新工科背景下生物工程专业实践教学多元协同模式探索——以浙江万里学院为例

针对生物工程专业实践教学存在的问题和现状,该文提出了改革方向并设计了一套实践教学体系,涵盖实习、实训、毕业论文和就业等环节。该体系将企业实习、专业研修和创新创业等实践有机结合,兼顾不同学习层次学生的需求,旨在培养学生的应用和创新能力。实践教学体系的实施有利于促进产学研融合、校企合作,提高教师工程能力,提高学生应用性能力和创新能力,推动新工科背景下生物工程专业应用型人才的培养。该实践教学体系对于其他相关工科专业实践教学也有一定的参考价值。

三文鱼生物保鲜技术应用研究进展

三文鱼是一种口感好、营养价值高且备受消费者喜爱的水产品。然而,在贮藏、加工和运输过程中,三文鱼易受到微生物、内源酶及自身氧化作用的影响,导致品质降低甚至引发安全问题,严重影响了产品的市场流通和经济价值。因此,如何保持其品质成为当前亟需解决的问题。与传统保鲜剂相比,生物保鲜剂因其安全、绿色、无毒无害、易降解等优点,已成为水产品保鲜领域研究的热点。本文从绿色安全的角度综述了不同来源的生物保鲜剂在三文鱼保鲜中的应用研究进展,提出其存在问题及解决方案。从保鲜剂的施加形式入手,展示了多方式联用技术在三文鱼中的应用,并基于生物保鲜技术的研究状况,展示了多方式联用技术在三文鱼中的应用。同时全方位多角度展望三文鱼生物保鲜技术的未来发展前景,以期为三文鱼等水产品产业链发展提供理论参考。

湖羊瘤胃微生物来源的低温葡聚糖酶的表达与功能表征

葡聚糖酶作为添加剂在饲料、食品和纺织工业中具有重要的应用价值。本研究从湖羊瘤胃微生物c DNA中扩增IDSGH5-50基因,通过大肠埃希菌BL21(DE3)进行异源表达,研究重组蛋白rIDSGH5-50的酶学性质和水解产物。结果表明:IDSGH5-50编码690个氨基酸,蛋白质分子量为75.78 kDa,等电点为4.75;重组蛋白rIDSGH5-50的最适反应条件为温度30℃、pH 6.0,且能在4~20℃下保持较高活性(>70%),在pH 5.0~8.0范围内稳定性较高。rIDSGH5-50的活性底物谱分析显示,rIDSGH5-50能催化大麦β-葡聚糖、地衣多糖、罗望子木葡聚糖和魔芋胶,对应的比活性分别为(10.42±0.16)、(7.12±0.08)、(7.03±0.38)、(5.94±0.65) U/mg。薄层色谱分析表明,在rIDSGH5-50催化下,大麦β-葡聚糖主要降解成纤维四糖和纤维五糖,地衣多糖主要降解成纤维三糖和纤维五糖,魔芋胶主要降解成纤维五糖,罗望子木葡聚糖主要降解成聚合度>5的寡糖。本研究报道了一种来自瘤胃球菌属的低温内切β-1,4-葡聚糖酶IDSGH5-50,为饲料、食品酶制剂开发奠定了基础。

在线紫外光直接活化过硫酸钾消解-磷钼蓝分光光度法测定环境水样中总磷的含量

设计并建立了一种在线紫外光直接活化过硫酸钾消解-磷钼蓝分光光度法测定环境水样中总磷含量的系统和方法,并优化验证了系统参数和方法,进行了实际水样的总磷含量测定。水样与过硫酸钾溶液注射混合进入石英螺旋管,紫外光照射活化过硫酸钾消解水样,与抗坏血酸和钼酸铵还原显色后在700 nm处测定吸光度。在石英螺旋管温度为20℃,水样、过硫酸钾、抗坏血酸、钼酸铵流量分别为1.00,0.15,0.06,0.08 mL·min^(-1)的优化条件下,消解率达到97.0%以上,总磷的质量浓度在0.1~5.0 mg·L^(-1)内与吸光度呈线性关系,检出限(3s/k)为0.007 mg·L^(-1)。本方法测定水样的结果与国家标准GB 11893—89进行对比,相对误差为-4.0%~-0.50%。按照标准加入法对湖水样品进行回收试验,回收率为93.0%~100%,测定值的相对标准偏差(n=6)小于3.0%。

葡萄UBP基因家族对非生物胁迫的响应及VvUBP基因功能研究

泛素特异蛋白酶是一个广泛存在于真核生物中且高度保守的基因家族,通过去泛素化作用调节细胞蛋白的各种生理活动。为了系统探究葡萄UBP基因家族功能,本研究运用生物信息学方法对葡萄UBP基因家族成员进行鉴定与分析,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析VvUBPs基因在不同非生物胁迫下的表达模式。结果表明,VvUBP基因家族包括27个成员,编码序列(CDS)长度为594~4 812 bp,编码氨基酸序列长度为197~1 603 aa。系统进化分析结果显示,UBP基因家族可分为8个亚组(GⅠ~GⅧ)。VvUBPs在茎中的表达水平相对较低,VvUBP27、VvUBP10和VvUBP23分别在卷须、花和叶中表达水平较高。外源茉莉酸甲酯(MeJA)处理可显著诱导VvUBP5、VvUBP12、VvUBP18和VvUBP27等4个基因高表达,外源水杨酸(SA)处理可显著诱导VvUBP5和VvUBP19基因高表达。VvUBP15在盐胁迫浓度0.6%时的表达量增加最明显,VvUBP6在弱光胁迫下表达显著下降以及VvUBP25在高温胁迫6 h时增幅最大。综上,VvUBP基因家族成员能够响应不同的非生物胁迫,进而提高葡萄的抗逆性。本研究结果为揭示UBP调控葡萄生长发育和抗逆胁迫机理等提供了科学依据。

高校课程思政模块化教学路径探索--以环境学课程为例

在立德树人工作中,将价值塑造有机地融入能力培养和知识传授之中是目前高等教育工作的第一要务。课程思政是一项系统工程,也是一个循序渐进的过程,需要打破传统教学模式和教学理念,对教学形式和教学内容进行改革和创新,不断探索和挖掘思政元素,并对思政元素进行整合和凝练,由微观到宏观两个层面升华理解和认知,形成大的思政理念。环境学作为环境类专业第一门专业基础课,该课程中蕴含着大量的思政元素,需结合专业教学内容,深入挖掘思政元素,使微观思政元素与教学内容无缝衔接,将理论教学内容与宏观思政理念有机融合,将微观思政元素与宏观思政理念有机统一,提升学生的专业素质和政治素养,实现全方位育人目标。

生物转鼓去除苯乙烯废气的工艺优化及微生物群落分析

在活性污泥中筛出高效复合菌剂用于生物转鼓去除苯乙烯废气。通过单因素实验考察NaCl质量分数、pH、温度、转速和气体流量对生物转鼓去除苯乙烯废气的影响,发现前3者才有显著影响(P<0.05)。进一步对这3种因素进行响应面优化实验,发现温度影响最小,pH影响最大。当pH为7.0、温度为33.46℃、NaCl质量分数为0.97%时,苯乙烯去除率最大,达到96.49%。微生物群落分析表明,生物转鼓中的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria),相对丰度约72%;优势菌属为假单胞菌属(Pseudomonas)和罗河杆菌属(Rhodanobacter),相对丰度分别为34.86%、7.69%。

弱酸性电位水对泡发桃胶微生物多样性的影响

目的探究弱酸性电位水对桃胶泡发阶段微生物群落结构及多样性变化的影响。方法基于高通量测序技术,以泡发期桃胶为研究对象,对弱酸性电位水清洗杀菌前后,其细菌、霉菌、酵母菌以及微生物多样性进行对比分析。结果随着泡发温度的升高,桃胶所需泡发时间越短。弱酸性电位水清洗杀菌后可将桃胶菌落总数降低至原来的43%~55%,具有显著性差异(P<0.05),延长了桃胶的货架期。微生物多样性分析结果显示,桃胶以变形菌门为主,以罗尔斯通氏菌属(Ralstonia)、湖水杆状菌(Aquabacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)为优势菌属。泡发阶段以硫杆菌属(Thiobacillus)和嗜糖假单胞菌(Pelomonas)为优势菌属;经过弱酸性电位水清洗杀菌后,以黄单胞菌属(Xanthomonas)、嗜粘蛋白阿克曼菌(Akkermansia)、埃希氏菌属(Escherichia-Shigella)为主要优势菌属,假单胞菌属等优势腐败菌显著减少(P<0.05),降低了泡发阶段桃胶中优势腐败菌滋生风险。结论本研究全面地展现了桃胶在泡发关键操作单元中微生物多样性的变化,为更好地控制桃胶中微生物的生长提供数据支撑。

浙江饮用水源地浮游动物群落特征及环境响应

2010年1月至2011年10月,对浙江省16个饮用水源地(H1—H8为河网型,K1—K8为水库型)的浮游动物群落进行季节调查。共记录浮游动物优势种(属)21种(轮虫8种、枝角类5种、剑水蚤5种和哲水蚤3种),各类群第一优势种分别为针簇多肢轮虫(Polyarthra trigla)、长额象鼻溞(Bosmina longirostris)、粗壮温剑水蚤(Thermocyclops dybowskii)和汤匙华哲水蚤(Sinocalanus dorrii)。2年间,河网和水库浮游动物平均密度分别为345.2 L-1和199.4 L-1,生物量分别为0.667 mg/L和0.421mg/L。各类群密度百分比例均以轮虫和桡足类无节幼体为主,甲壳动物以剑水蚤为主。经逐步回归分析表明,浮游动物群落密度(生物量)与河网水质因子(P<0.01)之间相关性比水库(P<0.05)更密切,总磷和氨氮分别入选了河网和水库所有有效的回归方程中。通径分析和决策系统分析表明,河网的总磷和叶绿素a含量对浮游动物群落变动具有正效应,溶解氧具有负效应;总磷含量是影响河网群落变动的最重要因子,叶绿素a含量则是影响群落增长最主要的限制因子。河网剑水蚤、无节幼体和轮虫群落的密度(生物量)与水体综合营养指数TLIc密度(TLIc生物量)之间有显著的线性回归关系(P<0.001),无节幼体密度构成了TLIc密度变动的限制因子,轮虫生物量成为TLIc生物量变动的限制因子,而剑水蚤是一类最重要、稳定的水质指示群落,这对于筛选浮游动物群落的一些拓展性监测指标具有重要的参考作用。

浙江滩涂贝类种业科技创新发展及展望

我国拥有1 512 300 hm^(2)沿海滩涂,而滩涂贝类是潮间带滩涂的优势种类,具有生长快、适应性强、环境友好等诸多优点,因此发展滩涂贝类养殖空间广阔、条件优越、潜力巨大。浙江滩涂贝类养殖历史悠久,在养殖技术与模式、人工采苗与育苗、大规格苗种培育、新品种培育等方面具有明显特色和优势,同时在种业科技创新与发展方面面临巨大挑战。本文综述了浙江滩涂贝类养殖产业、苗种生产技术、种质创新与良种创制的历史与现状,围绕经济性状精准测评、育种技术创新、优质抗逆新品种培育、高效扩繁关键技术和装备研发、种业体系建设等方面,提出了未来特别是“十四五”期间滩涂养殖贝类良种创制与种业发展的重点任务。

抑制副溶血性弧菌的乳酸菌筛选鉴定及其生物学特性研究

目的:丰富功能性乳酸菌资源库,寻找具有副溶血性弧菌拮抗能力的优良乳酸菌出发菌株。方法:采用牛津杯抑菌试验筛选具有广谱抑菌潜力的乳酸菌菌株,通过生长代谢性能、胃肠液耐受性能、耐盐性、抗生素敏感性、抑菌谱等指标探讨其生物学特性。结果:以副溶血性弧菌为指示菌,筛选得到6株乳酸菌,经形态学、生理生化、分子生物学鉴定,分别归类于类干酪乳酪杆菌、发酵黏液乳杆菌和植物乳植物杆菌。其中,类干酪乳酪杆菌A1抑菌活性最佳,24 h内菌落总数超过1×10~9 CFU/mL,发酵液pH值稳定在4.1左右,经人工模拟胃液处理2 h后,存活率为54.61%,再经人工模拟肠液处理8 h后,存活率仍可达45.46%,经10%NaCl胁迫处理24 h后,活菌总数>1×10~5 CFU/mL。同时,类干酪乳酪杆菌A1细菌素粗提物对13种致病菌呈良好抑菌活性,具有广谱抑菌潜力,且对8种常见抗生素未见耐药性。结论:筛选得到了能够抑制副溶血性弧菌且生物学特性优良的类干酪乳酪杆菌A1。

复方中草药对中华鳖肠道微生物菌群及非特异性免疫功能的影响

研制一种可提高中华鳖(Pelodiscus sinensis)免疫力的复方中草药,探究其对肠道微生物菌群的调节作用,以为中华鳖病害防治提供参考。将平均体质量为(44.59±9.23)g的100只中华鳖分为两组,对照组投喂基础饲料,实验组投喂含2%(质量分数)复方中草药的饲料,连续投喂42 d。结果显示,两组优势菌门相同,但其所占比例存在差异:实验组中华鳖肠道中软壁菌门、浮霉菌门和乳杆菌属(Lactobacillus)等有益菌群丰度分别是对照组的32、2.25和4.12倍。利用107 CFU·mL^(−1)浓度的嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)攻毒,测定中华鳖血清内的溶菌酶(LZM)、总超氧化物歧化酶(T-SOD)、碱性磷酸酶(AKP)和酸性磷酸酶(ACP)的活性。结果显示,对照组和实验组的T-SOD、LZM、ACP及AKP活性均在第72小时达到峰值,且实验组中华鳖血清中的4种酶在正常状态下及攻毒后的活性几乎均显著高于对照组,除LZM在攻毒12 h后两组差异不显著外。研究表明,复方中草药可有效优化中华鳖肠道微生物菌群结构,具有一定的免疫增强效果,应用前景良好。

食品级微生物发酵中药研究进展

食品级微生物发酵中药是对传统中药炮制的传承和发展。中药经食品级微生物发酵后有效成分提取率提高、药效增强、毒副作用降低,还具有改善口感、节约资源等优势,在养殖、医疗保健、化妆品等领域拥有广阔的研究和应用前景。本文综述食品级微生物发酵中药相关研究进展,主要从发酵技术、菌种选育和药食同源性中药的角度分析发酵对其协同效应、口感等产生的影响,并总结在不同领域的应用,为后续中药的研发提供参考。

缢蛏生物钟基因Tim的鉴定、昼夜表达模式及对性激素分泌的影响

Tim(Timeless)是继Per基因发现后的第2个核心生物钟基因,在动物繁殖调控中发挥重要作用。为探讨生物钟基因Tim对缢蛏夜间产卵的调控作用,本研究克隆了缢蛏Tim基因的cDNA全长序列并进行序列分析,利用qRT-PCR和免疫荧光技术研究了Tim基因/蛋白在不同组织中的昼夜表达模式,并用siRNA干扰技术初步研究了Tim基因对性激素分泌的影响。结果显示,缢蛏Tim基因开放阅读框序列为3 090 bp,编码1 029个氨基酸,具备3个保守结构域(TIMELESS superfamily、TIMELESS_C和FIil);Tim基因在缢蛏各个组织中均有表达,其中在肝胰腺、水管、卵巢、精巢中的表达水平较高;Tim基因在卵巢和精巢中呈现昼夜规律性表达,均在白天12:00–18:00较高,夜间00:00–06:00较低;Tim蛋白主要定位在肝胰腺的肝细胞、水管末端的上皮细胞、卵巢的成熟卵母细胞及精巢的精子细胞中,且在卵巢和精巢中的阳性信号均是白天12:00稍强于夜间00:00;siRNA干扰后,Tim基因在精巢、卵巢中的表达量均在干扰后第3-7天显著下降(P <0.05),而精巢中睾酮和卵巢中雌二醇含量均在干扰后第1-9天极显著下降(P <0.01)。由此可见,Tim基因/蛋白在精巢和卵巢中的表达均呈昼夜规律性变化,并且其被干扰后性激素含量显著降低,推测Tim基因可能通过介导性激素的分泌进而调控缢蛏夜间产卵过程。本研究初步探讨了缢蛏生物钟基因Tim的昼夜表达模式及其对性激素分泌的影响,将对深入解析贝类产卵机制和优化工厂化育苗技术具有重要应用价值。

氧化石墨烯对水泥基材料力学性能的影响及分子动力学模拟

通过力学性能试验及扫描电镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)等测试手段研究氧化石墨烯(GO)对水泥基材料力学性能及微观结构的影响。结果表明:相对于空白试样,掺量为0.02%的GO能够明显提高水泥净浆试块早期的抗压、抗折强度;同时,GO的掺入改变了氢氧化钙(CH)晶体的聚集状态,细化了CH晶体尺寸,使水泥石结构更加致密。为了从原子/分子层面探究GO对水泥水化反应的影响机理,采用分子动力学模拟软件Materials Studio(MS)模拟水泥水化产物CH在GO表面的移动和聚集状态,以及掺入GO前后CH力学性能的变化。模拟结果显示:随着水化反应的进行,钙离子与氢氧根离子向着亲水含氧基团位点处移动,逐渐聚集在GO分子周围,加速CH晶体的形成;掺入GO后,CH微观结构模型的杨氏模量相比未掺入GO的模型提高了26.9%,说明GO能够有效提升CH水化产物的力学性能。模拟结果与力学和微观性能试验结果具有较高的吻合度。

穿刺协同乙醇预处理对胡萝卜片热风干燥特性的影响

干燥效率低导致的能耗高、品质劣变是果蔬热风干燥加工面临的严峻挑战。为改善胡萝卜热风干燥特性,该研究以横切和纵切方式获得的胡萝卜片为研究材料,对其进行穿刺(perforation pretreatment,PT)、乙醇浸渍(alcohol pretreatment,AT)和穿刺协同乙醇浸渍预处理(perforation synergistic alcohol pretreatment,PAT)。研究发现:同未预处理的胡萝卜片相比,PT、AT和PAT预处理技术的应用均显著提高了胡萝卜有效水分扩散系数及热风干燥速率,并将干燥时间缩短10.61%~50.00%,其中PAT样品干燥时间最短。相同预处理方式下,纵切的胡萝卜片相比于横切表现出较高的有效水分扩散系数、较快的干燥速率及较短的干燥时间。进一步,提出了PAT预处理具有较高干燥效率的“三重奏机制”:预脱水降低干燥负荷、毛细管流促进水分传质、细胞通透性的增强降低水分传质阻力。在品质方面,PAT预处理显著(P<0.05)改善了纵切胡萝卜片的体积收缩、复水性、色泽、总类胡萝卜素和抗坏血酸含量、抗氧化活性及风味等品质特性。因此,为高效获得品质相对较优的脱水胡萝卜,可在其纵向切片后进行PAT预处理。该研究为改善胡萝卜热风干燥提供了一种简单有效的预处理技术,同时也为其他果蔬提质、增效、节能干燥提供参考。

常见食源性病原菌的快速检测技术研究进展

食源性病原菌广泛存在于自然环境中,可通过肉类、海产品、奶制品等多种媒介传播,引起食源性疾病的发生。目前检测食源性病原菌的方法主要以平板培养辅以生化鉴定和血清型鉴定为主,检测的周期较长,效率较低,因此建立快速、精准的食源性病原菌检测方法对常见病原菌的现场检测及疾病的快速诊断尤为重要。本文对近年来常见食源性病原菌的快速检测方法进行了概述,主要包括免疫学检测手段、分子生物学检测方法和生物传感器检测技术,比较其优缺点,着重介绍了可以实现现场检测与实时检测的新兴技术:核酸-微流控检测技术,以期为常见食源性病原菌的预防与检测提供相关理论参考。

不同解冻及加工方式对植物基培根的品质影响研究

该研究对大豆植物基培根在不同的解冻(流水、静水、微波、常温解冻)和加工方式(蒸制、烤制、煎制)处理后的营养和品质变化及其影响进行了分析和研究。结果表明,在解冻方式中,微波解冻对植物基培根品质影响最大,其解冻后的样品脂肪含量(1.43%)显著高于其他组,亮度L^(*)值(31.78)和黄蓝b^(*)值(15.69)显著低于其他组,且微观结构与其他组差异较大,呈无序多孔状。在加工方式中,蒸制对植物基培根的影响程度最小,煎制与烤制对植物基培根的营养成分和质构影响较大,蒸制处理后的样品水分活度(68.09%)显著高于其他组,蛋白质含量(2.75%)显著低于其他组,其硬度、弹性和咀嚼性均与其他组形成显著性差异。该研究内容可以为后续植物基培根的生产加工提供建议。

马面鱼皮明胶制备及其特性研究

为探究酸碱浸泡浓度对鱼皮明胶质构特性的影响,本研究以马面鱼皮为原料,采用酸碱法制备马面鱼皮明胶(GNS),比较其与传统猪皮明胶(GPS)在结构组成和特性方面的差异。结果表明,酸碱浓度对马面鱼皮明胶质构特性的影响明显,当氢氧化钠和乙酸的浓度分别为0.10、0.15 mol·L^(-1)时,马面鱼皮明胶得率(9.70%)、硬度(1.78 N)、内聚性(0.81)、弹性(3.61 mm)和咀嚼性(5.17 mJ)达到最佳。氨基酸分析结果表明,两种明胶氨基酸组成相似,但马面鱼皮明胶中亚氨基酸含量为18.99%,略低于猪皮明胶(23.28%),导致其质构性质稍差于猪皮明胶;十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)结果显示,马面鱼皮和猪皮明胶的分子量分布相似;马面鱼皮明胶的紫外光谱、红外光谱和荧光光谱均与猪皮明胶类似,符合I型胶原蛋白特征。酶促凝胶特性结果显示,马面鱼皮明胶可在谷氨酰胺转胺酶(TG)作用下迅速交联形成热不可逆凝胶,质构性能得到改善。本研究为提高马面鱼皮的综合利用程度及制备高性能的鱼皮明胶奠定了基础。

水稻泛素连接酶D3与抗病相关蛋白VOZ2的互作分析

多蘖矮秆基因dwarf-3(D3)是水稻独脚金内酯信号转导过程中的重要节点基因,拟南芥中的MAX2基因与D3同源,且MAX2参与拟南芥的抗病防卫反应。本研究以水稻泛素连接酶D3为诱饵进行酵母双杂筛库,发现水稻抗病相关蛋白维管植物单锌指蛋白VOZ2与D3存在潜在的相互作用。通过酵母双杂交试验证实,D3与VOZ2存在互作。通过荧光定量PCR证实,接种水稻白叶枯病菌后,VOZ2基因在转录水平上的表达受到显著诱导。利用水稻原生质体开展的亚细胞共定位实验发现,D3与VOZ2共定位于细胞核。双分子荧光互补实验发现,D3与VOZ2在烟草叶肉细胞的细胞核和细胞质均产生较强的荧光,进一步证实了D3与VOZ2的相互作用。研究结果为进一步探究D3和VOZ2在水稻抗病防卫反应中的功能与分子机理奠定了基础。