纳他霉素高产突变菌株高通量筛选方法的建立

为了提高纳他霉素(natamycin)高产菌株诱变后的筛选效率,建立一种24孔深孔板/酶标仪发酵初筛和摇瓶发酵复筛的高通量筛选检测方法,得到在24孔深孔板发酵结果与摇瓶发酵有很好的一致性,证实了酶标仪检测可以替代高效液相色谱法检测用于突变菌株的快速高通量筛选。以褐黄孢链霉菌(Streptomyces gilvosporeus TUST01)作为出发菌株,通过多轮的紫外诱变、常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)以及硫酸二乙酯复合诱变、孔板初筛与摇瓶复筛,从887株突变株中筛选出遗传性稳定的高产菌株S. gilvosporeus Y-4-75,其摇瓶纳他霉素产量(5.95 g/L)与生物量(29.19 g/L)较出发菌株分别提高了31.93%和15.19%。

杂化纳米生物催化剂CALB@Fe_(3)O_(4)@ZIF-8的构建及性能

以脂肪酶(lipase,CALB)为模型酶,利用功能性纳米材料四氧化三铁纳米粒子与金属有机骨架(metal-organic framework,MOF)材料ZIF-8相杂化的同时,将CALB包埋在杂化材料中,制备杂化纳米生物催化剂CALB@Fe_(3)O_(4)@ZIF-8,研究了温度、机械搅拌转速、光照条件以及Fe_(3)O_(4)添加量对CALB@Fe_(3)O_(4)@ZIF-8活性的影响,获得制备CALB@Fe_(3)O_(4)@ZIF-8的最佳条件为:温度20℃、转速400 r/min、光照波长380 nm、Fe_(3)O_(4)质量5 mg。在此条件下CALB@Fe_(3)O_(4)@ZIF-8的最大酶活回收率82%,比优化前提高了16%。随着具有光热效应的Fe_(3)O_(4)纳米粒子的加入,CALB@Fe_(3)O_(4)@ZIF-8表现出较强的光热效应,光照(光强和光照波长)显著提高酶与底物的亲和力和反应速率,使CALB@Fe_(3)O_(4)@ZIF-8表现出更高的酶活力。该研究为开发新型功能性纳米杂化MOF固定化酶生物催化剂提供参考。

多元介孔MOFs:通过调节表面亲水/疏水性实现酶固定化的多功能平台

作为高效的生物催化剂,酶在食品加工、医药制造、化学工业和能源开发等众多领域发挥着重要作用.然而,游离状态的酶由于存在稳定性差、易失活、难以回收利用及不适用于连续化生产等问题,限制了其广泛应用.为了解决上述难题,人们探索发展了固定化酶技术.固定化酶不仅保留了原有的催化活性,而且在稳定性方面有了显著提升,从而极大地提高了酶的利用效率.随着固定化酶材料和酶工程领域的不断发展,固定化酶技术为酶的应用开辟了更广阔的前景.沸石-咪唑骨架材料-8(ZIF-8)作为一种金属-有机骨架(MOFs)材料,因其独特的结构特性而被广泛用作酶固定化载体.然而,ZIF-8的微孔结构和固有的疏水性,以及前体物2-甲基咪唑(2-MeIm)的质子化现象,常常影响固定化酶的活性.为克服这些限制,本文采用多元配体竞争和孔隙工程相结合的策略,设计并制备了一种具有可调节亲水/疏水表面的新型多元介孔MOFs(mMOFs),并用作酶固定化载体.在mMOFs的制备过程中,采用亲水性和配位能力更强的3-甲基-1H-1,2,4-三唑(3-MTZ)和5-甲基四唑(5-MTA)配体,以部分替代传统的2-MeIm配体.随后,这些多元配体(包括2-MeIm,3-MTZ和5-MTA)与七水硫酸锌结合,在甲醇溶液中通过自凝聚作用形成透明的胶体溶液,进而完全溶解在水中.在此过程中,七水硫酸锌发挥了软模板的作用,引导介孔的形成,从而成功制备出新型多元介孔mMOFs.接着,利用这些mMOFs作为酶固定化的载体,固定了辣根过氧化物酶(HRP)和葡萄糖氧化酶(GOx),并详细研究了其催化性能.结果表明,与传统的ZIF-8载体相比,以mMOFs为载体的固定化酶展现出了更高的酶活性和稳定性.催化性能提升主要归因于mMOFs的亲水性和介孔结构改善了酶和底物间的传质,同时2-MeIm的质子化效应减弱也为酶提供了优良的微环境,稳定了酶的构象.综上,本文采用多元配体竞争与孔隙工程相结合的策略,成功构建了一种具有可调节亲水/疏水表面的新型多元介孔mMOFs,并用于酶固定化,所得固定化酶表现出较好的催化性能.通过深入的研究,揭示了该固定化酶表现出良好催化性能的作用机制,为可控设计制备性能优越的、以MOFs为载体的固定化酶提供了新思路,并为进一步拓宽MOFs材料的应用范围提供了参考.

复合诱变条件优化结合过表达乳酸脱氢酶高效合成苯乳酸

乳酸菌(lactic acid bacteria,LAB)作为新型生物防腐剂苯乳酸(phenyllactic acid,PLA)的天然生产菌,在自然界中普遍存在,但由于其胞壁较厚、机械强度较大,导致外源基因难以导入。为使LAB自身高效合成PLA,该研究以实验室筛选的乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici GM)作为出发菌株,采用复合诱变选育出活力更高、产量更大的突变菌株,即先采用常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)诱变50 s,再采用0.8%硫酸二乙酯(diethyl sulfate,DES)诱变25 min,并在培养基中加入PLA以提高菌株抗性,进行摇瓶发酵验证和遗传稳定性验证。为解决外源基因难导入的问题,使外源DNA得到高效转化,该研究通过单因素试验对氨基酸、缓冲液、溶菌酶、菌体生长状态和电转化参数进行优化,得到最优电转化条件:添加0.75%L-苏氨酸的MRS培养基培养菌体至OD600=0.8,使用洗涤缓冲液Ⅲ(0.5 mol/L蔗糖,7 mmol/L Na_(2)HPO4,7 mmol/L NaH_(2)PO_(4),20 mmol/L MgCl_(2))洗涤菌体,溶菌酶浓度30 mg/mL于37℃处理菌体30 min,电场强度20 kV/cm。为进一步提高LAB合成PLA的产量,本研究利用基因工程手段,将质粒载体pMG36e自带启动子P32(强度低)替换为Pldh(强度高),构建L型乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)过表达质粒,并在最优电转化条件下成功转化于P.acidilactici GM中,实时定量聚合酶链反应(real-time quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)分析表明LDH基因ldh表达上调,经过5 L罐发酵培养,添加苯丙酮酸(phenylpyruvic acid,PPA)后,PLA产量提高至56.3 g/L,转化率提高至94.8%。

以泉香型白酒为酒基的秋梨杏仁露酒设计及风味研究

为了了解以泉香型白酒为酒基的植物类露酒的风味物质,该研究首先通过单因素与正交试验设计相结合的方法优化秋梨杏仁露酒勾调工艺,再采用顶空固相微萃取-气质联用(HS-SPME-GC-MS)分析方法对秋梨杏仁露酒中的挥发性风味化合物进行分析,利用相对香气活度值(ROAV)筛选出特征挥发性风味化合物,并与基酒比较。结果表明,秋梨杏仁露酒的最佳勾调工艺为杏仁浸提液7%、玉竹浸提液5%、枸杞浸提液6%、秋梨蒸馏液8%。在此优化条件下,秋梨杏仁露酒香气淡雅,层次突出,口感绵柔,酒体饱满,感官评分为90分。秋梨杏仁露酒样品共检出80种主要挥发性风味化合物,其中有25种特征风味化合物。与基酒相比,新增酯类、醇类、酸类、醛类、酚类和酮类的数量分别为20种、7种、5种、5种、4种和4种。秋梨杏仁露酒的重要贡献香气物质(ROAV≥10)共12种构成该露酒的香气骨架,而苯甲醛和异戊醛是该款露酒特有香气贡献化合物。

新型生物材料——细菌纤维素

简要介绍细菌纤维素的基本性质 ,系统地介绍了细菌纤维素的生物合成与调节、发酵工艺条件控制和在造纸、食品。

细菌纤维素结构与性质的初步研究

对A. xylinum X-2的发酵产物进行纤维素酶水解液的纸层析实验,发现样品的Rf值与标准葡萄糖液的Rf值相近,水解液主成分为葡萄糖。通过对细菌纤维素的的X-射线衍射图谱和固体CP/MAS 13C-NMR谱分析,表明细菌纤维素结晶度高,Iα/Iβ比例大。对细菌纤维素干膜进行渗透性实验,发现干膜透气性小,透湿性大,结构致密,含有大量极性基团。

ε-聚赖氨酸高产菌株的选育

依据传统诱变理论和白色链霉菌生物合成ε 聚赖氨酸的特点 ,确立了以枯草芽孢杆菌为敏感菌株 ,抗性突变株筛选和抑菌圈法相结合的初筛方法。在优化诱变条件的基础上 ,以白色链霉菌为出发菌株 ,经紫外线与硫酸二乙酯诱变 ,选育出一株遗传性状稳定 ,遗传标记为AECr+Glyr的ε 聚赖氨酸生产菌株 ,其产量可达 0 79g/L。

细菌纤维素在草浆纸中应用的探讨

利用电子显微镜观察了细菌纤维素的微观结构 ,其为典型的空间网络结构。利用显微镜观测纤维素湿膜打浆分散成单根纤维的横断面形态 ,末端呈锯齿型 ,其有利于纤维的分丝帚化。在浆料中加入细菌纤维素能够有效地提高填料的一次留着率。在苇浆中加入 1 0 % (g/g)的细菌纤维素可提高裂断长 2 2 % ,耐破指数 8% ,撕裂指数 5 %。

气升式生化反应器提高衣康酸产酸率的研究

测定了气升式生化反应器的相关参数,建立了相应的传氧方程。采用不同生化反应器进行衣康酸发酵．结果表明，采用气升式生比反应器与机械搅拌罐相比，提高产酸14％，提高转化率16％，生产能力提高38％。

超临界CO_2对面包酵母活性影响的研究

超临界CO2 下面包酵母菌株的存活率 ,随菌体含水量的增加、在超临界CO2 流体中停留时间的延长和压力的增大而逐渐降低 ;当CO2 的降压速率为 0 2 5MPa min时 ,酵母菌的存活率最高。结果表明 ,在超临界CO2 条件下导致酵母菌死亡的主要原因是压力的快速变化与低pH值。

蓝色梨头霉菌体形态与生物转化率关系研究

研究了蓝色梨头霉菌丝球形态与产率的关系 :摇床转速为 170r min、pH值为 6 5、底物添加量为 0 1%、单位体积孢子数为 1× 10 7个 mL、(NH4 ) 2 SO4 质量分数为 0 9%～ 1 8%、采用回转式的培养方法时 ,菌体直径一般在0 79～ 1 39mm ,且菌丝缠绕不过于紧密 ,菌丝球边缘菌丝较长 ,各球体之间较独立 ,此时转化率为 5 1%～ 5 6 4 %。

添加氧载体提高泰乐菌素发酵的得率

通过添加氧载体（如正十二烷、全氟化碳等），提高了发酵系统中的氧传递速度，从而促进了泰乐菌素的生物合成。当加入５％的正十二烷或全氟化碳，泰乐菌素的生成量分别提高１４％和８％；在加入正十二烷和全氟化碳的同时，再加入载体Ａｉｄ—ＰｌｕｓＭＬ—５０Ｄ，可使泰乐菌素的生成量分别提高１９％和２０％。

衣康酸发酵工艺的初步研究

以土曲霉为出发菌株，探讨了衣康酸发酵工艺条件对产酸的影响。结果表明：以葡萄糖为碳源，ＮＨ４ＮＯ３为氮源，玉米浆为辅助碳源有利于提高产酸。Ｍｇ２＋能促进菌体生长和发酵产酸，Ｐｂ２＋和Ａｌ３＋抑制菌体生长及产酸。Ｍｇ２＋可以解除Ｐｂ２＋和Ａｌ３＋对产酸的抑制作用。Ｍｎ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃａ２＋、Ｃｕ２＋等对产酸影响不明显。

碱性蛋白酶产生菌嗜碱性芽孢杆菌的筛选

从土壤中筛选出的嗜碱性芽孢杆菌TGl,能在pH9～11条件下生长、产酶。酶促反应的最适pH为11,最适温度45℃。在pH12条件下的最适温度为30℃。在30℃,接种量4％,种龄10小时,初始pH11,培养时间60小时的条件下,酶活力可达2600单位/毫升。

双液相发酵的进展

双液相发酵的进展贾士儒，赵树欣（天津轻工业学院食品工程系，天津，３００２２２）发酵工业中，除单液相发酵（如氨基酸发酵、酶制剂发酵、有机酸发酵等）占有极重要位置外；双液相发酵系统（ｔｗｏ－ｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ）如在以石油为底物...

生物工程专业课程改革中加强工程能力培养的思考

当前生物工程专业建设过程中,由于工程思维能力培养的缺乏,导致了人才培养质量不能完全满足社会发展的"供-需"的矛盾,围绕着培养高素质与创新型人才的目标,我们提出,应该大力加强创新性课程体系建设、培养高素质的师资队伍,以及创建可持续的创新与实践平台,培养与提高学生的工程实践和创新能力,满足企业当前发展对人才的要求,适应企业可持续发展。

氧载体发酵体系的氧传递特性及提高衣康酸产酸能力的研究

测定了不同氧载体的理化参数，研究了机械搅拌罐氧载体发酵体系中的氧载体的体积分数、搅拌转速和通风量对体积氧传递系数的影响，并推导出传质系数的关联式。实验表明，加入氧载体后，可提高发酵体系的ｋＬａ值３０～２００％，衣康酸发酵中加入氧载体正十二烷，可提高产酸１４％以上。

采用氧载体提高发酵生产能力的研究

测定了不同氧载体的理化指标，研究了不同发酵体系中氧载体对产物生成的影响，结果表明：衣康酸发酵体系中加入5％正十二烷可提高产酸14％以上；酵母发酵中加入3％正十二烷，酵母得率提高30%以上；碱性淀粉酶发酵中加入氧载体可提高产酶50％以上；葡萄糖酸发酵中加入氧载体可提高产酸8％～18％。

耐碱性芽孢杆菌碱性淀粉酶的研究──发酵试验与酶的性质

本文报道碱性α－淀粉酶１４Ｌ罐发酵工艺及其酶的性质。发酵过程中，当搅拌转速为４００ｒ／ｍｉｎ，通风比为１：１．２５Ｌ／（Ｌ·ｍｉｎ），发酵周期４４ｈ，酶活力可达７４０ｕ／ｍｌ。采用有机溶剂沉淀法提取酶，回收率可达９０％。Ｃａ￣（２＋）对酶活性无影响，ＥＤＴＡ对酶有激活作用。酶样保存半年，活力损失小于１５％。