啤酒酵母去除水中Cd~(2+)和Cu~(2+)的吸附动力学和解吸特性

生物吸附法是一种经济有效的处理大规模低浓度重金属废水的生物技术,其中啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是具有实用潜力的生物吸附剂.通过以实验室培养的啤酒酵母作生物吸附剂,研究了啤酒酵母对Cu~(2+)、Cd~(2+)吸附的动力学解吸特性,结果表明:非固定化啤酒酵母对重金属的吸附是一个快速的、不依赖于生物代谢的过程,经过2h后Cd~(2+)达吸附平衡,Cu~(2+)为3 h.它们的吸附动力学过程均可用Elovich方程、抛物线扩散方程、双常数方程、二级动力学方程、Langmuir动力学方程来拟合,对Cd~(2+)来说,以二级动力学方程的拟合效果最佳,Cu~(2+)以Elovich方程最佳.固定化啤酒酵母吸附Cd~(2+)的平衡时间为60 h,Cu~(2+)为24 h,吸附速率大大降低.固定化啤酒酵母对重金属的吸附动力学也可用Elovich方程、抛物线扩散方程、双常数方程、二级动力学方程、Langmuir动力学方程拟合,但Cd~(2+)以Elovich方程最佳,Cu~(2+)以Langmuir动力学方程最佳.固定化碱处理啤酒酵母可用HC1作为解吸剂进行解吸,使吸附剂得到再生,具有较大的开发应用潜力.     

亚砷酸钠对酵母细胞H2S代谢的影响

以模式生物酿酒酵母为研究对象,采用醋酸铅试纸条法、BIGGY琼脂及qRT-PCR技术检测了不同浓度亚砷酸钠胁迫下H₂S产量及产H₂S酶编码基因表达的变化,以探讨砷化物对酵母细胞H₂S代谢的影响.结果显示,0.5~2 mmol·L^-1的亚砷酸钠可诱导酵母细胞内源H₂S的产生,且H₂S合成相关基因的相对表达量与对照相比均有不同程度的上调.经0.05~0.2 mmol·L^-1的外源H₂S预处理后,酵母细胞对砷的耐受性明显提高.研究表明,亚砷酸钠可影响酵母细胞H₂S代谢,而H₂S含量可在一定程度上调控砷对酵母的毒性.     

Ni2+生物吸附动力学及吸附平衡研究

研究了金属离子Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附特性,内容包括生物吸附动力学和吸附等温线.生物吸附动力学结果表明,当Ni²⁺初始浓度为65.6 mg/L时,Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附可以分为2个阶段,第1阶段为物理吸附,在10　min内快速达到平衡.Ni²⁺在酵母上的吸附过程可以很好地用准二级动力学方程来描述 （R²=0.999）,动力学参数k₂为0.018 4 g/(mg·min),q_e为5.96 　mg/g.吸附等温线结果表明,Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附可以用Langmuir和Freundlich方程来描述,最大吸附量q_max为6.32 　mg/g.酿酒酵母可用于处理低浓度的含Ni²⁺废水.     

Alternative low-cost process for large-scale production of Bacillus thuringiensis in a simple and novel culture system

Abstract

An industrial-scale, profitable method for production of the most widely used bioinsecticide, Bacillus thuringiensis (Bt), is challenging because of its widespread application. The aim of this study is to present a strategy to develop a low-cost, large-scale bioprocess to produce Bt H14.

This study was first focused on the design of a culture medium composed of economical and available components, such as glycerol and lysed Saccharomyces cerevisiae. The production goal of 1200 ITU was achieved using a medium composed of 20:20 g L^?1of glycerol:lysed yeast in batch cultures. Efforts were subsequently focused on the design of an appropriate culture system, and an original two-stage culture system was proposed. First, yeast (the primary component of the culture medium) are cultivated using a minimal mineral medium and lysed, and in the second stage, Bt is cultivated in the same bioreactor using the lysed yeasts as culture medium (supplemented with a feeding pulse of 10 g L^?1 glycerol). This system was called fed batch one pot (FOP). A new inoculation strategy is also presented in this study, since these Bt cultures were inoculated directly with heat pre-treated spores instead of vegetative bacteria to facilitate the bioprocess. This study was developed from the laboratory to production-scale bioreactors (measuring from 500 mL to 2500 L), and the efficiency of the proposed strategy was evident in LD₅₀ tests results, achieving 1796 ITU in large-scale processes. Both the use of non-conventional sources and the process development for biomass production are important for cost-effective production of Bt-based insecticides in mosquito control projects.     

啤酒酵母菌,盐泽螺旋藻对重金属离子的吸附研究

研究了经一定步骤处理过的啤酒酵母菌的盐泽螺旋藻对Ｃｕ＾２＋、Ｎｉ＾２＋、Ｃｄ＾２＋的吸附行为。结果表明：啤酒酵母力和盐泽螺旋藻对３种重金属离子都有显著吸附，其中盐泽螺旋藻的吸附强度和最大吸附量均明显大于啤酒酵母菌，且对Ｃｄ＾２＋的吸附能力更为突出，其最大吸附量达每克干生物体３１２ｍｇ。     

酿酒酵母与Ag+的相互作用机制研究

为探讨酿酒酵母与Ag⁺的相互作用机制,分析了酵母吸附Ag⁺过程中细胞阳离子的释放状况,并利用红外光谱（FTIR）、带能谱仪的扫描电镜（SEM-EDX）、带能谱仪的透射电镜（TEM-EDX）等手段表征了酵母细胞在吸附Ag⁺前后表面官能团的变化以及Ag⁺在酵母细胞中的存在位置和状态.结果表明,酵母细胞吸附Ag⁺伴随着大量细胞阳离子K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺的释放.Ag⁺的存在会抑制体系pH值增加,并促进Mg²⁺、Ca²⁺的释放.与Ag⁺的吸附类似,K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺的释放也很快,并且符合准二级动力学方程.酵母对Ag⁺的吸附,可被认为是离子交换机制和共价结合机制共同发挥作用.FTIR证明酵母表面羧基对Ag⁺的吸附发挥重要作用.电镜分析结果表明,酵母细胞表面不仅吸附了Ag⁺,同时产生更高浓度的含Ag沉淀物,使Ag⁺从溶液中去除,这些含Ag沉淀不均匀地分布于细胞表面,含Ag沉淀的性质以及形成过程还需要借助其他分析手段进行进一步确认.     

麻疯树叶绿ω3脂肪酸脱饱和酶基因的克隆和鉴定

根据几个已知的植物ω3脂肪酸脱胞和酶基因序列,利用RT-PCR和RACE技术从麻疯树中克隆了一条编码叶绿体ω3脂肪酸脱饱和酶的cDNA序列.对该序列的分析表明,该cDNA的编码区长1 368bp,编码一个长度为455个氨基酸的蛋白质,推测的蛋白质相对分子质量(Mr)大小为52.1×103.同源分析显示,推测的氨基酸序列与其他物叶绿体脂肪酸脱饱和酶具有很高的相似性.RT-PCR分析表明,该基因在麻疯树叶片中有着稳定的表达.此外,还通过酵母表达系统鉴定了该基因编码的酶的功能.对转基因酵母的脂肪酸组成分析发现,α亚麻酸在转基因酵母中积累.上述结果表明,该麻疯树cDNA编码了一个叶绿体ω3脂肪酸脱饱和酶.     

啤酒酵母吸附镉离子的试验研究

研究了啤酒酵母对镉的生物吸附过程．结果表明．啤酒酵母吸附镉的速度是非常快的;pH对镉的吸附影响较大,吸附较佳的pH范围为4～8,并且啤酒酵母有调节pH的作用,pH为4～8的溶液在吸附反应后,其pH接近于5．8：温度、酵母用量、Cd^2 的初始浓度对吸附均有一定的影响。实际含镉废水处理结果表明．啤酒酵母处理含镉废水是有效的。     

Sch9蛋白激酶调控酵母细胞全蛋白的泛素化

为探讨蛋白激酶Sch9是否影响细胞蛋白质稳态水平及其在热胁迫时的响应,以野生型、SCH9基因缺失突变体、转sch9基因ΔSch9(SCH9-3HA)酵母为材料,利用特异的泛素抗体,检测长期培养时全蛋白泛素化水平变化.结果表明,Sch9缺失引起细胞全蛋白泛素化水平降低,转sch9基因可以使细胞全蛋白泛素化水平恢复.55℃热胁迫30 min处理,突变体Δsch9全蛋白泛素化水平降低,转sch9基因Δsch9(SCH9-3HA)全蛋白泛素化水平不变,回到正常生长温度时,蛋白泛素化水平也没有改变.外加蛋白酶体抑制剂MG132时,突变体ΔSch9蛋白泛素化水平不受影响,而转sch9基因△sch9(SCH9-3HA)全蛋白泛素化水平显著增加,表明前者是自噬途径降解,而增加部分是通过蛋白酶体途径降解.蛋白激酶Sch9调控细胞全蛋白泛素化水平,以及2个不同的降解途径.