Bti 187和Bs 2362菌株能在淀粉废水(含固率2.5%)为唯一原料的培养基中正常生长发育,并且产孢产毒.Bti 187和Bs 2362在淀粉废水发酵42 h,活菌数分别可达7.5×108、4.5×108 CFU·mL-1;抗热性芽孢数分别可达5.1×108、2.7×108 CFU·mL-1,均显著高于常规LB培养基.与LB培养基相比,淀粉废水培养基有利于提高芽孢产率、缩短发酵周期.毒力测定表明,淀粉废水培养42 h的Bti发酵液对淡色库蚊和白纹伊蚊的LC50分别为0.78、0.87 μg·mL-1,淀粉废水培养42 h的Bs发酵液对淡色库蚊和白纹伊蚊的LC50分别为0.70、16.06 μg·mL-1,淀粉废水明显有利于Bti 187与Bs 2362菌株的产毒.本研究不仅为淀粉废水提供了高附加值的处置新途径,而且可显著降低生物灭蚊剂的生产成本,具有广阔的应用前景.     

运动发酵单胞菌共表达α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶发酵甘薯生产乙醇

运动发酵单胞菌是乙醇发酵的极佳菌种,但其所能利用的发酵底物范围狭窄,不能利用淀粉作为发酵底物.为增加其利用底物的范围使其能够水解淀粉,本研究构建了3种表达淀粉酶的运动发酵单胞菌菌株:1)Zymomonas mobilis(pAmyE)表达α-淀粉酶;2)Z.mobilis(pGA)表达葡萄糖淀粉酶;3)Z.mobilis(pAmyGA)共同表达α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶.DNS法测定淀粉酶活显示,每种转化菌株的胞外淀粉酶活性均高于胞内,且两种淀粉酶共表达的酶活高于这两种淀粉酶单独表达的酶活之和,说明这两种淀粉酶能够协同作用降解淀粉.对于重组菌株Z.mobilis(pAmyGA),约59.3%的淀粉酶活性都在胞外检测到.用淀粉含量高且耐贮存的徐薯18匀浆加少量葡萄糖作为培养基直接用上述3个菌株发酵生产乙醇.结果显示,共表达α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶的重组菌株Z.mobilis(pAmyGA)的乙醇产量为54.7 g/L,达到了理论值的83.2%,表明本研究得到了能够直接高效利用淀粉生产乙醇的运动发酵单胞菌的菌株.     

枯草芽孢杆菌ME714产聚-γ-谷氨酸固态发酵培养基的优化

为了提高固态发酵聚-γ-谷氨酸(PGA)的产量,对发酵培养基中的4个主要外加营养组分——谷氨酸钠、尿素、柠檬酸钠、淀粉的配比采用正交设计方案进行试验设计,运用径向基神经网络(RBFNN)建立PGA产量与培养基组分浓度之间的预测模型,采用遗传算法(GA)对此模型进行全局寻优,得到4种主要组份的优化配比:谷氨酸钠318g/kg、尿素28.3g/kg、柠檬酸钠24g/kg、淀粉46g/kg.采用上述方法优化后PGA产量达到75.3g/kg,较原始培养基提高了25.1%.图1表3参14     

以玉米粉/废弃毕赤酵母为混合原料高效发酵丁醇

丙酮丁醇梭菌发酵生产ABE(丙酮-丁醇-乙醇)溶剂的传统原料是玉米淀粉,价格贵,生产基本亏损.重组毕赤酵母废弃物含有丰富的碳水化合物和蛋白质,有望替代淀粉原料.采用NaOH处理固态废弃毕赤酵母形成废酵母固/液悬浊液,发酵通过降低初始玉米粉用量并在ABE发酵进入到产溶剂期后添加废酵母悬浊液进行.对初始玉米粉用量、废酵母/NaOH投料量进行了优化,结果表明:它们的最佳用量分别为8%、80 g/L、6-10 g/L.在此条件下,100 mL厌氧瓶下的丁醇产量可以稳定在9.0-12.0 g/L的较高水平,比8%玉米粉培养基的对照提高80%-120%,与15%玉米粉培养基的对照基本持平;与对照组相比,总糖的利用效率可以从50%大幅提高到超过90%的水平;玉米粉用量可以节省57%以上;酵母废弃物最多有52%的碳水化合物可以有效地转化成气体/液体产物.本研究表明以玉米粉/废弃毕赤酵母为混合原料发酵丁醇,可以同时实现固体废物的资源化和减量化、淀粉原料的高效利用和节省化,提高了ABE发酵的综合经济性能.(图3表6参23)     

利用豆粕和小麦秸秆生产多肽的固体发酵工艺条件优化

以豆粕、小麦秸秆和糖渣为主要原料,以产脂肽细菌解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)XZ-173为接种剂进行一系列固体发酵试验.通过基质筛选和单因素试验研究固体发酵基质组成、装料量、发酵温度、初始pH、发酵时间、含水率和接种量对多肽产量的影响,通过响应面优化法优化氮源和碳源及二者比例.结果表明:(1)固体发酵产多肽最佳基质组成为豆粕63.03%,小麦秸秆粉33.00%,糖渣1.93%,酵母提取物2.04%,外加无机盐溶液10.18%(V/m);(2)最佳发酵条件为含水率50%(用pH 7.5的去离子水配制),接种量10%(V/m),发酵温度30℃,恒温发酵48 h;(3)在最优条件下多肽实际产量为110.06 mg/gds(gds表示每克初始干物质),与预测值109.85 mg/gds吻合(R~2=0.9742).本研究在实验室水平上得到的以农产品加工副产品和作物秸秆为主要原料生产多肽的固体发酵优化工艺可为农业废弃物的资源化和多肽的工业化生产奠定基础.     

谷物中脱氧雪腐镰刀菌烯醇和雪腐镰刀菌烯醇的气相色谱分析

本文建立了同时测定谷物中二种单端孢霉烯族毒索——DON和NIV的简便、灵敏的气相色谱方法.谷物用水打湿后,用氯仿-乙醇(8:2)提取,提取液旋转蒸发至干,残渣溶于丙酮中,经三甲基硅基咪唑衍生化后,用气相色谱外标法进行定量.     

基于动力学分析提高黑木耳多糖产量的pH控制策略

为了实现黑木耳(Auriculariaauricula)深层发酵生产胞外多糖的高产量和高生产强度的统一,在7L发酵罐中研究不同pH对A.auricula分批发酵生产黑木耳多糖的影响.A.auricula细胞生长的最适pH为5.0,而黑木耳胞外多糖合成的最适pH为5.5.恒定pH有利于合成黑木耳多糖,但降低了黑木耳多糖的生产强度.发酵液中较高的pH不利于葡萄糖的消耗,使得发酵结束时的残余葡萄糖含量随pH的升高而升高.分析不同pH条件下A.auricula发酵生产黑木耳多糖动力学参数,发现较低pH有利于加快底物消耗,而较高的细胞生长速率则出现在pH5.0,pH5.5时细胞则具有较高的胞外多糖合成速率和对葡萄糖的得率.在此基础上提出了A.auricula发酵生产黑木耳多糖的两阶段pH控制策略:0~48h控制发酵液pH5.0,48h后控制pH5.5.实验结果表明,采用两阶段pH控制策略,A.auricula胞外多糖产量比控制pH5.5时提高了8.1%,残留葡萄糖含量降低了15.2%,产生最大胞外多糖的时间缩短至96h,且黑木耳多糖的生产强度比pH5.5时提高了35.1%.图4表1参21     

Optimization of fermentation process for saccharide-based fuel ethanol production by Saccharomyces cerevisiae北大核心CSCD

低成本、高产量的发酵工艺是实现工业燃料乙醇经济和环境可持续性发展的关键,而不需要重大基础设施改变或投资.为获得酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)利用甘蔗汁生产燃料乙醇的最优发酵工艺,首先对发酵体系的氮源条件进行优化;其次,在单因素试验基础上,以乙醇发酵效率为响应值,通过响应面法优化了燃料乙醇生产的发酵工艺,并通过补料分批发酵技术在5 L发酵罐中进一步扩大发酵.结果表明,以1.0 g/L (NH)SO和1.0 g/L酵母提取物作为发酵氮源,乙醇发酵效率和得率比对照可分别提高4.80%、9.52%.响应面设计获得的最优发酵工艺条件为在总糖浓度150.0 g/L、酵母提取物浓度2.0 g/L、发酵时间24.5 h、pH5.0、外加(NH)SO浓度1.0 g/L时,最高乙醇发酵效率可达到91.10%.在5 L发酵罐中采用补料分批发酵获得的最终乙醇浓度达到98.92 g/L,发酵效率维持在90%左右,乙醇生产力最高达到3.81 g Lh.本研究获得了一种高效生产糖质燃料乙醇的发酵工艺,可在较短时间内获得高浓度乙醇且消耗较少氮源,结果可为进一步利用糖质原料进行高效生物炼制及高浓度乙醇工业化生产提供参考.(图6表6参30)     

大气环境中微塑料污染及其分析技术的研究进展

微塑料污染物（直径小于5 mm的塑料碎片）对生态环境的潜在影响已成为人们关注的热点问题之一.现有的研究微塑料的文献大多集中在水生环境,尤以海洋环境中的微塑料研究居多.有关大气环境系统中微塑料污染近几年才受到关注.本文综述了近年来有关大气微塑料研究的最新进展,概括了大气微塑料的来源及分类.此外,归纳了目前常用于大气环境中微塑料的采集方法,并进一步列举了不同采集方法可适用的提取、分析方法,指出不同方法的优缺点.最后,在总结国内外研究进展的基础上,对我国大气环境微塑料研究提出建议：(1)为使研究结果具有可对比性,大气环境微塑料的丰度单位需统一;(2)大气微塑料远距离传输的转化和降解过程需要进一步的研究;(3)微塑料在正常环境下的暴露对人体的危害需要更深入的了解.     

α-淀粉酶对小麦糊化特性的影响

淀粉糊化特性是反映淀粉品质的重要指标,与谷物的营养及加工性能有很强的相关性,而谷物中α-淀粉酶活性是影响淀粉糊化特性的重要因素,为了解我国正常成熟小麦的糊化特性受α-淀粉酶活性的影响,筛选了30份α-淀粉酶活性差异较大的小麦材料,进行降落值、总α-淀粉酶活性测定、α-淀粉酶蛋白电泳分离及糊化特性差异分析.结果显示:供试材料的降落值和总α-淀粉酶活性(OD值)差异很大,分别为62-524 s和0.12-2.87.根据降落值和总α-淀粉酶活性可将供试材料分为3类,I、Ⅱ、Ⅲ类的降落值分别为122.40(±20.25)s、373.67(±13.81)s、452.00(±3.39)s;总α-淀粉酶活性(OD值)分别为2.35(±0.21)、0.74(±0.06)、0.22(±0.00),这3类材料的总α-淀粉酶活性呈现显著差异且具有浓度差异明显的α-淀粉酶电泳条带;供试材料的糊化特性差异主要受基因型差异控制,受环境影响较小;迟熟α-淀粉酶显著降低小麦粉的峰值粘度、低谷粘度、最终粘度等多项糊化参数,并扩大材料间糊化特性差异.相关性分析表明,小麦籽粒α-淀粉酶活性与降落值极显著负相关(r=-0.97,P0.01),与峰值粘度差值极显著正相关(r=0.84,P0.01),降落值和峰值粘度差值都能较好地预测材料间α-淀粉酶活性的差异.本研究表明α-淀粉酶活性对淀粉糊化特性有显著降低的影响,在选择小麦育种或加工材料时应对材料的α-淀粉酶活性进行评估.     

浮萍培养基的降黏及其发酵产乳酸

浮萍是一种淀粉含量高、营养丰富的可再生廉价生物质资源;乳酸是一种重要的化学品,尝试以浮萍为原料用发酵法生产乳酸,为了获得高浓度的乳酸,需要增大底物浓度,但高浓度底物会使培养基黏度上升,从而阻碍发酵的进行.因此,首先对浮萍培养基的降黏工艺进行优化,同时考察在高浮萍底物浓度下的分批和补料分批两种发酵模式.结果表明,添加降黏酶后浮萍培养基的黏度(6.38±2.87 Pa·s)与不添加(27.60±5.77 Pa·s)相比可以降低332.60%,发酵获得的乳酸浓度(84.63±0.76 g/kg)也较未添加(69.33±0.66 g/kg)时有显著提高.浮萍底物浓度为260 g/kg时,在添加降黏酶的条件下通过补料分批发酵能获得最高的乳酸浓度达到110.10±1.16 g/kg,乳酸生产强度最高可达2.45±0.03g kg-1 h-1.在整个发酵过程中只以浮萍为单一底物,不需要添加其他任何营养物质.本研究表明以浮萍为单一底物,通过将降黏酶处理和补料分批发酵相结合可以在高底物浓度下发酵获得高浓度的乳酸,结果可为今后以浮萍为原料发酵生产乳酸的应用开发提供参考.(图4参35)     

酱酒丢糟沼气发酵特性及微生物群落特征

酒糟是良好的沼气发酵原料,但其发酵中间产物极易累积导致体系酸化.采用批次试验研究中温条件下酱酒丢糟沼气发酵特性.以总固体(TS)含率分别为4.3％和7.8％的酱香白酒丢糟为发酵原料,在发酵30 d和50 d时,甲烷产量分别为287 mL/g TS和360 mL/g TS;TS去除率分别为20.8％和27.4％.酱酒糟发...     

产大分子levan的果糖基蔗糖转移酶的原核表达及酶学性质

Levan型果聚糖是由微生物通过果糖组成的一个均聚物,寻找可以产均一度高的大分子果聚糖的果糖基蔗糖转移酶对其工业应用具有十分重要的意义.本研究克隆了来自运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis,SCTCC102250)的果糖基蔗糖转移酶基因,并在大肠杆菌BL21(DE3)中成功实现表达.通过His-tag柱层析对表达的果糖基蔗糖转移酶进行纯化,将纯化的酶与底物蔗糖反应,经乙醇沉淀得到多糖样品,利用凝胶色谱法确定了其分子量(Mr)的大小为2×106.多糖酸水解后的样品Rt与果糖标准品的Rt保持一致,表明该聚合物为levan果聚糖.最后,通过研究果糖基蔗糖转移酶的酶学性质,确定其最适温度为40℃,最适pH为6.0,Km值为3.95 mmol/L,Vmax为1 31.58μmol m L-1 min-1.本研究通过酶法合成得到levan果聚糖,为今后制备大分子levan果聚糖提供了理论依据.     

聚氯乙烯微塑料的原位光解老化及其对土壤微生物群落的影响

近年来,微塑料污染越来越受到大众和科研人员的关注.微塑料被报道在水体、土壤和大气中广泛分布,它们在环境中可能受到物理、化学或生物作用而发生老化现象.目前大部分关于微塑料老化的研究都是在水环境中进行的,同时,有关微塑料的老化研究主要采用离线技术进行表征,只能测定微塑料老化前后的结构变化,不能准确认识微塑料界面反应过程,因此,亟待开发微塑料老化过程的在线监测技术及研究其在非水相环境中的老化过程.研究污染物性质的目的 之一是为研究其环境影响提供理论依据,因此,本研究选择了聚氯乙烯(PVC)农业地膜在空气中老化后进入土壤的环境过程,搭建了单颗粒微塑料的显微-傅里叶变换红外光谱原位监测装置,从分子水平揭示了PVC微塑料的光化学转化过程,同时也探究了老化后PVC微塑料对土壤微生物群落所产生的影响.     

莱州湾海域表层沉积物中双酚A的分布特征

双酚A(BPA)学名2,2’-二(4-羟基苯基)丙烷,是一种重要的有机化工原料,广泛应用于聚碳酸酯和环氧树脂的制造,也被用作多种塑料(如PVC塑料)的稳定剂和抗氧化剂.城市污水和工业废水及其污泥、地表河流和垃圾渗滤液中常有检出.由于其具有雌激素活性,可以干扰人和动物体内正常的激素分泌,所以它在环境中的分布特征也备受关注.本研     

基于溶解度参数的计算检测沉积物中微塑料

目前,密度分离法广泛应用于各种环境介质中微塑料的提取.为了进一步准确测量沉积物中微塑料的质量浓度,本研究开发了一种基于溶解度参数(δ)计算的选择性检测方法,建立了加速溶剂萃取(ASE)-微塑料选择性析出-傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)检测的技术路线.6种微塑料[聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸...     

牛粪生物质资源综合利用研究进展

畜禽粪便是一种重要的廉价生物质资源,含有丰富的木质纤维素和矿质营养,但随意堆弃必然会对环境形成污染,同时造成资源浪费.为促进实现畜禽粪便的循环再生利用,从牛粪肥料化利用、能源化利用和化学品生产原料3个方面综述牛粪生物质资源的研究进展,分析不同处理方式对牛粪利用效率的影响.肥料化利用在一定程度上能消解环境中的牛粪,但因生产成本高、资源利用率低等问题限制了其大规模推广.而牛粪厌氧发酵能产生清洁能源沼气,结合厌氧共发酵方式可以提高甲烷产率,并且发酵后的沼液可用于浸种和生物农药利用;同时牛粪可以作为制取乙醇的新型原料,通过分子生物学手段构建重组运动发酵单胞菌,扩大菌株的底物利用范围.此外,牛粪作为乳酸、富马酸、纤维素等生物基产品的生产原料,丰富了牛粪利用方式.最后提出在牛粪利用过程中加强对重金属和抗生素的脱除,着力研究沼气工程建设技术,稳定发酵温度,提高产率,同时构建糖利用范围广、乙醇得率高的菌株,发展多重牛粪利用方式,以实现牛粪生物质资源的高值高效利用.     

环境样品中微塑料及其结合污染物鉴别分析研究进展

微塑料作为一种新型污染物,具有难以被彻底降解、在环境中分布广泛、易结合疏水性有机污染物和重金属等特性,已成为国内外学者研究的热点问题.近年来,微塑料在海水、淡水、沉积物、土壤和大气等环境介质中不断被报道,且数量不断增加,甚至在人口稀少的偏远地区均有微塑料的检出.微塑料尺寸较小极易被生物误食,微塑料及其结合的污染物对生态环境产生潜在风险.开展微塑料及其结合污染物鉴别分析技术是研究微塑料环境行为、生态毒理效应及风险防控的基础.本文梳理了微塑料的相关研究,总结和比较分析了不同介质(水体、土壤/沉积物、生物体、大气)中微塑料的采样、分离提取、定性(物理形态表征和化学组分鉴定)、定量(数量丰度和质量浓度)以及结合污染物的检测分析技术和方法,为相关领域的研究提供了方法学的参考.     

一株产胞外多糖的山药内生细菌Lysinibacillus fusiformis S-1的分离和鉴定

微生物的胞外多糖是重要的生物资源,为获得新型的具有药用价值的胞外多糖产生菌,从山药、地瓜、马铃薯和胡萝卜的根茎组织中分离、筛选到11株能产胞外多糖的植物内生菌,利用苯酚–硫酸法对这11株菌的多糖产量进行了定量分析.对多糖产量最高的S-1菌株,检测其在发酵过程中菌体生长、胞外多糖生成以及发酵过程的pH变化,绘制其胞外多糖发酵代谢曲线.通过形态观察、培养特性观察、生理生化实验和16S rDNA序列分析对该菌株进行了鉴定.结果显示,S-1菌株在产糖培养基中可以产生1.50 g/L的胞外多糖,在11株菌中产量最高.16S rDNA序列分析显示该菌属于赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus),且与纺锤形赖氨酸芽孢杆菌(L.fusiformis)亲缘最近.综合其形态特征、培养特性和生理生化实验结果,将S-1菌株鉴定为纺锤形赖氨酸芽孢杆菌.该菌在胞外多糖产生菌中少有报道,为胞外多糖的进一步研究提供了菌种资源.     

黄芪多糖的提取及按相对分子质量分段分离

黄芪多糖(APS)具有多种生物活性以及广泛的临床应用,然而目前对其研究大多以相对分子质量(Mr)范围分布较大的总多糖为对象,使得药理活性机制等研究难于深入.采用常温渗滤方法提取黄芪多糖,粗多糖得率为15.92%,多糖含量为82.43%,较传统水煮醇沉法有较大提高;对提取的粗多糖用离子交换层析进行纯化、用分步醇沉联合凝胶层析进行分段分离,获得7个多糖组分,经高效液相色谱(HPLC)测定,分离的7个组分皆为均一组分,高效凝胶渗透色谱(HPGPC)测定证明该7个组分具有不同的Mr,其范围分布在1.4×103～157.7×103,为进一步研究黄芪多糖活性提供了良好的材料.