甘蔗渣的碱催化甘油水溶液预处理

建立了一种木质纤维素的碱催化甘油水溶液预处理方法以期选择性分离组分和提高底物的可酶解性。实验确定了碱催化甘油水溶液预处理甘蔗渣的条件为:温度180℃、NaOH添加量7%、反应时间45 min以及甘油水溶液浓度80%。在该条件下,甘蔗渣的纤维素和半纤维素保留率分别为93.0%和83.4%,而木质素脱除率接近80%,达到了理想的组分分离效果。预处理后底物(20 g/L)在CTec2酶载量10 FPU/g干基下水解72 h酶解率为79.6%,表明预处理后底物具有较好的可酶解性。利用现代分析技术解析了甘蔗渣预处理前后的组成结构演变规律,初步探明了碱催化甘油水溶液预处理有效提升生物质原料可酶解性的原因。

高产莫能菌素肉桂地链霉菌的透明颤菌vgb基因异源表达

肉桂地链霉菌(Streptomyces cinnamonensis)发酵产生的聚醚类抗生素莫能菌素(Monensin)因其环保且高效的特性而被广泛应用在医药、农业等领域,但莫能菌素实际生产中普遍的低氧条件严格限制了肉桂地链霉菌发酵莫能菌素水平。该文在前期整合表达莫能菌素生物合成基因簇中途径特异性正向调控基因(monH、monRⅡ)基础上,尝试通过异源整合表达透明颤菌血红蛋白基因vgb,以期通过改善菌株摄取溶氧能力来提高莫能菌素产量。结果显示,在40 mmol/L Ca^(2+)、供受体菌比例100∶1和培养18 h覆盖抗生素条件下,接合转移效率提高3倍;成功将基因vgb与莫能菌素生物合成途径特异性调控基因monH/monRⅡ进行串联整合,得到工程菌2110-monH-vgb和2110-monH-monRⅡ-vgb,其摇瓶生物量在高限氧条件下稍有提高(6%),但发酵效价分别较异源表达前提高18.0%和21.3%;后者在5 L罐水平生物量较异源表达前略有提高,发酵效价高达11.5 kU/mL,较出发菌提高47.3%。通过优化遗传操作系统并用于肉桂地链霉菌发酵产莫能菌素基因工程改造,成功获得有效提高莫能菌素发酵效价的vgb异源串联整合表达菌,为其后续的工业应用奠定基础。

多杀菌素生产菌的复合诱变选育及发酵优化

生物农药多杀菌素的发酵水平限制了其产业化发展。为了提高多杀菌素产量,以刺糖多孢菌T1(Saccharopolyspora spinose T1)为出发菌,通过常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)诱变和硫酸二乙酯(diethyl sulfate,DES)诱变,并以链霉素和鼠李糖作为筛选因子结合微孔板培养进行筛选,获得高产菌株S.spinosa F5;发酵后其多杀菌素产量为572.3 mg/L,比出发菌提高35.9%;通过单因素实验和响应面实验确定柠檬酸钠、异亮氨酸的最适添加量分别为0.46、0.10 g/L,豆油的最适添加体积分数为1.77%,此时多杀菌素产量为707.2 mg/L。在5 L发酵罐中进行分批发酵,发酵240 h产量接近800 mg/L;进一步分批补料发酵264 h,多杀菌素产量达1175.5 mg/L。结果表明,ARTP和DES复合诱变育种及添加外源诱导物可以显著提高多杀菌素产量。

混合菌株固态发酵玉米皮生产饲料蛋白

以玉米皮为基本碳源,通过单因素试验和正交试验,对康宁木霉和假丝酵母混合固态发酵生产饲料蛋白进行了研究。以提高木聚糖酶活和真蛋白含量为主要目的,优化得到最佳培养条件为:麸皮25 g/dL,玉米皮75 g/dL,初始固液比为1:1.5,酵母接种体积分数为10%,30℃培养7d。在此条件下,最终得到的产品的木聚糖酶活力为1 300 IU/g左右,真蛋白含量达到20%以上。

木质纤维素糖平台基质组成结构的分析表征技术研究进展

纤维质原料复杂的理化组成和多级结构的致密不均一性,以及不同种属原料经不同方法预处理后的基质差异性,导致了分析检测问题的复杂性。当前的一系列研究资料显示,借助现代分析表征技术全方位多尺度地解析天然植物细胞壁组成结构、预处理后组成结构变化和酶解时底物-酶构效关系等,已经成为普遍利用的技术手段。本文首先综述一些代表性仪器分析方法(扫描电镜、傅里叶红外、X射线衍射和核磁共振)用于表征木质纤维素原料预处理前后组成结构变化和比较不同方法预处理效果的研究状况,然后对新近出现的一些分析表征技术(原子力显微镜、原位原子显微镜、多尺度显谱和时实相关成像)和用于研究预处理及酶解时基质动态变化情况进行叙述,最后对预处理和酶解领域获得的进展进行了总结,并对未来木质纤维素原料预处理及其酶解研究趋势进行了一些展望。

啤酒酵母发酵产有机酸的初步研究

利用高效液相色谱技术,对通风发酵过程中的啤酒酵母细胞的胞外、胞内6种有机酸含量的动态变化进行了定性定量跟踪检测.研究结果表明,通风培养的酿酒酵母代谢产酸时,细胞胞外、胞内有机酸的动态变化存在差异性,胞外有机酸含量远大于胞内含量;酵母细胞对有机酸代谢存在着精确保守性和经济效能性,在发酵后期阶段(>84 h),大部分有机酸含量逐步降低;发酵终点时,胞外、胞内乳酸、苹果酸含量较高.

非离子表面活性剂对木质纤维素酶解的促进作用

纤维素酶单位酶活力较低、酶用量较高及酶自身易失活等因素依然是木质纤维素工业生产能源和生物基产品的瓶颈性问题。本文尝试在木质纤维素基质水解时添加一些非离子型表面活性剂以减少纤维素酶用量,并对这些非离子型表面活性剂促进酶解效率提高的原因进行了初步探讨。研究发现,添加非离子性表面活性剂能提高木质纤维素的酶解,添加浓度为0.05 g/g底物,常压甘油自催化预处理麦草经过添加两种非离子表面活性剂Tween-80和PEG 6000后葡萄糖产量分别可提高20%左右;非离子表面活性剂对不含木质素的原料酶解产糖也有较大的提高,以滤纸为底物时葡萄糖产量提高近90%,以微晶纤维素为底物时分别提高70%以上;添加非离子表面活性剂使得酶解体系中扩散系数k升高,异相反应效率提高,酶促反应动力学Km值明显减小,显著提高底物对纤维素酶的亲和力。

植物/微生物源活性蛋白协同纤维素酶水解木质纤维素的研究进展

综述了微生物源活性蛋白(水解酶和酶促因子)和植物源活性蛋白(水解酶和酶促因子)分别应用于木质纤维素-糖平台的研究进展,总结了植物/微生物源活性蛋白协同纤维素酶水解木质纤维素的作用机制,并对由植物/微生物源活性蛋白组合构建经济高效的纤维素酶水解体系进行了展望。

木质纤维素原料的高沸点有机溶剂预处理

针对小分子有机溶剂预处理时存在的不足,该文对高沸点有机溶剂预处理木质纤维素以提高其可酶解性进行了探索。以常见高沸点有机酸和醇进行汽爆麦草预处理时发现,酸比醇类的预处理作用强,但选择性没有醇类好;高沸点醇类在高温预处理汽爆麦草时,它的酶解率比低温时显著提高,由27%～35%提高为48%～54%,但纤维素明显发生降解,高沸醇预处理后纤维素含量为原汽爆麦草相应的85%～90%,其中甘油预处理选择性最好;原麦草经常压甘油预处理(T≥200℃)后纤维素保留在90%以上,基质酶解率可达70%。通过实验最终寻找到一种适合于构建常压有机溶剂预处理的高沸点溶剂-甘油,为构建新型有机溶剂预处理方法提供了希望。

啤酒酵母发酵产有机酸的生理代谢机制

以微波破壁和高效液相色谱法,对通风发酵过程中的啤酒酵母细胞胞外、胞内六种有机酸含量的动态变化进行了跟踪检测。研究结果表明,酵母细胞对一部分有机酸有着非常亲缘性的代谢途径和生理机制;柠檬酸等某些有机酸在酵母细胞衰老凋亡时作为碳底物代谢,存在着非常严格的精确保守性、经济效能性调控机制。

金属离子对双乙酰代谢影响的初步研究

通过在酿造麦汁中添加不同浓度的无机盐 ,从酵母生长代谢的营养环境角度来研究Na+ ,K+ ,Mg2 + ,Ca2 + 等离子对啤酒酵母生长代谢过程中双乙酰的影响。研究结果表明 ,在啤酒工业的酿造麦汁中适当调整Na+ ,K+ ,Mg2 + ,Ca2 +

离子对啤酒酵母代谢产酸的影响

在离子型培养基中分别添加6.804,13.610,27.216 g/L的KH2PO4以及66.39,138.75,277.4 mg/L的CaCl2,对通风发酵过程中的不同K+、Ca2+浓度影响啤酒酵母代谢产6种有机酸含量的动态变化进行了跟踪检测。研究结果表明,K+、Ca2+可能通过作用于酵母细胞膜上的膜蛋白或调控生理代谢网络中代谢流相关的酶,从而使不同的K+、Ca2+浓度影响啤酒酵母响应产酸的峰值和峰值响应时间;在通风发酵过程中,啤酒酵母代谢产乳酸较多(多达8.3 mg/mL),产琥珀酸较少(不超过250μg/mL);发酵终点时,随K+、Ca2+浓度增大,啤酒酵母代谢产酒石酸和琥珀酸等含量减少。

国产主要东北大麦和华东大麦热稳定蛋白的比较

大麦热稳定蛋白的含量及组成对啤酒泡沫的形成和稳定均具有重要的作用。利用Bradford法和SDS-PAGE电泳技术对国产东北大麦和华东大麦发芽过程中热稳定蛋白的含量及组成进行了分析和比较,结果显示,两地区间大麦的热稳定蛋白含量及组成存在明显差异,为改良国产大麦的种植及蛋白构成提供借鉴。

植物基生物质原料的复合酶协同水解

木质纤维素类生物质复杂的理化组成和多级结构不均一性,是阻碍其经济高效水解产糖的关键。尽管辅助一些经济有效的预处理手段,但单一纤维素酶实现木质纤维素-糖转化依旧难以跨越酶解成本过高的障碍。综述了由纤维素酶和辅助酶(外源性水解酶)组成的复合酶在饲料工业、淀粉加工工业及其副产物附加值提取等方面的研究和应用情况,并对复合酶在木质纤维素-糖平台的未来发展进行了展望,为未来的纤维质生物炼制在提高酶解效率和降低酶解成本方面提供一种新思路。

提高麦草可酶解性的常压甘油自催化预处理

针对小分子有机溶剂预处理时存在的缺陷,尝试高沸点甘油预处理木质纤维素以提高其可酶解性的研究。通过对预处理时一些关键参数进行初步优化,获得适宜预处理条件为:质量分数70%甘油溶液、液固比(麦草与甘油水溶液的质量比)20、蒸煮温度230℃和保温1 h;麦草纤维素保留率约92%,木质素脱除率达74%;常压甘油自催化预处理麦草在纤维素酶5FPU/g干底物时4,8 h纤维素酶解转化率为41.3%。结合电镜观察和红外光谱分析,初步认为常压甘油自催化预处理通过脱除木质纤维素原料中不利于纤维素酶解的组分及打破其致密不均一结构,从而提高了木质纤维素的可酶解性。

生物化学实验的改革探索与教学实践

深入研究生物化学实验课的教学规律对培养学生的实践动手能力和创新精神具有重要意义。不少论文准确地指出了目前教学中存在的问题并给出一些见解性改进措施,但分享卓有成效的探索性经验文章相对较少。因此,本文在分析目前高校生物化学实验教学普遍存在共性问题的基础上,分享作者们在多年教学中一些改革性尝试和教学效果,最后对课程的进一步改革提出见解。

离子与啤酒酵母生理代谢相关性的初步研究

从啤酒酵母厌氧发酵的营养环境角度来研究Na+、K+、Mg2+、Ca2+ 等在啤酒酵母生长代谢过程中的动态变化以及在其影响下酵母主要生长参数的变化趋势,并初步分析了离子与啤酒酵母生理代谢的相关性。结果表明:离子的动态变化表现出阶段性,而且这种阶段性变化因离子之间的协同作用而表现得更加明显;离子与啤酒酵母生理代谢存在着相关性,如pH、降糖和总酸等的变化趋势,这种相关性因酵母营养环境中离子种类和含量不同而存在差异。

可再生资源公选课程的教学实践与思考

校级公选课是高校面向各专业学生开设、由学生自由选择的课程,是拓宽学生知识面,提高学生综合素质的重要手段,也是实现文理渗透,增强学生就业竞争力和就业后工作适应能力的重要渠道。文章介绍江南大学开设可再生资源公选课的情况,并对该门公选课的讲授效果进行分析总结,最后结合实践对公选课的教学方法和方式提出一些看法和建议。

响应面法优化康宁木霉产纤维素酶固态发酵培养基

采用响应面法试验设计,对康宁木霉(Trichoderma konigii)固态发酵玉米皮生产纤维素酶的条件进行了优化,并建立了纤维素酶随麸皮添加量、物料初始水分质量分数和pH值变化的二次回归方程。利用该方程探讨了各因子对纤维素酶的影响。结果表明,各因子对纤维素酶的影响顺序为:物料初始水分质量分数>麸皮添加量>pH值,各因子间交互作用不显著。结合单因素实验,最终确定适宜的发酵条件为:麸皮添加量24.4 g/dL;营养液添加量:1.0 g/dL硫酸铵,0.05 g/dL磷酸二氢钾,0.1 g/dL硫酸镁,0.2 g/dL乳糖;初始水分质量分数58.6%;pH 5.5。在此条件下发酵120 h,滤纸酶活达到11.3 IU/g,较未优化前提高了2.9倍。

啤酒酵母生理代谢过程中钠、钾、镁、钙离子含量变化的跟踪检测

采用空气 -乙炔火焰原子吸收光谱法分别测定了啤酒酵母发酵液中的Na+、K+、Mg2 +、Ca2 +离子动态变化中的含量 ,用La3 +盐消除P对Ca2 +的干扰 ,以Sr2 +盐作为Na +、K +的消电离剂。本实验室采用配制培养基 ,通过对不同种类及不同发酵阶段培养的发酵液样品进行测定 ,以研究在啤酒酵母生长代谢过程中Na +、K +、Mg2 +、Ca2 +离子代谢动态变化。方法的Na +、K +、Mg2 +、Ca2 +相对标准偏差 (RSD)分别为0.31 % ,0.73 % ,1.78 % ,0.28 % ;样品加标回收率为98 %～107 % ;检出限 :Na +为0.159mg/L ,K +为0.789mg/L ,Mg2 +为0.039mg/L ,Ca2 +为0.029mg/L。该方法简便快速 ,具有很好的精密度。