三组微生物菌群分解油菜秸秆的消化液性质比较

利用微生物对秸秆进行酸化前处理能够有效提高秸秆甲烷发酵效率。该文以探索不同微生物菌群对秸秆消化过程的影响为目的,利用3组不同的菌群(纤维素分解菌群MC1、纤维素分解菌群WDC2以及牛粪菌群(CD))消化油菜秸秆,通过监测消化液的性质变化,评价不同菌群对油菜秸秆酸化前处理的效果。结果表明,菌群WDC2、MC1、CD均能有效地提高油菜秸秆消化效率(油菜秸秆分解率分别为46.77%、44.28%和43.40%),相比于未加入外源菌的对照处理,分解率提高12.21%～15.58%。WDC2和MC1能有效地提高消化液中的化学需氧量(COD),在分解的48h,2组菌群的COD比未加入外源菌群处理分别提高9.13%和7.83%。CD不能提高培养液中的COD含量。此外,相比与MC1与CD,WDC2能够更好的维持培养液内的可溶性糖含量。可见,3组菌群均能够促进油菜秸秆消化分解,纤维素分解菌群WDC2具有更好的油菜秸秆分解活性和COD溶出能力,优于其他2组菌群。

ARTP-MMC高通量筛选耐木质纤维素预处理抑制物酿酒酵母的研究

为了提升酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)对木质纤维素预处理所产生的甲酸、糠醛、5-羟甲基糠醛等抑制物的耐受性,保障酿酒酵母产乙醇能力不受影响,该文以安琪超级酿酒酵母为出发菌株,研究了一种常温常压等离子体(ARTP)诱变和微液滴细胞培养(MMC)相结合的适应性进化和高通量筛选耐木质纤维素预处理抑制物的酿酒酵母方法,获得抗性强的酿酒酵母优势突变株,并评价其耐抑制物、耐高温和产乙醇能力。结果表明,菌株最佳诱变条件为:诱变功率110 W,诱变时间140 s,培养12 h,微液滴微生物培养的适应性进化复合抑制剂梯度组合为CI4~CI6,经过高通量筛选获得最佳的突变株M8;该菌株可耐受体积分数16%乙醇,具有较好的耐高温特性,55℃热激5 min可正常生长;经过10 L发酵罐培养,其最大乙醇产量为56.29 g/L,糖醇转化率为0.49 g/g,达到理论值的96.67%。该研究对木质纤维素高质化利用提供了优良的酿酒酵母,对推动纤维素乙醇具有重要意义。

中国东北样带(NECT)土壤碳、氮、磷的梯度分布及其与气候因子的关系

以中国东北样带 (NECT)为依托 ,基于沿样带的野外观测和土壤实测数据 ,分析了沿样带的土壤碳、氮、磷的空间分布格局及其与年降水、年均温之间的关系。结果表明 :样带内土壤有机碳、土壤全氮、土壤有效氮、土壤全磷、土壤有效磷沿经度均呈现出东高西低的分布趋势 ;降水量和温度对土壤碳、氮、磷的作用强度顺序分别为土壤有效氮、土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷和土壤有效磷 ;并建立了土壤有机碳、土壤全氮、土壤有效氮、土壤全磷、土壤有效磷与年降水、年均温之间的多项式回归方程 。

木质纤维素分解菌复合系WSC-6分解稻秆过程中的产物及pH动态

为了探明WSC-6分解稻秆过程中的代谢特性，本试验以稻杆为唯一碳源，50℃静止培养WSC-6，以一次性添加不同量稻秆和多次连续添加的方式，研究了WSC-6分解稻杆的相对分解率、绝对分解量、分解产物及pH变化特性.结果表明，一次性添加1%稻秆时，pH由初始的7.8迅速下降，第3 d降到6.0后逐渐回升，6 d后稳定在8.0左右，在此过程中DO值保持在0.01-0.12 mg·L^-1微好氧条件.以GC-MS法在稻杆分解过程中检测到乙醇、乙酸、乳酸、甘油等10种以上有机物，其中乳酸的含量最高，为7.381 g·L^-1.在90 d的实验中，一次性添加不同量稻秆时，随着稻秆量的增加，pH下降得快而低，且回升时间拖后，当稻秆量为5%时pH下降到5.0后不再回升.在多次连续添加稻秆的实验中，隔12d和15d添加的处理pH重复下降和回升的规律性变化，分解活性保持旺盛.90 d后隔15 d添加的处理相对分解率最高，为86.7%；绝对分解量以隔6 d添加的处理最高，为32.4 g.pH变化规律能够反映WSC-6对木质纤维素的分解进程及分解活性.

堆肥化过程中微生物群落的动态及接菌剂的应用效果

堆肥化过程中不同微生物群落的动态变化及微生物群体特征的研究是非常重要的。在堆肥化过程中各种微生物在数量上遵循高-低-高的变化规律。各种微生物耐热性决定其数量;一般细菌数量最多,尤其在高温期占绝对优势;放线菌和真菌在高温前和高温过后才繁殖较多。各种菌对不同物质成分的分解作用还没有统一的定论。至于微生物制剂的接种效果一直争论不休,肯定的意见和否定的意见都有大量的证据和理由。但应该指出只有数量足够的有益微生物群体和适合它们的条件都具备时堆肥化才能快速进行,创建有益分解微生物群体和创造适合这些微生物群体的条件是不可分割的配套措施。

乳酸菌复合系SFC-2处理水稻秸秆的效果

以处理农作物稻秆,减轻环境压力为目的,将本实验室筛选的乳酸菌复合系SFC-2接种到水稻秸秆,研究了其饲料化效果.结果表明,接种处理与未接种处理相比外观上颜色发黄发亮,松软酸香,发酵30 d后,接种处理的pH降至3.8,对照为4.1.同时发酵料中乳酸生成量增加,尤其是L-乳酸增加了约2倍,粗蛋白含量提高了10.16%,粗纤维含量降低了3.2%.通过变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析发酵过程中微生物菌系变化,接种SFC-2后,复合系中的主要组成菌Lactobacillus plantarum,Lactobacillus fermentum和Lactobacillus paracasei等菌株迅速成为发酵料中的优势菌群,相应未接种对照中可见的Enterobacter sakazakii,Pantoea agglomerans,Enterobacter endosymbiont,Pantoea ananatis等杂菌被抑制,发酵品质得到明显改善.

一组纤维素分解菌复合系NSC-7的酶活表达特性

为了揭示一组具有降解纤维素和林丹双重功能的细菌复合系NSC-7的降解活性,本文对该菌系的分解能力、纤维素酶活性和半纤维素酶活性进行测定。结果表明,NSC-7在14d内,可降解稻秆干重的73.6%,其中降解纤维素82.1%,半纤维素58.2%,木质素5.4%。用广泛采用的酶活测定方法测定了4种纤维素酶和半纤维素酶活性,在培养的第8天,内切酶、总纤维素酶、外切酶和β-糖苷酶活性都达到最大值,分别为4.48U/mL、7.51U/mL、15.83U/mL和25.78U/mL。在培养的第5天,半纤维素酶活性达到最高值为280.9U/mL,其平均值比纤维素酶活性高43.71倍。

苜蓿青贮用乳酸菌复合系Al2的组成多样性

苜蓿是高蛋白的饲料作物，青贮是保存青草过冬的主要手段，但苜蓿是难青贮的作物，添加乳酸菌制剂是解决苜蓿青贮难的有效措施。本研究室通过连续的限制性培养筛选到苜蓿青贮用乳酸菌复合系Al2，用变性梯度凝胶电泳（DGGE）、平板分离及建立16S rDNA克隆文库3种手段相结合分析Al2的组成多样性，确认Al2复合菌系由7株菌组成，全部属于Lactobacillus。其中3株菌Al2—1i，Al2—2i，Al2—3i通过平板分离得到，分别属于L．plantarum（99．9％）、L．kimchii（99．4％）、L．farciminis（100％）。在Al2复合菌系的16S rDNA克隆文库中，上述7种菌的组成比例分别为55．21％、19．79％、14．58％、3．13％、3．13％、3．13％、1．03％。

β-甘露聚糖酶产生菌的筛选及魔芋低聚糖制备工艺的研究

以魔芋粉为唯一碳源,从种植魔芋土壤中定向筛选一株高产胞外β-甘露聚糖酶的菌株,进行形态观察、生理生化试验和16S r DNA序列分析鉴定,并研究了该β-甘露聚糖酶水解魔芋胶制备魔芋低聚糖的工艺。结果表明,筛选出一株高产胞外β-甘露聚糖酶的菌株,编号为G1,被鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。确定魔芋低聚糖制备的酶解条件为酶添加量50 U/g魔芋葡甘聚糖(KGM),酶解p H值6.5,酶解温度55℃;当KGM质量浓度为10 g/L,酶解时间2 h时,还原糖转化率为51.6%;当KGM质量浓度为30 g/L,酶解时间4 h时,还原糖转化率仍可达到46.9%,表明该酶具有较高的催化效率。利用薄层层析(TLC)定性分析酶解产物主要为三糖及三糖以上的低聚糖。该研究为实现酶法制备魔芋低聚糖的工业化生产奠定了基础。

油菜秸秆厌氧消化产沼气特性研究

该研究以探索油菜秸秆厌氧消化产甲烷潜力为目的,利用一组高效纤维素分解产甲烷菌群在CSTR厌氧反应器内分解定量油菜秸秆41 d,通过监测厌氧发酵过程中的甲烷生产效率,以及纤维素酶活性等指标,评价油菜秸秆厌氧发酵产甲烷的能力。结果表明:油菜秸秆在发酵菌群的作用下能够大量产生沼气,50 g干秸秆厌氧发酵后总产气量为13 200 m L,产气效率达到264 m L/g。在发酵过程中,秸秆纤维素被有效分解,纤维素酶活性和半纤维素酶活性分别达0.63、0.81 U/m L。纤维素酶活性与沼气产量具有良好的相关性,相关性系数达到0.95,表明秸秆纤维素类厌氧发酵产沼气体系内,具有良好纤维素酶活性的菌群对甲烷生产具有重要的意义。

AMP脱氨酶的生化性质研究

主要从底物浓度、温度、pH和常见离子等方面对相对分子量56ku左右的腺苷酸脱氨酶的催化作用的影响因素进行研究。通过酶的催化实验,结果表明:原始底物质量浓度为2.78×10-2g/L、温度为37℃、pH为5.9时,AMP脱氨酶催化活性最好,IMP的转化速度最高为1.965×10-2mol/min。同时考察了Cu2+、Fe2+、Al3+、Mn2+、Na+、Mg2+、Zn2+等阳离子和SO42-、Cl-、NO3-、CO32-、H2PO4-、B4O72-、柠檬酸根、EDTA离子等阴离子对AMP脱氨酶催化能力的影响。结果表明:柠檬酸根离子和Mn2+对AMP脱氨酶有明显激活性影响,其他离子浓度超过0.01mol/L时对AMP脱氨酶一般有抑制性影响,AMP脱氨酶商品酶在常温干燥状态下稳定性很好,4℃存放的酶液半衰期为5.5d。

中高温大曲在制曲过程中微生物区系演替特征及功能研究

作为白酒酿造的发酵剂,大曲对白酒质量有重大影响。为解析中高温大曲的微生物菌群结构演替规律和理化特征变化,该研究通过Illumina NovaSeq二代测序技术分析浓香型白酒中高温大曲制作过程中细菌和真菌菌群结构特征;并结合大曲的含水量、还原糖和液化力等理化与生化性质,分析微生物菌群与大曲功能的相关性。结果表明,大曲中的真菌归属于8个门、255个属,细菌归属于10个门、262个属;其中,优势真菌属为Issatchenkia、Thermoascus、Trichocladium、Aspergillus、Rhizopus和Rhizomucor,优势细菌属为Weissella和Lactobacillus。相关性分析显示,温度是影响大曲微生物结构的主要环境因子,Rhizopus、Rhizomucor、Weissella和Lactobacillus是影响大曲功能的主要微生物。在制曲过程中,大曲液化力和糖化力于28 d分别达到最大值(0.27 U和582.00 U),酯化力于13 d达465.54 U,发酵力于7 d达1.6 U。通过二代测序技术分析发现微生物的菌群结构在中高温大曲制作过程存在动态变化,从而改变酒曲功能性质。

复合菌系降解黄曲霉毒素B_1的效果及组成多样性研究

采用"外淘汰法"筛选了一组对黄曲霉毒素B_1(aflatoxin B_1,AFB_1)具有高效降解能力的复合菌系FBAD-2,该复合菌系在120 h内能将质量浓度为2 000μg/L的AFB_1完全降解,对质量浓度为5 000μg/L的AFB_1能降解90%。FBAD-2在30~70℃的范围内均能保持对AFB_1的高效降解能力,其最适温度为60℃。毒素降解实验分析表明,FBAD-2对AFB_1的降解主要是胞外酶的作用,其最适产酶时间为24 h,此时的胞外粗酶液在48 h内能将5 000μg/L的AFB_1完全降解。16S rDNA基因组测序分析结果表明,FBAD-2的微生物组成主要包括土芽孢杆菌(Geobacillus)、嗜热小杆菌(Symbiobacterium thermopilum)、梭菌(Clostridium)和热厌氧杆菌(Tepidanaerobacter)等。

黑曲霉β-葡萄糖苷酶的分离纯化及酶学性质研究

利用硫酸铵盐析、季氨乙基-琼脂糖凝胶FF(Q-Sepharose FF)离子交换层析、苯基-琼脂糖凝胶6 FF(Phenyl-Sepharose 6 FF)疏水层析和丁基-琼脂糖凝胶HP(Butyl-Sepharose HP)疏水层析对黑曲霉来源β-葡萄糖苷酶进行分离纯化,采用十二烷基硫酸钠-聚丙酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)测定其分子质量,并对其酶学性质进行研究。结果表明,经分离纯化后得到分子质量约为116 k Da的β-葡萄糖苷酶,纯化倍数达到50.39倍,回收率为4.65%,比酶活为103.80 U/mg,该β-葡萄糖苷酶的最适反应温度为60℃,最适反应pH值为5.0,在温度30~50℃,pH 2.0~8.0之间具有较好的稳定性。

近平滑假丝酵母ATCC 7330羰基还原酶CpCR的表达及酶学性质研究

通过构建重组菌Escherichia coli BL21(DE3)/pACYC Duet-1-cpcr,表达带有His标签的近平滑假丝酵母Candida parapsilosis ATCC 7330羰基还原酶CpCR基因,并采用Ni-Agarose亲和层析对重组酶CpCR进行分离纯化和酶学性质研究。重组酶CpCR的基因序列全长1107 bp,含有368个氨基酸,分子质量在41 kDa左右,比酶活力为20 U/mg;该酶在4~33℃的温度范围稳定性较好,相对酶活力在80%以上,T 50值为37℃;该酶的pH适宜范围在6.2~7.5,在中性条件下稳定性最好;Cu^2+对该酶有强烈的抑制作用,在1 mmol/L条件下,相对酶活力下降30%,在5 mmol/L条件下,相对酶活下降50%;该酶对底物苯甲醛、正丁醛亲和能力强于4-氯-3-酮基-丁酸乙酯(4-chlor-3-keto-butyrate-ethyl ester,COBE),对苯甲醛或正丁醛的催化效率是对COBE的20倍左右;该酶是一种NADPH依赖型的羰基还原酶。本研究为羰基还原酶CpCR分子改造和催化应用提供了重要的基础数据。

黄曲霉毒素的生物降解研究进展

黄曲霉毒素(Aflatoxins)是黄曲霉(Aspergillus flavus)、寄生曲霉(Aspergills parasiticus)等真菌的次级代谢产物,具有高毒性和致癌性,是饲料中主要的污染物之一。近年来黄曲霉毒素的降解成为研究热点,对黄曲霉毒素的特性、脱毒方式尤其是生物降解及其机理和降解产物的研究进展进行了综述。

桔青霉产核酸酶P1菌种高效选育方法研究

为了提高产核酸酶P1菌种的筛选效率,研究了甲苯胺蓝-RNA(TB-RNA)平板筛选方法 ,考察了溶剂体系、甲苯胺蓝浓度、底物RNA浓度等对TB-RNA平板上核酸酶P1酶解圈的影响。结果表明,在甲苯胺蓝浓度为2.0×10^(-4)mol·L^(-1)、底物RNA浓度为0.1%时,于超滤水体系中29℃恒温培养,紫外诱变12h,核酸酶P1的酶活与酶解圈直径呈正相关关系。以酶解圈与菌落直径比1.71为指标,从116株诱变菌株中筛选出10株菌株;经过后期发酵验证,选育出6株优势菌株;通过发酵及遗传稳定性考察,6#菌株的酶活最高,为390U·mL^(-1),比原始菌株提高了29%。为工业化生产快速选育菌株提供了高效方法。

不同菌群对黄姜废渣厌氧消化产沼气的性质研究

该研究以探索不同菌群对黄姜废渣厌氧消化产沼气的性质为目的,分别以酵母废水活性污泥和实验室驯化的秸秆分解产甲烷菌群为产沼气菌源进行发酵,通过监测厌氧发酵过程中的甲烷生产效率、纤维素酶活性等指标,评价黄姜废渣厌氧发酵产甲烷的能力,同时考察纤维素分解菌群WDC2的加入对黄姜废渣产沼气的影响。该研究对有效处理黄姜皂素生产废渣、促进区域环境安全具有重要意义。结果表明:黄姜废渣在产甲烷菌群的作用下均能生成大量沼气,最高日产气量为可达到2 701 m L/d,最大产气效率为855 m L/g。酵母废水活性污泥产气效率明显优于秸秆分解产甲烷菌群。加入WDC2菌群能显著提高厌氧消化的前期纤维素酶活力,最高酶活分别为达到1.22 U/m L和9.42 U/m L,但WDC2的加入并没有对发酵体系的产甲烷效率产生明显的促进作用。

镇痛药他喷他多中间体的合成及工艺优化

采用酮基还原酶和葡萄糖脱氢酶耦合催化方法制备他喷他多手性中间体（S）-4-（3-甲氧基苯基）-3-甲基-4-氧代丁酸甲酯[（S）-TT5]。经过正交工艺优化,最佳反应条件：底物4-（3-甲氧基苯基）-3-甲基-4-氧代丁酸甲酯（TT2）浓度为66. 1 g/L,酮基还原酶用量为12 U/g TT2,辅酶NADH用量为8 g/L,反应温度为30℃,反应时间为10 h时,底物TT2转化为（3S,4S）-4-羟基-4-（3-甲氧基苯基）-3-甲基丁酸甲酯（（3S,4S）-TT3（主要产物））的收率为92. 5%,d. e.99. 5%;再经次氯酸钠氧化得（S）-TT5,收率98%,e. e.99. 6%。

木质纤维素原料湿氧化爆破主要降解产物的分析

采用高效液相色谱和气相色谱-质谱联用技术对玉米秸秆、油菜秸秆和木屑湿氧化爆破后水洗液中的主要单糖、呋喃类、羧酸类浓度和其它降解产物进行了分析。结果表明：水洗液中葡萄糖和木糖的浓度分别为0.653-1.562g·L-1和0.166-0.891g·L-1,糠醛和5-羟甲基糠醛的浓度较低,甲酸和乙酸的浓度分别为1.346-3.500g·L-1和1.670-2.698g·L-1,在玉米秸秆、油菜秸秆和木屑水洗液中分别检测到12、10和16种化合物。