电流刺激对钝齿棒杆菌厌氧条件下代谢通量分布的影响

研究电流刺激对钝齿棒杆菌厌氧发酵特性的影响,结果显示电流刺激对葡萄糖的代谢及琥珀酸合成具有显著促进作用。当施加-5 mA电流时,与0 mA(对照组)相比,葡萄糖消耗速率提升了27.4%,发酵液中琥珀酸质量浓度增加了109.4%,琥珀酸产量增加了62.5%,磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway,HMP)的代谢流量增加了150.6%,胞内NADH/NAD+值增加了30.8%。代谢通量计算及关键酶基因表达水平分析结果表明,6-磷酸葡萄糖节点是影响琥珀酸产量的关键节点。电流刺激导致6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因与磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因表达水平上调、HMP与琥珀酸合成途径代谢流量增加,是琥珀酸产量升高的主要原因。本研究结果可为发酵工程与电化学学科的进一步交叉融合提供技术参考。

响应面法优化半纤维素酶提取梨渣中可溶性膳食纤维工艺

以砀山梨渣为原料,采用半纤维素酶水解法从梨渣中提取可溶性膳食纤维,并利用响应面法优化其提取条件。通过单因素试验考察液料比、酶添加量、酶解温度和酶解时间对可溶性膳食纤维提取率的影响。在单因素试验基础上,采用响应面法,利用Box-Behnken试验设计,对酶解工艺中各影响因素进行优化。结果表明,半纤维素酶水解法提取梨渣可溶性膳食纤维的最适提取工艺条件为:液料比13∶1(m L/g)、酶解温度58℃、酶解时间5 h、酶添加量35 U/g。在该条件下可溶性膳食纤维的提取率为15.21%,与理论值相差1.1%,表明实测值与理论值之间具有良好的拟合度。梨渣可作为一种优质膳食纤维的原料,半纤维素酶能有效用于梨渣中膳食纤维的提取。

小茴香精油的提取工艺研究

利用索氏提取工艺进行小茴香精油提取。结果表明,索氏提取法提取小茴香精油中影响因素的排列顺序为:提取温度>提取时间>料液比。最佳提取条件为提取温度为90℃,提取时间为2 h,料液比为1∶20 g/mL,在此条件下精油得率为7.74%。

“生物化学”一流课程建设探索

以“生物化学”校级一流课程建设为目标,坚持以学生发展为中心,不断用先进的教学理念指导课程建设。通过推进教学团队建设、强化思政引领、优化教学内容和设计、丰富教学方法、改革考核方式和加强学习通在线教学资源建设等措施,初步探讨了“生物化学”一流课程建设。

钝齿棒杆菌产乳酸与琥珀酸的代谢调控

为实现利用钝齿棒杆菌厌氧发酵联产乳酸和琥珀酸,在代谢通量计算的基础上,利用NaHCO3对钝齿棒杆菌厌氧发酵产乳酸与琥珀酸进行调控。NaHCO3浓度由0mmol/L增加到100mmol/L时,葡萄糖的消耗速率达到了69.14mmol/(L·h),增加了130%,乳酸累积浓度也由184.10mmol/L上升到400.92mmol/L。NaHCO3浓度为200mmol/L时,琥珀酸累积浓度达到128.05mmol/L,是NaHCO3为0mmol/L时的9.2倍。乳酸和琥珀酸的总酸产量为1.9mol/mol。酶活分析表明,NaHCO3对磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)有激活作用。NaHCO3浓度为100mmol/L时,PEPC酶活力上升到1.242U/mg,使磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)流向C4途径的碳流量增加2倍。代谢通量分析表明C4途径是钝齿棒杆菌产琥珀酸的主要途径,经由C4途径产生的琥珀酸占整个琥珀酸产量的96%。研究结果表明加入NaHCO3能调节乳酸和琥珀酸的产量,为利用钝齿棒杆菌厌氧发酵联产乳酸和琥珀酸提供了数据支持。

氧化还原电位调控对钝齿棒杆菌代谢通量分布的影响

研究不同氧化还原电位对钝齿棒杆菌厌氧发酵特性的影响,并对菌株的代谢通量分布特征进行了分析。结果表明,氧化还原电位由-56 m V降为-400 m V时,发酵液中琥珀酸质量浓度由14 g/L上升为20.2 g/L,乳酸质量浓度由44.9 g/L下降为35.2 g/L。代谢通量分析结果表明,降低氧化还原电位对6-磷酸葡萄糖与磷酸烯醇式丙酮酸节点处的代谢流分布影响显著。氧化还原电位为-400 m V时,胞内戊糖磷酸途径(pentose phosphate pathway,HMP)代谢通量与-56 m V相比增加了1.74倍,由磷酸烯醇式丙酮酸流向C4途径的代谢通量与-56 m V相比增加了78%,琥珀酸通量由31.73 mmol/(L·g·h)增加到56.53 mmol/(L·g·h),乳酸代谢通量由159.73 mmol/(L·g·h)下降为133.50 mmol/(L·g·h)。研究结果表明6-磷酸葡萄糖与磷酸烯醇式丙酮酸节点是影响钝齿棒杆菌厌氧发酵产琥珀酸的关键节点,为后期通过菌种改造以调节乳酸和琥珀酸的生成比、实现乳酸与琥珀酸联产奠定了基础。

钝齿棒杆菌乳酸脱氢酶基因敲除载体构建

乳酸脱氢酶催化丙酮酸生成乳酸是钝齿棒杆菌厌氧发酵产乳酸的关键酶。文章以构建乳酸脱氢酶基因敲除载体为目的,通过在乳酸脱氢酶基因片段中的EcoRV酶切位点插入卡那霉素抗性基因的方法构建钝齿棒杆菌乳酸脱氢酶基因敲除载体。结果显示,成功扩增并克隆到乳酸脱氢酶基因与卡那霉素抗性基因,质粒聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)与酶切结果显示,卡那霉素抗性基因准确插入到乳酸脱氢酶基因中的EcoRV酶切位点,钝齿棒杆菌乳酸脱氢酶基因敲除载体构建成功。

生物工程专业课程设计初探

专业课程设计是生物工程方向学生实践教学环节的重要组成,学生通过课程设计可以将理论与实践紧密结合,对培养学生综合运用所学理论知识和工程能力具有重要作用。文章探讨了一些旨在提高课程设计教学质量的措施,为探索课程设计教学环节的改革措施提供了参考。

银鱼蛋白脱腥工艺研究

银鱼蛋白质含量丰富,营养价值高,但水解液腥味较重。以银鱼为原材料,用酶解法得到银鱼蛋白水解液,用酵母发酵方法对其进行处理,以TBA值和感官评分为指标,采用单因素与正交实验优化脱腥工艺,经比较发现,酵母发酵法去腥效果较好,脱腥的较适工艺条件为:酵母粉添加量7 g/L,发酵时间1.5 h,发酵p H为5,发酵温度为35℃,此条件下的TBA值为0.141,腥味基本去除。

八公山腐乳酿制过程中毛霉和根霉的前期发酵比较研究

八公山腐乳前期发酵工艺对其总体风味具有重要影响,围绕腐乳酿制中常用的总状毛霉（Mucor racemosus）和米根霉（Rhizopus oryzae）开展工艺探索具有重要意义。在单因素试验的基础上,选取发酵时间、发酵温度和接种量为影响因子,以蛋白酶活力为评价指标,采用响应面法优化总状毛霉和米根霉发酵腐乳的前期发酵条件,比较最优条件下二者前期发酵分泌酶系和氨基酸。研究结果表明总状毛霉的前期发酵条件为：发酵时间60 h、发酵温度24℃、接种量1.0×10^5 CFU/mL,此时分泌产蛋白酶活力为42.79μg/mL;米根霉的前期发酵条件为：发酵时间50 h、发酵温度32℃、接种量1.0×10^5 CFU/mL,此时分泌产蛋白酶活力为33.51μg/mL。通过对二者前期发酵的情况比较分析可知：总状毛霉发酵前期产物中蛋白酶活力高于米根霉,而淀粉酶、糖化酶、脂肪酶活力低于米根霉。总状毛霉发酵产物的氨基酸总量高于米根霉,但其中呈味氨基酸和疏水氨基酸差别不大。两种菌的前期发酵互有优势,为协同作用提供了一定的理论依据。

双霉菌混合发酵腐乳前发酵条件优化及酶活研究

八公山腐乳前发酵工艺对其总体风味具有重要影响,在总状毛霉和米根霉单独发酵腐乳的基础上,探索总状毛霉(Mucorracemosus)和米根霉(Rhizopusoryzae)混合发酵腐乳的发酵工艺。在单因素的基础上,以蛋白酶活力和糖化酶活力为评价指标,选取发酵时间、发酵温度和混合比例为影响因子,采用响应面法优化总状毛霉和米根霉混合发酵腐乳的前发酵条件,比较最优条件下混合发酵和总状毛霉与米根霉单独发酵的前发酵情况。研究结果表明总状毛霉和米根霉混合发酵的前发酵条件为:发酵时间56 h、发酵温度28℃、混合比例(总状毛霉和米根霉)1∶1,此时分泌产蛋白酶活力50.51 U/m L,糖化酶活力为15.15 U/m L。通过对比双菌和单菌发酵腐乳前发酵情况可知:总状毛霉和米根霉混合发酵较总状毛霉更能耐高温,且在菌丝的生长和酶系的分泌积累较单独发酵都更有优势,为后期发酵的一系列生化反应奠定了良好的基础,有利于改善腐乳的发酵周期,提高腐乳的品质。

秸秆两步发酵法制备丁二酸研究

目的:以秸秆为原料进行生物转化制备有机酸。方法:在秸秆汽爆法预处理的基础上,以绿色木霉为菌种进行秸秆降解发酵,对降解单糖接种放线杆菌进行二次发酵制备丁二酸。结果:第一步绿色木霉发酵时,通气量0.3L/L·min,30℃发酵36h,后将发酵扩增8倍进行55℃酶解24h,五、六碳糖累积浓度达到49.4g/L。第二步产丁二酸放线杆菌发酵时,控制温度37℃、罐内CO2压力0.11MPa、转速250r/min,发酵40h,最终产丁二酸累积浓度为67g/L。结论:秸秆制备丁二酸的两步发酵法工艺具有工业推广价值。

热带假丝酵母五六碳糖共发酵产酒精研究

为提高酵母菌代谢木糖和葡萄糖产乙醇的效率,以木糖为底物对热带假丝酵母菌进行驯化培养。经过木糖质量浓度由20~70 g/L的递进驯化培养后,对木糖的利用率提高了21.02%,混合糖的利用率达到94.21%,乙醇质量浓度为22.21 g/L,木糖醇转化率为0.39 g/g(酵母代谢木糖的理论得率为0.46 g乙醇/g 木糖,葡萄糖乙醇发酵理论得率0.51 g乙醇/g 葡萄糖),其对木糖利用率效果显著提高。木糖还原酶活性对NADPH的亲和力由≤1.3 U增加到11.0 U,NADH也由≤0.2 U增长到1.4 U,木糖醇脱氢酶的活性也由322 U增长到1 534 U。同时,对驯化后的酵母菌发酵工艺进行单因素试验和正交试验,研究发酵时间、转速、发酵温度、初始pH值对发酵的影响,结果表明发酵最佳条件为发酵时间72 h,转速140 r/min,发酵温度36℃,初始pH值4。

利用玉米芯水解液产苹果酸的戴尔根霉突变菌株选育及代谢分析

诱变筛选发酵玉米芯水解液高产苹果酸的根霉属菌株,并对其进行代谢分析,研究其高产苹果酸的机理。对分离得到的菌株进行ITS序列鉴定,进一步利用软X射线辐射对菌种进行诱变筛选、对出发菌株和突变菌株的相关酶活力进行测定及代谢通量分析。利用软X射线辐射结合丙烯醇平板筛选乙醇脱氢酶缺陷型菌株,得到突变株-1,发现其乙醇脱氢酶基因的3处密码子突变为"TAA",阻断了突变菌株的乙醇代谢途径。进而利用软X射线辐射结合氟乙酸平板筛选乙醛酸循环缺陷型菌株,得到复合突变株-2,降低了副产物富马酸及琥珀酸的产量。复合突变株-2的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶中几处NADP(H)结合位点发生突变,增加了糖酵解和磷酸戊糖两种途径的相互作用,促进了其戊糖代谢。经过两步分离筛选,得到的复合突变株-2能发酵玉米芯水解液高产苹果酸,且减少了副产物乙醇、富马酸、琥珀酸的生成。复合突变株-2的苹果酸产量占代谢物总产量的比例由出发菌株的71%增加到91%,苹果酸产量增大1倍,研究成果对工业化利用突变菌株生产苹果酸具有重要意义。

“双百”大赛对提高学生微生物学实验课兴趣的作用

微生物学实验课是微生物学的重要组成部分,同时也是微生物学教学的重要环节。针对部分学生对微生物学实验课缺乏兴趣,笔者通过教学改革和实践,尝试把"双百"大赛与微生物学实验课相结合。通过分析两个具体设计方案,发现在设计"双百"大赛作品的过程中,学生对微生物学实验课的兴趣显著提高。这种教学改革和实践有利于教学质量的提高,为后续课程学习打下良好基础,值得进一步推广。

米根霉以木糖为碳源发酵产L-乳酸的动力学

研究不同浓度木糖对米根霉发酵生产L-乳酸的影响;建立木糖为碳源的米根霉发酵产L-乳酸的动力学模型,并进行验证。结果显示,木糖质量浓度为100g/L,米根霉在发酵72h时,L-乳酸产量达到最高为51.67g/L;发酵周期延长至144h,发酵132h,乳酸产量最高为71.55g/L。应用Matlab软件对发酵动力学方程关键参数进行求解,建立动力学模型,所建模型与实验数据能较好地吻合(R2≥0.98)。

用于钝齿棒杆菌木糖代谢途径研究的基因工程菌构建

通过PCR方法从大肠杆菌基因组DNA中克隆得到木糖异构酶基因(xylA),将其连接到表达载体pXMJ19上,得到重组表达载体pXMJ19-xylA,通过电转化方法将pXMJ19-xylA转入宿主菌钝齿棒杆菌中,菌液PCR和重组质粒酶切结果证明,已成功构建了含大肠杆菌木糖异构酶基因的钝齿棒杆菌基因工程菌。该研究为钝齿棒杆菌利用木糖代谢途径生产琥珀酸及其代谢途径优化打下了基础。

黑豆渣粉对饼干品质的影响研究

黑豆渣作为黑豆制品的副产物,含有丰富的膳食纤维及一定的营养物质。为了提高黑豆渣利用价值,本实验在检测黑豆渣主要理化成分的基础上,将其添加至饼干中,探索黑豆渣粉对饼干特性的影响,并检测分析其风味成分。结果表明黑豆渣中含有丰富的营养物质,以干物质计算,膳食纤维为(58.8±0.481)g/100 g、蛋白质含量为(23.8±0.175)g/100 g、脂肪含量为(8.08±0.121)g/100 g、氨基酸氮含量为(0.132±0.012)g/100 g、灰分含量为(3.56±0.078)g/100 g;添加黑豆渣比不添加黑豆渣对饼干的持水性、质构特性和感官特性都有显著影响,且不同的添加比例间差异也显著(p<0.05)。结合感官评价分析,确定30%的黑豆渣粉添加量对饼干的影响最大;顶空固相微萃取气质联用检测结果显示添加30%黑豆渣粉饼干比未添加黑豆渣粉的普通饼干的风味物质更加丰富。

超声波提取荞麦壳色素工艺的研究

以乙醇水溶液为提取剂,应用超声波技术从荞麦壳中提取色素。单因素试验和正交试验表明:乙醇浓度对提取效果的影响最大,其次为料液比、pH值和提取时间。最佳提取工艺条件为:粒度80目,乙醇溶液70%,料液比1:50,pH值1.0,提取时间4min,提取2次。此时产品得率为4.69%,色价为17。

安卡红曲霉液态发酵豆渣、麦麸、梨渣制备可溶性膳食纤维

以豆渣、麦麸、梨渣为原料,接种安卡红曲霉进行液态发酵,研究可溶性膳食纤维(SDF)的制备工艺及特性。结果表明,可溶性膳食纤维的最优发酵条件为豆渣发酵时间7d、料液比1∶15 (g/mL)、接种量13%;麦麸发酵时间6d、料液比1∶15 (g/mL)、接种量14%;梨渣发酵时间6d、料液比1∶20 (g/mL)、接种量14%。发酵后SDF的溶解度、持水力及持油力均得到提高,功能特性得到改善。