木质素生物降解研究进展

微生物在木质素降解过程中发挥重要的作用。综述了木质素的结构特点、生物降解的微生物种类(包括真菌、放线菌和细菌)、关键降解酶(漆酶、木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、多功能过氧化物酶、染料脱色过氧化物酶等)及关键酶降解木质素的机理、以及木质素资源化利用(合成脂质、聚羟基烷酸酯、香兰素和饲料等高附加值产品等)的最新进展。然而,目前木质素的降解速率仍然相对较低,这极大地限制了其应用。进一步提出通过基因工程和代谢工程等技术可以提高木质素降解效率和提高转化效率。期望为木质素的综合利用提供理论支持。

实时荧光定量PCR监测镇江香醋醋酸发酵过程中微生物变化

对镇江香醋醋酸发酵阶段醋醅中功能微生物的变化进行定量分析。建立了实时荧光定量PCR方法,对醋酸发酵阶段醋醅中总细菌、总真菌、醋酸菌、乳酸菌和酵母的动态变化进行了定量分析。研究结果表明,发酵起始阶段(1～7天)醋醅中总细菌、醋酸菌和乳酸菌的生物量快速上升,分别于第6、7、4天达到最大值,为4.85×1011,1.14×1010和3.37×1011copies/g干醅。随后各类细菌的生物量逐渐下降,并维持在一定水平。醋醅中总真菌和酵母的生物量在发酵前期变化不大,7天后至发酵结束总真菌的生物量逐渐下降为7.59×104copies/g干醅,而酵母生物量则在发酵8～12天内下降为0。

镇江香醋醋醅微生物Bacillus circulans发酵特性的初步研究

对镇江香醋醋醅中分离的功能微生物——环状芽孢杆菌（Bacillus circulans）的发酵特性进行研究。通过耐醇性实验发现这株环状芽孢杆菌可以耐受6%的乙醇,在乙醇含量大于6%时菌体生长明显受到抑制。通过耐酸性实验发现该菌在pH大于4时菌体基本正常生长,但是pH小于4时菌体生长明显受抑制。通过对醋醅环境的模拟发酵试验发现,当醋醅浸取液的比例在20%～40%时,环状芽孢杆菌生长良好,并能促进酸性物质的产生,同时也能促进游离氨基酸和挥发性物质的产生。

四种测定纤维素酶发酵过程生物量方法的比较

分别采用测定菌丝体蛋白的方法、测定核酸的方法、酸洗干燥法和纤维素测定仪的方法测定以不溶性纤维素为底物发酵产纤维素酶过程中的生物量。通过对发酵液取样测定比较,结果发现,采用测定核酸的方法精密度最高,其RSD值为6.32%,该法同纤维素测定仪的方法均可用于精确测定以不溶性纤维素为底物发酵产纤维素酶过程中的生物量。酸洗干燥法的测定结果精密度较差一些,但由于操作简便,也可用于常规分析。而测定菌丝体蛋白的方法无论是在精密度上还是操作简便性上均不占优势,该方法可作为另外3种方法的补充。为以不溶性纤维素为底物发酵产纤维素酶过程中生物量的分析检测提供了选择方法的依据。

不同品质黄铁矿-生物浸出液制剂浸出软锰矿研究

以两种品质不同的黄铁矿经嗜酸铁、硫氧化微生物菌群浸出形成的不同时期浸出液为添加剂,分别对高、低两种品位的软锰矿与黄铁矿进行了共浸出研究。结果表明,微生物-黄铁矿浸出液的浸出时期,黄铁矿的品质和浸锰反应温度都会影响锰浸出率。第8天生物-黄铁矿浸出液添加剂对两种锰矿中锰的浸出率分别是第6天的1.73倍(品位7%)和2.4倍(品位25%)。高品质黄铁矿体系在处理高品位锰矿时的效果要优于低品质黄铁矿,反之亦然。浸锰反应温度对浸出效率的影响最为显著,90℃下各个体系锰浸出率均高出30℃体系1倍以上。黄铁矿-微生物浸出液添加剂通过提供高ORP环境和酸性环境提高黄铁矿-软锰矿浸出系统中黄铁矿还原态离子的溶出达到提高锰浸出率的作用,反应温度可以明显加速这个过程。

生物滴滤法处理药厂高浓度丙酮废气的中试研究

采用生物滴滤工艺对某药厂硫代纯化车间的高浓度丙酮废气进行中试规模的处理运行。现场风量在3000~4000 m^3/h范围波动,丙酮质量浓度在0~2278 mg/m^3范围波动。在39 d的运行期间,丙酮的平均脱除效率为78%,最高可达100%;系统的平均单位去除负荷为139.2 g/(h·m^3),最高可达482.1 g/(h·m^3)。在高浓度高波动的进气工况条件下,单位生物矿化量可以保持相对稳定的水平,波动范围为11.5~27.3 g/(h·m^3),生物系统的稳定性和鲁棒性较好。循环液COD与进气负荷具有一定的相关性。

微生物降解秸秆的研究进展

对秸秆资源利用现状及其生物降解机理进行介绍,归纳总结了与秸秆降解有关的细菌、放线菌、真菌、基因工程菌以及微生物菌群,分析了影响微生物降解秸秆的环境因素,并简述了宏基因组学技术在解析微生物菌群的物种组成、功能代谢和研究微生物菌群降解秸秆的机理方面的应用。

响应面法优化粪肠球菌固态发酵牛粪生物活性饲料的研究

探究了粪肠球菌发酵牛粪生物饲料的工艺条件,以活菌数为检测指标,在接种量、料水比、发酵时间、发酵温度单因素试验基础上,采用响应面实验法对接种量、料水比、发酵温度条件进行优化。研究结果表明,饲料最佳发酵工艺条件为:接种量14%、料水比62%、发酵温度34℃,发酵时间120h,饲料活菌数总数为685×10~8 cfu/g。

微生物菌剂“中科院菌株壹号”在盘山县水稻上的施用效果

为进一步验证微生物菌剂"中科院菌株壹号"的大田应用效果,为其在水稻生产上大面积推广应用提供科学依据,在盘锦市盘山县进行水稻减肥增效示范试验。结果表明:与传统施肥处理相比,施用微生物菌剂优化肥料处理的株高、穗长和单株穗数分别增加12厘米、长1.4厘米、多4穗,产量增加8.1%,节省成本38.8元/亩,减少化肥用量47.42%。施用微生物菌剂优化肥料可以减肥增效并提高水稻产量。

水稻秸秆预处理技术研究进展

水稻秸秆是一种重要的可再生资源。但是由于水稻秸秆的特殊结构导致其较难以降解。通过预处理可以提高水稻秸秆的可降解性。本文综述了当前水稻秸秆预处理技术,主要介绍几种常见的秸秆预处理方法,及其优缺点,包括物理处理、化学处理、生物处理和不同方法联合处理等。重点阐述生物处理法的机理及相关降解菌剂。期望为水稻秸秆资源的综合利用提供理论依据和技术支持。

工业生物发酵过程模拟：进展与发展趋势

工业生物发酵是工业生物技术规模化生产必需的基本操作单元。对微生物细胞及其反应器进行数学模拟将有助于加深对发酵过程的理解,也将为新的合成生物构建提供解决策略。文中对工业发酵系统的特点、数学模拟的发展历史、数学模型的分类和特点、用途等作了深入阐述,并展望了全发酵系统模拟的发展趋势。

基于应用场景的微生物组工程化策略

微生物组在工业、农业、环境、健康等多个领域有巨大的应用潜力,如何构建高效稳定的微生物组,并通过工程化将其应用至各个领域是当前研究的重点和难点。总结分析微生物组的构建策略,以促进微生物组在不同场景下的工程化应用。首先根据应用需求将微生物组的应用场景分为封闭系统、半封闭系统和开放系统,然后回顾了在3种系统中已有的微生物组构建策略,特别分析了其特点和局限,最后根据不同系统的特点,结合实际应用的经验反馈,针对性地提出了微生物组的构建策略。在封闭系统中,主要利用“自下而上”的方法合成微生物组,对微生物个体信息要求较高,对微生物组的效率要求较高;在半封闭和开放系统中,同时利用“自上而下”和“自下而上”的方法构建微生物组,对微生物组的稳定性和安全性要求较高。在不同应用场景中,构建微生物组的策略和侧重点不同,应根据实际情况选择合适的策略构建高效的微生物组。

利用原生质体融合技术选育淀粉发酵产DHA的新型裂殖壶菌

以生产DHA的裂殖壶菌(Schizochxtrium)B4D1和黑曲霉(Aspergillus niger)CGMCC 3.316为出发菌株,利用原生质体融合技术选育可以利用淀粉发酵生产DHA的新型裂殖壶菌。用裂解酶制得了两亲本的原生质体,通过研究两亲本培养时间、培养方法、酶解时间等条件对原生质体产量影响的基础上,以PEG介导进行了原生质体的融合,最终确定了原生质体融合最佳条件为40%的PEG6000,融合温度30℃,融合时间为10 min,在此条件下融合率可达1.9%。通过比较菌落外观、颜色、形态以及分离培养筛选获得了一株利用淀粉裂殖壶菌融合子。经过RAPD验证表明B4D1与CGMCC 3.316发生了重组,融合菌株表达了更多源于B4D1的遗传信息。

高效液相色谱法测定镇江香醋醋酸发酵过程中果糖和葡萄糖含量

建立了果糖和葡萄糖的高效液相色谱(HPLC)分析方法,并用于镇江香醋醋酸发酵过程中单糖含量的分析。分析条件:醋醅浸出液用C18固相萃取小柱进行预处理,以Cosmosil Sugar-D作为分离柱,乙腈∶水(78∶22,v/v)为流动相,柱温35℃,流速1.0 mL/min,示差折光检测器进行检测。结果表明,该方法具有良好重复性和准确度,平均加标回收率为96.28%～96.69%。该研究结果为食醋酿造过程中果糖和葡萄糖含量的定量分析提供了一种高效快速的测定方法。

提高雨生红球藻细胞密度发酵工艺的优化研究

雨生红球藻细胞培养密度对于虾青素高含量具有重要影响。通过单因素试验考察碳源乙酸钠、pH值、接种量等因素的影响;对发酵工艺的培养时间、碳源乙酸钠含量、初始pH值和接种量4个因素采用L9(34)正交法进行优化试验;对培养基中4种植物激素3-吲哚丁酸(3-indolebutyric acid,3-IBA)、2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)、萘乙酸(1-naphthylacetic acid,NAA)、6-苄氨基嘌呤(6-benzyl aminopurine,6-BA)的添加量进行优化试验。试验结果表明:优化后的发酵工艺为培养时间11 d、接种量30%、初始pH7.5、乙酸钠添加量10 mmol/L,添加植物激素可以提高细胞密度,激素3-IBA、2,4-D、NAA、6-BA的最优添加量分别为0.5、0.1、0.01、0.1 mg/L。优化后雨生红球藻的细胞密度可达1.17×10^6个/mL,比优化之前提高28倍。

改性阳离子型淀粉絮凝剂的研究进展

主要从改性阳离子型淀粉絮凝剂的原料来源、改性机理、制备方法、絮凝机理、絮凝效果影响因素、阳离子淀粉评价指标等几个方面的研究进展进行综述。其中微波辐射辅助法制备效率高、产品质量稳定,发展前景广阔。简述了阳离子淀粉絮凝剂的主要絮凝原理。综合当前研究,分析了絮凝剂用量、温度、pH值等因素对絮凝效果的影响,提出阳离子度、取代度作为改性阳离子型淀粉絮凝剂的评价指标。指明了复合改性淀粉的合成是现阶段改性淀粉的研究方向和重点。

麦角硫因生物合成研究的新进展

麦角硫因是一种独特的细胞生理保护剂,在食品、饮料、化妆品和医药等行业具有广阔的应用前景。生物合成法是麦角硫因制备方法的研究热点。文中介绍了近年来在麦角硫因生物合成途径的鉴定、生物合成关键酶的挖掘、天然可食用菌种以及高产工程菌的开发等方面取得的新进展,以期从分子层面深入认识麦角硫因生物合成的调控机制,进而利用发酵工程、代谢工程和合成生物学的新技术大幅度提升麦角硫因的生物合成水平。

黄铁矿生物浸出菌群的驯化及其优势物种与功能

【背景】生物浸矿效果与浸矿过程中微生物群落的结构变化密切相关,解析浸矿过程中的微生物群落结构和功能对于进一步认识微生物在浸矿过程中的作用、构建高效菌群具有重要意义。【目的】通过驯化获得稳定高效浸出黄铁矿的微生物菌群,并解析其菌群结构和功能。【方法】以黄铁矿为能源来源将微生物菌群在9K培养基中长期传代转接,对比驯化前后菌群的铁硫氧化能力,利用宏基因组测序结合16S rRNA基因克隆文库对驯化后的菌群进行群落结构解析,通过分化培养实验,探究驯化后菌群中优势微生物在浸出黄铁矿过程中的功能,结合宏基因组功能注释结果分析驯化前后菌群功能基因的变化。【结果】通过为期10代的转接驯化,获得了组成稳定、浸矿功能提升,更加适应黄铁矿浸出环境的微生物菌群。基于宏基因组的结果,驯化后的菌群相对于驯化前,嗜酸硫杆状菌属(Acidithiobacillus)和硫化杆菌属(Sulfobacillus)的比例均上升;16S rRNA基因克隆文库的检测结果显示,驯化后菌群主要由氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans)和耐热硫化芽胞杆菌(Sulfobacillus thermotolerans)这2种微生物组成。驯化后菌群的铁氧化能力提升15.15%,硫氧化能力提升70.86%。对菌群的浸矿效果和组成它的优势种属单独的浸矿效果进行比较,以浸出黄铁矿中总铁的含量计算,驯化后5Biol菌群16 d的浸出率可达81.18%,氧化硫硫杆菌(A.thiooxidans)和耐热硫化芽胞杆菌(S.thermotolerans)单独的浸出率分别为51.86%和37.65%,5Bio菌群的浸矿能力优于组成它的优势种属的单独浸矿能力,说明菌群内优势种属之间可能存在协同作用,使得其浸矿效果达到了单物种不能达到的效果。通过分化培养后菌群组成的变化,判断氧化硫硫杆菌(A.thiooxidans)的主要作用是硫的氧化,而耐热硫化芽胞杆菌(S.thermotolerans)的主要作用是铁的氧化,耐热硫化芽胞杆菌(S.thermotolerans)需要依赖氧化硫硫杆菌(A.thiooxidans)的存在才能发挥铁氧化能力,说明菌群中不同物种可能通过协同合作共同提高了浸出黄铁矿的能力,这与5Biol菌群驯化后嗜酸硫杆状菌属(Acidithiobacillus)和硫化杆菌属(Sulfobacillus)的比例提高、浸矿能力得到增强是一致的。对驯化前后与铁硫代谢相关的功能基因进行分析,发现驯化后菌群铁的氧化主要通过sulfocyanin-like蛋白实现,硫的氧化主要通过sox系统、sor系统和非sox子系统实现。【结论】通过长期驯化传代的方法,可以获得组成稳定、功能强化的高效浸矿菌群。由于长期驯化菌群更加稳定,更容易解析其中不同菌种在执行浸矿功能中的作用。这对高效浸矿菌群的构建具有重要的指导意义。

高效液相色谱法定量分析固态发酵食醋中有机酸的方法优化

优化固态发酵食醋中9种有机酸的高效液相色谱定量分析方法。色谱条件：以C18色谱柱进行分离，流动相为NaH2PO4溶液，流速为0．9mL／min，检测波长为210nm，可在14min内完成检测。在优化的色谱条件下，9种有机酸的检测线性范围较宽，最低检出限为0．02～1．79mg／L，加标回收率为96．02％-104．55％，相对标准偏差0．46％-3．52％。该方法具有灵敏、准确、稳定等优点，可用于固态发酵食醋中有机酸的测定。

白酒窖池中不同部位窖泥挥发性化合物的差异性分析

采用顶空固相微萃取(HS-SPME)与气相色谱-质谱(GC-MS)联用的方法,对泸州老窖50年窖龄窖池中窖壁与窖底窖泥中的挥发性物质进行检测和分析。结果表明,窖泥中共检测到以酯类、醇类、酸类、醛酮类及酚类化合物为主的65种挥发性化合物。窖壁窖泥与窖底窖泥中的醇类、醛酮类以及酚类化合物差异不大,而酸类与酯类化合物无论在种类还是数量上均存在显著差异,其中己酸、己酸丁酯、己酸己酯是窖壁窖泥中的主要特征成分,而窖底窖泥中则含有丰富的己酸甲酯。