生物合成法生产麦角硫因的研究进展

麦角硫因(ergothioneine,ERG)作为一种稀有的天然含硫组氨酸衍生物,已被证明具有强大的抗氧化性和诸多生物学功能。因此,ERG受到越来越多研究人员和产品开发人员的关注。目前,ERG已被广泛应用于食品、化妆品和医疗等行业。研究表明只有少数细菌和真菌可体内合成ERG,植物、动物和人类自身均不能直接合成ERG,只能从其他来源获取。ERG可通过生物提取法、化学合成法以及生物合成法获得,但由于传统生产方式(生物提取法和化学合成法)存在产量低、生产效率差和生产成本较高等问题,限制了该产品的规模化生产和应用。因此,亟需开发一种高效、经济且安全、可靠的ERG生产方式以满足市场的需求。近年来合成生物学快速发展,利用基因工程、蛋白质工程和代谢工程等技术提高生物合成法生产ERG的能力已逐渐成为研究热点。本文将论述ERG的生物学活性和功能,介绍ERG生物合成途径和ERG在食品、化妆品和医疗等行业的应用前景,比较ERG主要的生产方式,总结并梳理近年来采取各种工程策略通过生物合成法生产ERG的研究进展;并就如何利用基因工程、蛋白质工程和代谢工程提高ERG产量提出几点工程策略,以期为生物合成法高产ERG提供理论参考和研究思路。

交联酶聚集体与仿生硅化技术结合制备固定化脂肪酶

将交联酶聚集体(CLEAs)与仿生硅化技术相结合,制备了交联脂肪酶Candidasp.99-125杂化生物催化剂.以京尼平为交联剂,在最佳条件下制得的脂肪酶CLEAs的酶活达771U/g,回收率达75%;保护剂聚乙烯亚胺(PEI)与Candidasp.99-125脂肪酶共沉淀制备P/CLEAs,其酶活达897U/g,回收率约88%;利用PEI的诱导作用,在P/CLEAs表面形成氧化硅涂层,制得的脂肪酶CLEAs(Coated-CLEAs)显示出良好的稳定性,特别是其抗蛋白酶水解能力、有机溶剂耐受能力、重复使用性能等方面明显提高.

综合有机化学实验:三唑并嘧啶类化合物的合成与表征

以3-氨基-5-巯基-1,2,4-三氮唑、溴化苄和乙氧基亚甲基丙二酸二乙酯(EMME)为原料,经过亲核取代反应、缩合反应和水解反应,制备出含羧基及硫醚结构单元的三唑并嘧啶类化合物,并对产物进行结构表征分析。实验操作涉及加热回流、TLC(薄层层析色谱)检测、抽滤和重结晶等,有利于提高学生有机化合物多步合成及波谱解析能力。三唑嘧啶类化合物广泛存在于天然产物和药物中,学习该类化合物的合成不仅能通过实验内容了解社会需求,而且能结合前沿成果及课堂讲授的理论知识,提升实验内容的教学质量,取得良好的教学效果。

基质沥青重复加热后老化规律的试验研究

沥青重复加热致使老化会影响沥青路面热再生混合料性能及施工养护质量或科研实验结果的可靠性及稳定性,因此对基质沥青重复加热老化后的指标变化规律进行分析从而在沥青路面热再生及施工养护前或科研实验前掌握沥青的老化程度很有必要且很有意义。通过对重复加热后的基质沥青进行针入度(25℃)、延度(15℃)、软化点、旋转黏度、四组分的试验,探讨沥青重复热氧化后的老化机理及规律。试验结果表明:沥青的针入度和残留针入度比随着老化深入逐渐减小,沥青逐渐变硬变稠,流动度降低;延度的衰减速度相对较快,沥青的变形能力逐渐减弱且衰减速率加快,延展性能变差,针入度和延度分别降为原样的49.4%和46.4%;软化点逐渐增大,产生相同变形所需要的温度逐渐增大,增强沥青的高温稳定性,但同时对低温抗裂性逐渐不利。沥青的旋转黏度随着重复热氧化作用较为显著的增大,较原样增长了44.3%,老化指数也随之增大。饱和分和芳香分含量逐渐减少,饱和分含量由原样的30.36%减少到27.64%,芳香分含量由原样的35.82%减少到33.43%,胶质和沥青质含量逐渐增加,热氧化过程中芳香分和饱和分不断聚合转化成胶质,并进一步转化为沥青质,最后沥青质含量由原来的7.59%增大到12.11%。以上指标的变化使沥青逐渐变硬变脆,黏弹性减弱,变形能力变差,对沥青路用性能产生不利的影响。

变速器敲击性能量化评价指标建立

针对单个齿轮副和变速器总成两方面的敲击特性,笔者利用专用的敲击试验装置测试多工况敲击相关数据。首先,对振动噪声数据进行有效能量叠加处理和对齿轮副在啮合线方向上速度差标准差的计算,得到单个齿轮副和变速器总成的敲击特征曲线;其次,提取相应的特征参数分别建立单个齿轮副和变速器总成的敲击特性量化评价指标向量;最后,用量化评价指标对某5档变速器的敲击问题进行了量化分析及问题点确定,并对优化前后的变速器进行了敲击性能量化对比。结果表明:量化指示与主观评价结果有较好的一致性,证明量化评价指标对变速器敲击问题优化和评价具有一定的指导意义。

腈水合酶交联酶聚集体在生成烟酰胺体系中的应用

采用交联酶聚集体(CLEAs)技术和球化酶技术对来自大肠杆菌的ES-NHT-118腈水合酶进行固定化.利用大分子葡聚糖醛作为交联剂交联腈水合酶,在优化了温度、p H、交联剂用量及交联时间后,腈水合酶CLEAs和球化酶的酶活回收率分别达到49.63%及52.88%.利用扫描电子显微镜对2种固定化酶进行了表征,将固定化酶用于催化3-腈基吡啶转化生成烟酰胺.同游离酶相比,腈水合酶CLEAs和球化酶显示了良好的p H稳定性和热稳定性,对高浓度底物的耐受性也有提升.酶活为4 U/m L,底物终浓度为50 mmol/L时,2种固定化酶在重复使用10次后分别保留了73.45%及61.26%的催化产率.

深化教学改革,培养应用型人才——工科微生物教学改革的探索与实践

以培养高质量创新型和应用型生物工程专业技术人才为目标,工科院校《微生物学》课程的教学应紧跟时代发展的步伐,满足社会发展的需求。文章采用一系列教学手段如案例教学、PBL(启发式)教学、动画库等的有机结合及从加强实践教学、基础知识与工业生产和科研有机结合等角度对《微生物学》课程的教学改革进行了探讨。

酶基抗生物粘泥复合膜的制备及性能

以多壁碳纳米管（MWNTs）和氧化石墨烯（GO）为载体，物理吸附制备固定化胰蛋白酶，并将固定化酶与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）相结合制成具有催化活性的抗生物粘泥复合膜．对酶基抗生物粘泥复合膜的催化稳定性、抗蛋白质吸附性能、力学性能和抗菌吸附性能等方面进行了研究．复合膜在保存30d后仍具有90％左右的酶活性，且在重复使用6次后，酶活性损失率低于10％．在抗蛋白质吸附实验中，不合酶的膜表面蛋白质吸附量是含酶复合膜的4倍；将复合膜在革兰氏阴性菌和阳性菌悬浊液中分别培养一段时间，含酶复合膜表面附着的细胞个数比不含酶的膜表面少约1～2个数量级．

纳米氧化硅固定辣根过氧化物酶处理苯酚废水

在温和条件下（室温、中性pH）,以聚乙烯亚胺（PEI）为诱导剂诱导纳米氧化硅粒子的形成,同时固定化辣根过氧化物酶（HRP）。FT-IR表征结果证实载体为氧化硅,且HRP被成功固定于载体中。SEM分析显示,生成的含HRP的氧化硅粒子为球形,大小在200~500 nm之间。体系溶剂类型影响诱导剂PEI和HRP分子间或分子内的静电作用,从而影响固定化效果。结果表明选用磷酸缓冲液作为体系溶剂固定化效果最佳,包埋率达65.3%。相对于初始加入的游离HRP,固定化HRP保持了70.8%的活性,且稳定性得到显著提高。固定化HRP用于处理含酚废水,苯酚去除率最高可达到73.1%。固定化酶重复使用5次,仍保留初始催化活性的51.7%。

内燃机排气消声器多物理场分析及改进设计

对某微型客车排气消声器进行了流场、温度场和声场分析,发现了原消声器设计中存在的低频消声量不足和气流再生噪声偏大的问题,并进行了改进设计。适当增加消声器容积并设计一个共振腔以提高低频消声量;合理布置消声器内部结构以降低气流流速,同时在消声器出口加强了吸声措施。对改进后的消声器进行了插入损失试验评价,各个转速下的插入损失都达到20 dB以上,比原消声器有很大提高;车外加速噪声也降低了3.1 dB。

扁桃酸的酶促光学拆分

对在非水体系中,利用脂肪酶催化水解扁桃酸乙酯外消旋混合物拆分R(-)-扁桃酸进行了初步的研究.筛选出脂肪酶N435作为催化剂,叔丁醇作为溶剂.确定了最适的反应条件:脂肪酶N435浓度为2·5g·L-1,RS(-+)-扁桃酸乙酯浓度为0·25mol·L-1,水∶RS(-+)-扁桃酸乙酯的摩尔比为5∶1,反应温度为40℃,摇床转速为200r·min-1,反应时间为24h.在此条件下,R(-)-扁桃酸乙酯的转化率为41·6%,对映体过量百分率达84·0%.考察了底物R(-)-扁桃酸乙酯和产物R(-)-扁桃酸对反应的抑制作用,在此基础上运用顺序机制和拟稳态法,建立了反应的动力学模型,模拟计算结果和实验结果吻合较好.

AOT逆胶束体系脂肪酶催化合成油酸乙酯

在二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠和异辛烷构建的逆胶束体系中,以Lipex脂肪酶为催化剂,合成了油酸乙酯,考察了各影响因素对其产率的影响,并进行了脂肪酶紫外荧光检测和体系粒度分析.结果表明,Lipex脂肪酶具有良好的催化活性,反应条件优化选用异辛烷为溶剂,在反应温度25℃、缓冲液pH6.5、水/表面活性剂(摩尔比)10、乙醇/油酸(摩尔比)20及Lipex脂肪酶浓度0.035g/L、油酸浓度0.005mol/L、摇床转速150r/min、反应36h的条件下,油酸乙酯产率达到71.25%.逆胶束粒度和酶构象直接影响酶活性,最适逆胶束粒度约为80nm.

维生素C乳酸酯酶催化合成的响应曲面分析

以脂肪酶Novozym435催化维生素C和乳酸乙酯转酯合成维生素C乳酸酯。采用基于四因素五水平的中心组合设计实验的响应曲面法，分析了温度（30～70℃）、酶量（10～30mg）、维生素C质量浓度（9．36～28．07g／L）和反应时间（24～72h）以及它们的交互作用对维生素C乳酸酯产率的影响。获得的最佳实验条件为：温度50℃，维生素C的质量浓度18．71g／L，脂肪酶质量20mg和反应时间48h。在最佳条件下，维生素C乳酸酯的预计产率为71．20％，与实际产率71．12％符合较好。

基于非均匀采样的频谱分析和弱信号检测

由于采样设备和被采样信号的限制,完全的均匀采样很难实现,实际中很多情况也需要用到非均匀采样,而当采样信号是非均匀时采样定理不再适用。使用基于最小二乘法的非均匀频谱分析法,详细讨论了频谱噪声的产生原因和影响因素。由于频谱噪声会淹没一些弱信号的频率成分,使用基于最小二乘法的幅值衰减法,衰减强信号频率成分和频谱噪声,通过仿真实验成功检测出幅值为强信号幅值一亿分之一的弱信号,并对非均匀采样信号的频率成分进行高精度的参数估计。

面向新工科人才培养的“双通道”实践教育模式探索——以河北工业大学为例

工程实践是高校工程类专业教学体系的重要组成部分。针对高校实践教学的不足,文章以河北工业大学为例,介绍了该校从强化学生创新精神和实践能力出发,利用“化工过程节能与资源利用”国家-地方联合工程实验室整合实践教学环节,建立创新实践教学基地,构建具有示范性和推广价值的“双通道”实践教育模式的实践,以期为新工科背景下的人才培养提供借鉴。

生物工程专业校企合作模式探索与实践

校企合作是高校提高人才培养质量,提升学生实践创新能力,培养应用型人才的主要途径。作者以河北工业大学生物工程专业为例,结合生物工程专业的建设现状,以培养“厚基础、宽口径、强实践、重创新”的高素质生物工程专业人才为目标,分别从校企合作构建应用型实践教学体系、企业参与课程体系建设和师资培养三个方面介绍校企合作方面的探索与实践。

培养应用型化工类人才,积极推进生物化学课程改革

针对工科院校化工类人才的培养模式和生物工程专业学生的特点,对生物化学课程进行改革,主要为:以理论教学为基础,优化课程体系,改革教学方法;实验教学为载体,加强实践教学,培养学生基本操作能力、实验技能以及分析和解决实际问题的能力;第二课堂为拓展,全面发展学生的各种知识、科研思维和综合素质。

课题研究性的生物化学实验设计探讨

以"固定化漆酶及其对2,4-二氯酚类物质的去除"为研究课题,设计研究性的生物化学实验,将时下热议的污水处理问题作为研究课题,一方面可以引起学生的学习兴趣,另一方面有利于学生对真实课题研究方法的学习,提高学习能力。实验内容涵盖了固定化酶、酶活检测、蛋白质含量测定以及优化实验条件等多个生物化学的基础实验。课题研究性是打破了传统的验证性实验僵化的课堂模式,课题内容接近生活,获得了良好的教学效果。

基于大学生课外科技创新活动的开放实验设计

课外科技活动对大学生创新能力的培养有着重要的促进作用,开放实验是高校实验教学改革的一项重大措施,通过合理化设计,可增强学生学习的主动性和创造性,全面提升学生的创新能力。开放实验设计应紧密联系生产实际,引入本学科最新发展成果,将分散的知识点系统化,使学生得到了综合性训练。本文通过分析,提出基于课外科技创新活动的开放实验设计,以生物工程专业开放实验为例,从实验教学模式和运行模式两方面进行了阐述。

混凝土收缩徐变对系杆拱桥的影响研究

介绍了混凝土收缩徐变的机理、计算理论与方法,对建立的系杆拱桥模型使用有限元软件MIDAS进行了混凝土收缩徐变的影响分析,并在工程中具体应用.