生物工程专业研究性教学的实践与分析

从课堂教学设计、学科竞赛、科研项目参与、创新实验班、成果驱动等方面,探讨生物工程专业研究性教学的实践及效果,系统分析研究性教学在提高学生创新能力和解决实际问题能力方面的作用,为研究性教学模式的改革和实施提供了参考和依据,同时为培养具有学习热情、探索精神、合作能力、科学素养和解决复杂工程问题能力的高素质创新人才提供了借鉴,有利于有效推动生物工程专业人才培养内涵质量的持续提升。

磺胺二甲嘧啶废水处理系统中Exiguobacterium sp.H-1的分离及其环境适应特性

磺胺二甲嘧啶(SMZ)是一种难降解的广谱抗生素,其广泛存在已对水环境构成严重的威胁。微生物是环境中抗生素降解转化的主要驱动者,但高效降解SMZ的微生物资源匮乏。以SMZ废水处理系统的活性污泥为原料,采用纯培养技术从中分离筛选出一株SMZ降解菌H-1。经形态学观察、生理生化特征、16S rRNA基因序列分析,H-1归属于微小杆菌属(Exiguobacterium sp.)。通过单因素试验研究初始SMZ浓度、接种量、pH和温度对菌株H-1降解SMZ效果的影响。结果表明,接种量、pH和温度对该菌株降解SMZ的影响较大。进一步采用响应面法优化菌株Exiguobacterium sp.H-1降解SMZ的最佳条件,得出pH为7.21,温度为28.86℃,接种量为4.40%时,其对5 mg/L SMZ降解率为10.54%。本研究发现微小杆菌Exiguobacterium sp.H-1具有降解SMZ的能力,其降解SMZ的独特之处是能够将SMZ脱去SO_(2),生成嘧啶环和苯胺环,经过耦合生成N-(4,6-二甲基嘧啶-2基)-1,4-二苯胺,然后进行脱氨反应,生成2-苯-4,6-二甲基嘧啶,随后去甲基化生成产物6(2-苯基-1,2-二氢嘧啶,m/z为159.97)。此外,菌株H-1在0~10%NaCl的广泛范围内也表现出很强的耐盐性,能够为SMZ污染水体的生物修复提供耐盐能力强的微生物菌株资源。

一株产电细菌Corynebacterium vitarumen HAUT-1的分离鉴定及其在微生物燃料电池中的应用

利用纯培养技术从活性污泥中分离筛选出具有高效产电功能的细菌HAUT-1,利用16S rRNA基因序列比对分析对其加以鉴定并应用于MFCs中进行产电能力测试及单因素条件优化。结果表明,菌株HAUT-1的16S rRNA序列与Corynebacterium vitarumen(X84680)的同源性最高为98%,因此将该菌株命名为Corynebacterium vitarumen HAUT-1。单因素实验分析结果表明,该菌株在MFCs中的最佳产电条件是以乙酸钠作为碳源,甘氨酸作为氮源,培养pH为7,培养温度为25℃,在该条件下,菌株HAUT-1在MFCs中的最大输出电压可以达到635 mV;进一步的极化和功率密度曲线分析结果表明,MFCs系统的开路电压为608 mV,当电流密度为24 mA/cm^(2)时,输出功率密度达到最大,为53.88 mW/cm^(2)。结果表明,筛选出的菌株HAUT-1具有稳定且高效的产电能力,对产电微生物菌种资源开发,进一步提升MFCs效率,同步实现环境修复和产能输出具有重要意义。

氯霉素降解菌Pseudoxanthomonas mexicana CC18的筛选、鉴定和降解特性

为挖掘降解氯霉素的微生物菌种资源,从处理氯霉素废水的生物接触氧化反应器内活性污泥中分离筛选得到1株氯霉素降解菌CC18,通过形态观察、生理生化特征、16S rRNA基因序列分析,鉴定菌株CC18归属于墨西哥假黄单胞菌(Pseudoxanthomonas mexicana)。菌株CC18降解氯霉素的最佳条件:接种量4%、pH值为7、培养温度28℃,24 h后其对20 mg/L氯霉素的降解率为22.9%。响应面试验结果表明,当接种量为3.6%,pH值为7.6,温度为30℃时,24 h后菌株CC18对20 mg/L氯霉素的降解率为30.6%。研究发现,墨西哥假黄单胞菌具有降解氯霉素的能力,不仅丰富了氯霉素降解菌库,也为环境中氯霉素污染的微生物强化处理提供了理论基础。

副球菌TH21-44胞外多糖的结构表征及其抗氧化活性探究

针对副球菌(Paracoccus sp.)TH21-44所产胞外多糖(exopolysaccharide,EPS),通过离子交换层析分离纯化,结合全波段扫描、电子显微镜、高效液相色谱及凝胶渗透色谱等,解析其化学组分和结构,并探究TH21-44 EPS对DPPH、ABTS+以及羟自由基清除能力和还原能力,评估TH21-44 EPS的抗氧化活性。结果表明,副球菌TH21-44的EPS由两种多糖组分构成,其中EPS-1为主成分,其总糖占比92.63%,并含有少量蛋白和硫酸盐,表观结构呈现粗糙且致密多孔的片状或树杈状,单糖组成以葡萄糖、半乳糖和甘露糖为主;抗氧化结果表明,EPS-1在5 mg/mL浓度时,对DPPH和羟自由基的清除力分别为59.61%和78.55%,EPS-1为3 mg/mL浓度时对ABTS清除力达99.36%,与Vc持平。本研究结果可为微生物胞外多糖的菌种资源开发和应用提供参考。

沉积物中微生物资源的研究方法及其进展

沉积物生境条件特殊,含有丰富的微生物资源。作为自然界物质循环的主要推动力,沉积物中的微生物在水-沉积物的物质循环中起重要作用,水质变化如污染和富营养化反过来会引起沉积物中微生物群落的改变。沉积物中微生物多样性的研究,有助于从侧面了解上覆水水质、推测其污染及演化历史。沉积物中微生物物种、基因等资源的鉴定和获得,有助于丰富当前对微生物资源的认知领域,并为其在生物技术领域的应用奠定基础。研究描述了沉积物生境的一般特点,并对沉积物中微生物的多样性、微生物种质和基因资源等几个重要方面的研究方法和进展进行了综述。沉积物中微生物的研究是生物地球化学循环研究的基础,必将受到越来越广泛的关注。

酸性α-淀粉酶菌株的筛选及其发酵条件研究

自淀粉厂周边土壤分离筛选到一株高效耐酸α-淀粉酶菌株SH3,初步鉴定为酵母菌,发酵粗酶p H范围3.8-8.0,最适作用p H5.0,该酶在80℃下仍有酶活,最适作用温度50℃。经单因素发酵条件的研究与优化,最适温度37℃,培养基初始p H5.0,可溶性淀粉作碳源,蛋白胨为氮源,200 m L装液量。正交试验确定最佳产酶条件为可溶性淀粉15 g/L、蛋白胨30 g/L、37℃、p H4.5,该条件下酶活力为96.8 U/mg。

1株高效溶磷细菌的分离、鉴定和溶磷能力研究

自太湖沉积物中分离高效溶磷细菌,鉴定并研究其溶磷能力。以Ca_3(PO_4)_2为难溶性磷源,传统10倍梯度稀释法结合透明圈定性筛选溶磷菌株,生理生化特征结合16S rRNA基因系统发育分析法鉴定分类地位,钼蓝比色法测定溶磷量。结果筛选到1株高效溶磷细菌HXZ-21-Ⅲ,经鉴定为伯克氏菌(Burkholderia sp.),该菌最高溶磷量为16.6μmol/mL,溶磷量变化趋势与pH值呈负相关关系。该菌株能有效提高土壤磷的溶出效率,具有良好的应用推广前景。

西流湖界面沉积物中溶磷细菌筛选及其溶磷能力研究

以无机磷酸钙为磷源,对河南省郑州市西流湖界面沉积物中溶磷细菌进行了分离和鉴定.筛选出4株高效溶磷细菌PS-1,PS-4,PS-11和PS-13,在无机磷培养基中28℃培养96 h溶出的上清液可溶性磷含量分别为580.00,437.98,417.40和283.60 mg.L-1,溶磷率分别为28.71%,21.61%,20.58%和13.89%,溶磷能力与pH之间呈现一定的负相关.根据16S rDNA序列的系统发育分析,PS-1,PS-4和PS-11属于Pseudomonas sp.,PS-13为Aeromonas sp.

高校工科专业英语“实践教学”方法探讨——以制药工程专业为例

新工科理念下创新型卓越工程人才是对工科高校人才培养体系提出的新要求。为更好地满足新工科人才培养要求,针对目前课程教学过程中出现的问题,专业英语课程以学生为中心,从教学内容、教学方式、考核方式三个方面探讨新工科背景下课程实践教学改革方法。经教学实践,本次教学改革明显改善教学效果,学生英语交流能力显著提升。本次实践教学改革方法的探索对高校培养高素质创新型人才具有重要意义,也是对新工科人才培养理念的支撑。

5种绿藻对几种常用抗生素的敏感性

考察莱茵衣藻、亚心形扁藻、四爿藻、微绿球藻和小球藻5种绿藻对几种常用抗生素的敏感性,结果表明,莱茵衣藻对卡那霉素、四环素敏感,敏感浓度(细胞致死浓度,下同)均为25μg/mL,对氯霉素敏感性次之,而对氨苄青霉素不敏感;亚心形扁藻和四爿藻对氯霉素敏感,敏感浓度均为25μg/mL,对四环素、卡那霉素和氨苄青霉素不表现敏感性;小球藻和微绿球藻对实验中的4种抗生素都不敏感。

生物工程设备教与学的研究与实践

生物工程设备是生物工程本科生的专业必修课程。针对这门课程内容多、更新快、实践性强、理解难的特点,本文从生物工程设备所处的地位、教学观念、内容以及方法等教与学环节进行研究与实践,以机械搅拌通风发酵罐这一基础内容为例,进行交流探讨,以期提高教学效果,促进学科建设。

耐寡营养高效解磷菌株XMT-5的分离鉴定及解磷特性

为获得更加适应寡营养的自然环境条件的解磷菌株,以1/4蒙金娜培养基从土壤中分离筛选高效解磷菌株,并对其进行鉴定,分析其生长条件及解磷机制。结果表明,从土壤中共分离获得解磷菌9株,通过对解磷量的定量测定确定高效解磷菌株XMT-5,其最大解磷量为195.63 mg/L;从菌落特征、生理生化特性及16S rRNA基因序列分析三方面鉴定菌株XMT-5为根瘤菌(Rhizobium sp.);菌株XMT-5在寡营养条件下可以分泌柠檬酸、酒石酸和乙酸3种有机酸,从而可使培养液pH值下降;菌株XMT-5可在温度4~42℃、pH值4~10、Na Cl质量浓度0~80 g/L以及寡营养条件下生长,环境适应能力较强,具有良好的应用前景。

耐酸耐高温α-淀粉酶的研究进展

介绍了耐酸耐高温α-淀粉酶在工业生产中具有经济、节能、方便操作等优势;并且概述了耐酸耐高温α-淀粉酶的菌种来源,其中耐酸性α-淀粉酶的菌种主要来源于芽孢杆菌、曲霉以及嗜热真菌;耐高温α-淀粉酶的菌种主要来源于凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、嗜热芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和嗜热网络球杆菌等;本文还对耐酸耐高温α-淀粉酶的菌种选育技术方法包括物理方法、化学方法以及基因操作技术等进行了阐述。研究发现对耐酸耐高温α-淀粉酶的发酵工艺进行优化后,最高可以使酶活提高2.1倍;同时在对该淀粉酶的钙离子依赖性进行研究中,得出某些耐酸耐高温α-淀粉酶具有不依赖Ca2+的特性;最后预测人们将会运用基因工程等技术手段,不断地开发出各种特性的耐酸耐高温性α-淀粉酶。

环境微生物可培养性影响因素及培养方法研究进展

目前,已知并能利用的微生物只是自然界微生物很小的缩影,过低的可培养效率使人类在认识和利用微生物上处于瓶颈阶段。现综述了微生物活的非可培养状态及其检测方法,阐述了微生物可培养性的影响因素,探讨了提高微生物可培养效率的培养策略和方法进展,以期为提高微生物的可培养性和菌种资源开发提供依据。

太湖水-沉积物界面磷、pH及碱性磷酸酶的时空特征及相关性

于2011年3、6和9月通过对太湖不同营养化湖区的5个标准采样位点进行采样分析,探讨了界面沉积物间隙水和上覆水中磷含量、pH及碱性磷酸酶活性的时空分布特征及相关性。结果表明,上覆水及沉积物间隙水中的总磷(TP)、可溶性正磷酸盐(SAP)、pH及碱性磷酸酶(ALP)活性均表现出明显的空间异质性和季节变化趋势。间隙水总磷(PW-TP)、间隙水可溶性正磷酸盐(PW-SAP)高于上覆水,分别最高高出0.082、0.042 mg·L-1;上覆水pH值高于间隙水pH值,最高高出0.35个单位;间隙水中碱性磷酸酶(PW-ALP)活性高于上覆水中碱性磷酸酶(W-ALP)活性,最高高出13.244μg·mL·h-1。TP、SAP、pH及ALP活性在3、6、9月份中均以16#样品最高,其中6月份16#样品PW-TP、PW-SAP、上覆水pH及PW-ALP活性分别0.527、0.132、7.46和61.090μg·mL·h-1。参数相关性分析结果表明,W-TP与W-SAP、W-pH显著相关。W-SAP与PW-TP、PW-SAP、W-ALP、PW-ALP均显著相关。PW-TP与PW-pH显著相关性,与PW-ALP活性存在一定的相关性,但不显著。PW-SAP与PW-ALP显著相关。

解磷微生物及其应用的研究进展

随着越来越丰富的解磷菌种类与功能的发现,解磷菌的应用范围也从农业领域扩展到了环境修复等方面。综述了不良环境中解磷菌种的开发及其在土壤污染、农业固体废弃物转化为生物磷肥和水体污染等环境修复方面的应用进展。

高效聚磷鞘氨醇杆菌XF-5的分离与鉴定

采用寡营养与长时间培养方法,从活性污泥与土壤样品中分离筛选到7株高效聚磷菌。以菌株的除磷率为考察指标,确定其中的XF-5为高效聚磷菌株。对其培养条件进行优化,并进行了生理生化特性的检测与系统发育分析。16SrRNA基因序列的分析结果显示,XF-5与鞘氨醇杆菌属的菌种同源性达99%,结合生长特点与生理生化特性,初步确定该菌株为鞘氨醇杆菌(No-vosphingobiumsp.)。当合成废水中总磷质量浓度为10.0mg/L时,将菌株XF-5在28℃、pH值为6.5的条件下培养24h,除磷率可达80%以上。该菌株在污水除磷与水体富营养化的防治方面,有潜在的应用前景。

L-半胱氨酸-ZnS量子点荧光探针测定牛血清白蛋白

利用水相法合成了L-半胱氨酸包覆的ZnS（L—Cys—ZnS）量子点，并通过原子力显微镜、X射线衍射、红外光谱、荧光光谱对其进行了表征．实验表明，牛血清白蛋白（BsA）的加入可以使L—Cys—ZnS量子点体系的荧光强度增强，且荧光强度变化和BSA的浓度呈现良好线性关系，基于此建立了一种荧光探针测定BSA的新方法，其线性范围是1．0×10^-8-1．0×10^10-7～mol／L，检出限为2．0×10^-10mol／L．该方法操作简便快速、灵敏度高、检出限低，有望用于实际分析．

一株高效脱硫菌的筛选及性能研究

生物法烟气脱硫技术具有独特的优势,高效菌株的筛选是重要条件。从污水处理厂活性污泥中分离到一株高效亚硫酸盐还原细菌SRB,该菌为兼性厌氧菌、弧状菌体、不产芽孢、革兰氏阴性,结合菌落形态等特征,判定为脱硫弧菌属。以单因素实验考查了pH、温度、SO32-浓度、培养时间对脱硫效率的影响,正交实验法确定了最佳工艺条件和影响因素顺序。结果表明,影响该菌株脱硫能力大小的因素顺序为SO32->温度>pH>时间,最佳脱硫条件为温度30℃、SO32-浓度为4 500 mg/L、pH 6.0、时间4 d,该优化条件下的脱硫效率为81.4%。