地方高校应用型化学专业人才培养模式改革与实践——以三峡大学化学专业为例

地方高校作为我国高等教育的重要组成部分,承担着为区域经济发展培养应用型人才的历史使命。三峡大学坚持以立德树人为根本任务,确定“素质高、能力强、专业精”的应用型人才培养目标,三峡大化学专业积极与行业企业对接,依托宜昌区域千亿生物医药产业,开展面向地方制药行业的“三协同”应用型化学专业人才培养模式改革与实践,在课程思政体系建设、人才培养方案优化、课程体系建设、教学团队建设和创新创业体系建设等方面开展创新和实践,探索地方高校应用型人才培养模式。

三峡大学校园人工种植植物调查与分析

经过近2年的实地调查、分类统计,三峡大学校园内人工种植植物共计155种或变种,隶属76科,130属。本文对三峡大学校园人工种植植物的组成和观赏特性进行了分析,并根据植物配置提出了一些建议。

分析化学类实验课程考核评价体系构建——以三峡大学为例

课程考核作为教学的重要环节对反映学生学习情况、知识掌握情况和教师教学质量和教学效果至关重要。但目前在实验教学过程中还存在很多不重视实验课程考核的现象,比如考核形同虚设、考核形式单一、考核结果区分度小可信度低等现象。本论文以省属综合性大学——三峡大学分析化学相关实验课程为例,以建立符合专业培养目标的考核体系为目的,进行了问题分析和考核形式改革的探讨。以期通过多元化的全过程考核,激发学生学习的积极性;通过细化的过程打分制度,使考核过程有据可查,增强教师授课的责任感,提高学生考核结果的可信度。

有机合成化学课程的教学探索与实践——以三峡大学为例

有机合成化学是化学、化工专业本科生的必修课核心课程之一,也是毕业生从事医药化工相关领域工作的一项核心技能,因此对其进行教学探索与实践改革是提高相关专业本科生培养质量最有效的方式之一。为提升有机合成化学课程的教学质量,采取了多种措施:包括探索以教学内容的改革与创新,通过“项目式”实验教学培养和激励创新意识,基于学生创新意识培养的教学方法研究、课程考核体系和考核方法研究,最终实现创新应用型化学与化工人才的培养目标。

三峡库区不同植被土壤微生物量碳氮磷生态化学计量特征

土壤微生物通过矿化和固持营养而显著影响土壤肥力。以湖北宜昌点军区三种植被类型(柏树、橘树、菜地)的土壤作为研究对象,对土壤微生物量碳氮磷及其生态化学计量进行了研究,探讨了不同植被覆盖土壤微生物量碳氮磷特征及它们之间的联系。结果表明:不同植被覆盖显著改变土壤微生物量碳氮磷含量,土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)都是柏树地显著大于柑橘地和菜地,而菜地和柑橘地之间无显著性差异。土壤微生物量磷(MBP)的大小顺序为菜地>柏树地>橘树地。相关性分析的结果表明土壤有机碳、全氮和微生物量碳氮互相之间具有显著的正相关性(p<0.01),土壤全磷与土壤微生物量磷之间也具有显著的正相关性(p<0.01),这意味着土壤微生物量可以作为土壤肥力变化的指标。三种植被类型的土壤MBC/MBN之间都无显著性差异,而土壤MBC/MBP和MBN/MBP的变化顺序是橘树地>柏树地>菜地。MBC/MBP和MBN/MBP与MBP之间具有显著的负相关性(p<0.01),而微生物碳氮与MBC/MBN,MBN/MBP和MBC/MBP之间都无显著的相关性。这意味着土壤MBC/MBP和MBN/MBP的变化主要与微生物量磷具有显著的关系。

几株内生真菌对三峡地区柑橘的生物保鲜作用

从三峡地区自然腐烂的柑橘果实上分离出1株优势致腐菌,经r DNA-ITS序列分析和形态学观察,鉴定该菌为Penicillium citrinum。用来自三峡地区特有灌木疏花水柏枝(Myricaria laxiflora)的12株具较高抗氧化活性内生真菌,分析其对柑橘致腐菌的拮抗作用。结果表明,其中4株具有较好的拮抗效果,菌株SG-4的发酵液水相粗提物的抑菌活性最好,在柑橘中亦可抑制致腐菌生长,自然贮藏过程中有效阻止柑橘果实腐烂,说明可在三峡地区柑橘的生物保鲜中进行推广和利用。

半纤维素分解菌群HMC的微生物群落结构及功能

为明确半纤维素分解菌群HMC(hemicellulolytic microbial consortium)的微生物群落结构及其在半纤维素降解中的潜在功能;该研究测定了其在降解半纤维素主链木聚糖及玉米芯的典型理化指标,并利用16S rDNA测序技术及生物信息学手段对其微生物群落结构及功能注释进行了宏基因组学分析。结果表明,HMC在7 d内能高效降解木聚糖和玉米芯,降解率达80%,木聚糖降解产生的高值产物包括还原糖、甲酸、乳酸及乙酸,最高浓度分别为1.30、0.50、1.19与1.23 mg/mL,HMC降解玉米芯时可累积挥发性脂肪酸浓度高达3.54 mg/mL。HMC是由厚壁菌门Firmicutes的多个属的微生物组成的复合微生物菌群,宏基因组分析揭示了HMC在木聚糖降解过程中的关键碳水化合物活性酶系;HMC的半纤维素降解酶系完整,包括19个木聚糖分解及下游产物代谢相关的酶;同时涵盖了乙酸、乳酸等半纤维素关键分解产物代谢相关的通路。HMC蕴含半纤维素及玉米芯高值生物转化的潜力,该研究为深入探究半纤维素在生物降解应用中的分子机制提供了重要线索,有助于推动天然半纤维素生物降解技术的发展。

利用转录组学分析三峡肽素生物合成的基因簇

为了分析三峡肽素(Sanxiapeptin)生物合成途径,本文采用BGISEQ-500平台测定了SG-4在200 mL培养4、7 d及300 mL培养7 d时c DNA文库,并对高通量测序产生的6.42 Gb序列数据进行了无参转录组分析。结果表明,转录组序列比对率高达93.88%,差异基因主要集中在抗生素合成、物质转运及氧化还原代谢等途径,在非核糖体肽合成酶(NRPS,Non-ribosomal peptide synthetase)基因簇PDE_01071中,21个基因的表达趋势与物质的含量完全吻合,暗示其可能参与了三峡肽素的合成。

生物强化技术在硫酸新霉素制药废水中的应用

为了提高硫酸新霉素制药企业废水生化系统抗冲击力,增强对难降解有机物的降解能力,降低废水生物毒性,在模拟生化系统水解池、好氧池及缺氧池中分别投加生物解毒剂和生物菌剂,对各反应池进水、出水水质COD浓度及去除率、NH_(3)-N浓度及去除率、发光细菌的发光强度等进行了监测。经过17天的试验,结果表明:在进水水质波动较大的情况下,投加生物药剂的模拟生化系统出水COD浓度稳定在700~800 mg/L、NH_(3)-N浓度稳定在10 mg/L以下,且波动较小,抗冲击能力强于空白组;COD去除率提高至76.1%~82.5%,NH_(3)-N去除率达到97.5%以上。同时,实验组投加生物药剂后,废水中的生物毒性对发光细菌的抑制率比空白组低,实验组活性污泥微生物的生长不仅没有受到抑制,反而还有促进作用。

钴锌铁氧体改性生物炭对水中结晶紫的吸附性能研究

染料在生产和生活中广泛使用,导致环境中染料污染问题频发,尤其是水体,对生态系统和人体健康带来潜在危害。生物炭具有来源广泛且符合“双碳”的要求,被广泛用于环境污染治理。但由于原始生物炭的吸附能力差,且缺乏选择性。因此,对生物炭改性是最常用的方法。为了提高生物炭对染料结晶紫(CV)的吸附效果,研究以橙子皮为原料,通过共沉淀-热解法制备钴锌铁氧体改性的磁性生物炭(Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)@BC)。采用X射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、比表面积及孔径分析仪(BET)、Zeta电位仪对改性前后的生物炭进行详细表征。实验结果表明,改性后产生介孔结构,显著增加了材料的比表面积,而且增加了材料的表面正电荷,提高材料的pH适应性,从而促进生物炭对CV的吸附效果。通过批处理实验考察不同实验条件对Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)@BC吸附CV的影响,并对吸附动力学和吸附等温线进行拟合,发现Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)@BC对CV的吸附性能显著提高,去除率可达到99.64%,相较于单独的BC(41.94%)和Co0.5Zn0.5Fe2O4(26.78%)吸附能力显著增强。一级动力学和Langmuir模型更好地拟合吸附过程和吸附等温线。吸附过程是单层吸附,以物理吸附为主,最大吸附量为227.59 mg/g。Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)@BC在pH 5~11都能有效地吸附CV。常见的共存阴阳离子稍微促进Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)@BC对CV的吸附。在自来水和长江水中,吸附效果比纯水中好。这说明该材料具有很好的抗干扰能力。经过5次循环后对CV的去除率仍能达到69.75%。研究为CV污染水体的处理提供一种潜在材料,也为生物炭改性对染料废水的吸附提供一种新思路。

瓦尼桑黄固体发酵产物的化学成分及其生物活性研究

对瓦尼桑黄(Sanghuangporus vaninii)固体发酵产物的化学成分及生物活性进行研究。采用超声提取、柱层析以及半制备高效液相色谱等方法分离纯化,通过波谱数据鉴定了化合物的结构,并对所得单体化合物进行体外抗氧化活性、α-葡萄糖苷酶和黄嘌呤氧化酶抑制活性筛选。从瓦尼桑黄固体发酵产物中分离得到17个化合物,分别为(2Z,4E)-γ-ionylideneacetic acid(1)、phellinulin E(2)、phellinulin F(3)、phellinulin G(4)、phellinulin J(5)、phellinulin L(6)、phellinulin M(7)、phellinulin N(8)、elgonenes D(9)、咖啡酸(10)、hispidin(11)、3-hydroxyhispidin(12)、原儿茶酸(13)、4-(3-ethoxy-4-hydroxyphenyl)but-3-en-2-one(14)、丁子香酚(15)、亚油酸甲酯(16)、硬脂酸(17),其中化合物1~9为首次从瓦尼桑黄中分离得到。活性测试结果显示化合物10~13表现出良好的抗氧化活性,对DPPH自由基的半数抑制浓度(IC_(50))分别为16.45、37.52、82.71、50.46μg/mL,对ABTS自由基的IC_(50)值分别为1.43、2.26、34.55、21.60μg/mL,对羟基自由基的IC_(50)值分别为38.43、49.46、86.74、69.16μg/mL。化合物10、11还对黄嘌呤氧化酶表现出良好的抑制作用,IC_(50)值分别为28.73和44.80μg/mL。化合物17具有一定的α-葡萄糖苷酶抑制活性,其IC_(50)值2.31μg/mL。

华泽兰内生真菌Septoriella phragmitis次级代谢产物及其生物活性研究

为研究华泽兰内生真菌Septoriella phragmitis的化学成分及其生物活性,运用硅胶柱柱色谱、半制备高效液相色谱等方法对其进行分离提纯,结合现代波谱技术鉴定化合物结构,从Septoriella phragmitis提取液中分离得到10个化合物,分别鉴定为腺苷(1)、cyclo-(S-Pro-S-Ile)(2)、5-羟基-2-羟甲基-4H-哌喃-4-酮(3)、3α-hydroxyartemisinic acid(4)、leptosphaerone C(5)、1-氨基四氢化萘(6)、泽兰素(7)、β-吲哚基丙氨酸(8)、环(丙氨酸-酪氨酸)二肽(9)、β-D-fructopyranocy-(2→6)-D-glucopyranose(10),所有化合物均为首次从华泽兰内生真菌Septoriella phragmitis中分离。对所得化合物采用对硝基苯基-β-吡喃半乳糖苷法测定α-葡萄糖苷酶抑制活性,对硝基苯磷酸盐法测定PTP1B抑制活性,MTT法测定胃癌细胞HGC-27抑制活性,标准精度对接法进行分子对接。化合物6和7有α-葡萄糖苷酶抑制活性,IC_(50)值分别为8.1、8.6μg/mL;化合物6、7和9有PTP1B抑制活性,IC_(50)值分别为6.5、8.2、0.5μg/mL;化合物5和6有胃癌细胞HGC-27抑制活性,IC_(50)值分别为12.2、16.8μg/mL。分子对接显示化合物6和7与α-葡萄糖苷酶和PTP1B蛋白有较强关联性,可作抗糖尿病先导化合物进行后续研究。

产三峡肽素的草酸青霉SG-4的全基因组测序

为充分解析草酸青霉SG-4的遗传信息,利用二代Illumina测序和三代PacBio测序相结合的方法对SG-4的全基因组进行测序,经过基因组组装、基因预测和功能注释后,对全基因组进行共线性分析和次级代谢产物合成基因簇预测。结果表明,草酸青霉SG-4基因组全长为31.17 Mb,GC含量为50.5%,包括线粒体基因组在内,共由9条基因支架(scaffold)组成,含有8430个蛋白质编码基因、175个tRNA和50个rRNA基因。与swiss-prot、Pfam、NR、GO和KEGG等数据库相比,COG数据库注释的基因数最多,可达7483个。共线性分析结果表明,SG-4与数据库中报道的其他草酸青霉的同源性有一定差异,且存在多处异位重排现象。通过生物信息学分析发现,SG-4基因组中有28个次级代谢产物生物合成基因簇,其中,14个基因簇的功能未见报道,将NRPS相关基因簇与转录组数据进行对应的同时,分析与三峡肽素合成趋势的相关性,得到9条基因簇,经前期实验验证其中有一条可能是负责三峡肽素合成的候选基因簇。研究丰富了草酸青霉的基因组信息,为全面了解草酸青霉的基因组信息、揭示三峡肽素的生物合成途径奠定基础。

生物促生剂在硫酸新霉素制药废水生化系统中的应用研究

本章收集了某硫酸新霉素制药企业2020年~2021年生化系统各反应池COD浓度和NH4+-N浓度的监测数据,对生化系统各反应池存在的问题进行了分析。结果表明,水解池需要提高并稳定其水解酸化能力;兼氧池氨氮去除率有待提高;好氧池亟需提高并稳定其COD和氨氮的处理能力。针对以上问题,选择合适的生物强化剂,并分别对水解池、兼氧池及好氧池的处理效果进行了研究。

苯甲酸和苯胺的微生物降解研究

用富集培养法从废水中分别分离到能以苯甲酸和苯胺为唯一碳源和能源的菌株:LS01和AG01。文章以LS01和AG01为菌株研究了其分别降解苯甲酸和苯胺生物降解的适宜条件,包括温度、底物浓度和体系pH。在最适条件下,两种菌株的降解率均能达到85%以上。

三峡地区柏木种子萌发和幼苗更新的研究

对三峡地区柏木(Cupressus funebris)林柏木种子的萌发、幼苗存活、幼苗生长进行了研究。结果表明,(1)柏木种子的萌动期约为10d,播种35-45d后进入萌发高峰期,柏木种子的平均萌发率为47.7%。土壤基质对种子萌发的影响是极显著的,光照对萌发则没有显著的影响。(2)幼苗平均死亡率为52.6%。土壤类型和光照强度对幼苗的存活都有显著影响,在林下土和80%光照条件下幼苗的存活率最高。(3)柏木幼苗生长初期茎的生长动态呈"S"型,而叶片数量的增长动态近于直线型。幼苗生长初期生物量形成主要受光照条件的影响,土壤类型的影响不显著。土壤和光照条件对柏木林柏木幼苗的更新都有显著影响,但是土壤条件主要影响种子萌发和幼苗的存活,而光照条件则主要对幼苗的生长和存活产生影响。

狗牙根营养繁殖体对模拟水淹的生物学响应

研究了水淹条件下狗牙根(Cynodon dactylon)繁殖体的形态特征和生物量的变化及其水淹后的恢复状况。结果表明,水淹深度的增加会诱导植株茎快速增高,而叶片数则明显下降。水淹时间对植株叶片数、茎直径、茎与根长比的影响显著,而对分枝数、茎长、根长、茎节数不显著。植株地上部生物量和总生物量随着水淹时间的延长而显著减少,但地下部生物量的变化不显著。所有实验处理的植株水淹后都能存活且恢复生长。但水淹对恢复期植株的生长仍有影响,植株的茎长、根长、分枝数、直径、叶片数、叶长、宽度以及叶的长宽比都随水淹时间的延长而显著减少,但茎节数与叶片数的差异不显著。根、茎、叶生物量和植株总生物量也随着水淹时间的延长而减少。实验表明狗牙根繁殖体通过延长茎长、改变叶形和减少生物量等方式对水淹显示出较强的耐受能力。

三峡库区消落带湿地土壤有机碳及其组分特征

湿地生态系统土壤有机碳库的组分变化对于全球碳平衡起着极其重要的作用。本研究选取三峡库区消落带湿地3个海拔梯度的土壤,以从未淹没的样地作为对照,研究消落带湿地不同海拔梯度土壤有机碳组分的特征。结果表明:土壤有机碳、易氧化有机碳、水溶性碳水化合物有机碳和和微生物生物量碳均以消落带小于未淹没样地。在消落带,海拔最低、淹没持续时间较长且正处于水位波动期的样地土壤有机碳、易氧化碳和微生物生物量碳显著低于其他样地,而土壤矿化碳显著高于其他样地。相关性分析表明,土壤有机碳与微生物生物量碳(R^2=0.94)的正相关性显著高于与易氧化有机碳(R^2=0.88)、水溶性有机碳(R^2=0.73)及其水溶性碳水化合物(R^2=0.70)之间的正相关性,但是与矿化碳之间无显著的相关性。因此,土壤微生物生物量碳是消落带湿地土壤有机碳随不同海拔梯度变化的最敏感的组分。

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。

三峡库区消落带土壤酶活性特征

土壤酶驱动土壤生态系统养分的循环和控制生态系统的功能。选取三峡库区消落带三个海拔梯度的土壤,以从未淹没的样地作为对照,研究消落带土壤酶活性特征。结果表明,消落带区域土壤有机碳(OC)、微生物生物量碳(MBC)和所测定的四种酶[磷酸酶(PNP)、芳基硫酸酯酶(PNS)、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG)和β-糖苷酶(PAG)]的绝对活性(单位土壤干重的酶活性)和四种酶的几何平均数(GME)显著低于从未淹没的对照样地。在消落带区域,只有磷酸酶的绝对活性随着淹没持续时间的延长而降低,其他土壤三种酶的绝对活性在三个样地之间并无显著性的差异。土壤四种酶的几何平均数与有机碳、微生物生物量碳的变化相似,在海拔梯度较低的样地最低,其他两个较高海拔梯度的样地之间无显著性的差异。然而单位有机碳或微生物生物量碳的四种酶的具体活性的变化趋势与酶的绝对活性的变化并不一致。PNP的具体活性在所有测定的样地之间都无显著性的差异,而其他三个酶的具体活性是海拔最低的样地显著高于其他样地,其他样地之间并无显著性的差异。因而,这些结果意味着四种酶的几何平均数能够敏感指示三峡库区消落带水位消涨及其不同淹没持续时间对土壤质量的影响,是一个能够综合反映所有土壤酶活性对消落带水位消涨的响应的敏感指标。