全细胞转化生产D-阿洛酮糖条件优化

全细胞体系制备D-阿洛酮糖因成本低、工艺简单受到人们的关注,研究全细胞转化D-果糖为D-阿洛酮糖的较适条件对促进D-阿洛酮糖的产业化具有重要意义。该文探究了全细胞酶的储藏稳定性并对全细胞制备D-阿洛酮糖的条件(培养时间、细胞浓度、转化初始pH、转化温度、金属离子)进行了优化与验证。结果表明:全细胞酶具有较强的储藏稳定性,40℃放置48 h催化效果未明显降低;在500 g/L D-果糖底物浓度下,适用于生产的全细胞转化较适条件为细胞浓度10 g/L、转化温度70℃、转化初始pH为自然pH、转化率为31.55%,较优化前转化率提高约3%,转化周期缩短至4 h,生产工序简化、生产效率提高、生产成本降低。该研究旨在为D-阿洛酮糖工业化生产提供实验基础,满足大规模生产的需求。

L-精氨酸发酵过程控制研究

为提高L-精氨酸的发酵产量,实现L-精氨酸的高效工业化生产,对产L-精氨酸的大肠杆菌发酵过程控制进行研究。通过调节葡萄糖与硫酸铵流加速度改善供氧策略,在连续补料的基础上,建立了溶氧反馈补料和pH反馈调节的过程调控方法。结果表明,与连续补料相比,溶氧反馈补料对L-精氨酸产量、糖酸转化率均明显提升,其中L-精氨酸产量为91.2g/L,提升了26.67%;糖酸转化率为46.65%,提升了23.97%。经多批次小试发酵验证,平均L-精氨酸产量为90.4g/L,平均糖酸转化率为47.02%。该研究为大肠杆菌高产L-精氨酸提供了一种有效的过程控制策略,也为L-精氨酸工业化生产奠定了理论基础。

海藻糖与赤藓糖醇偶联发酵工艺研究

对陶瓷膜过滤后的海藻糖糖化液进行成分分析,确定主要成分及营养指标。结合成分分析结果,补加氮源进行偶联发酵并对氮源补加量进行优化,在确定的最佳氮源添加量下进行小试工艺的研究与优化。结果表明,偶联发酵最适氮源补加量为酵母浸膏、酵母浸粉各3 g/L;偶联发酵能够实现消耗葡萄糖的目的,发酵72 h,对照组及补氮组残糖分别降至0.09 g/L、0.05 g/L。此外,补充氮源提升了赤藓糖醇得率,但赤藓糖醇水平较低,仅为25.4 g/L,糖醇转化率为30.70%。在补充氮源的基础上,向底料培养基补加葡萄糖至终浓度200 g/L进行发酵,赤藓糖醇得率大幅度提升,发酵液赤藓糖醇浓度提升至104.62 g/L,糖醇转化率50.18%,较优化前分别提升了97.32 g/L,42.26%。该优化偶联发酵工艺降低了下游海藻糖分离纯化的难度,提高了海藻糖的生产效益。本研究为其他稀有糖的生产提供了新的思路。

产海藻糖合酶枯草芽孢杆菌破壁及转化工艺研究

以细胞破碎率与海藻糖转化率为考察指标,确定发酵液破壁的最佳方式与参数。结果表明,采取高压均质机1000bar破壁两次破壁效果及海藻糖得率最佳,细胞破碎率可达99.32%,海藻糖转化率可达41.46%,较初始超声波破壁分别提升了12.31%,7.52%。采取单因素法,分别优化单酶法转化海藻糖的pH、温度,通过延长转化时间,监测转化过程中海藻糖得率的变化,确定不同转化时间糖得率的变化趋势,确定最佳的转化周期,并对胞内胞外酶转化的占比进行研究。结果显示,最佳转化条件为转化pH7.8,转化温度35℃,周期28h,在该工艺条件下进行转化,海藻糖浓度可达68.63g/L,较初始条件提升了41.88%,转化率可达48.16%,较未优化前提升了14.22%。

L-精氨酸快速定量检测方法的研究

研究旨在优化坂口试剂改良法测定L-精氨酸发酵生产过程中的最佳工艺参数条件。以L-精氨酸为试验材料,考察不同检测波长、显色时间、pH值等条件对L-精氨酸含量测定结果的影响,探究检测方法的可靠性。结果显示,坂口试剂改良法的最佳检测条件为17.1 g/L氢氧化钠溶液7 mL、混合显色剂2 mL,离心并适当稀释的发酵液1 mL,30℃水浴30 min后测OD525 nm值,测定样品的加标回收率在99.20%~100.60%。研究表明,该方法的灵敏度高、重现性好、稳定性高,可对L-精氨酸发酵生产过程中的L-精氨酸含量进行准确、高效的检测。

内酯型槐糖脂与乳酸链球菌素对金黄色葡萄球菌的抑菌活性比较及联合抑菌效果研究

研究内酯型槐糖脂对食品病原菌金黄色葡萄球菌的抑制作用对开发槐糖脂食品添加剂具有重要意义。通过管碟法、试管二倍稀释法、液体培养抑制测定OD值法、微量棋盘稀释法研究内酯型槐糖脂单独使用和内酯型槐糖脂-乳酸链球菌素联合使用对金黄色葡萄球菌的抑制活性。结果显示:内酯型槐糖脂和乳酸链球菌素浓度为10mg/mL时,抑菌圈直径分别为10.50,21.30mm,最小抑菌浓度分别为32,0.5μg/mL,最小杀菌浓度分别为64,1μg/mL,短时间内(1h)表现出较强的抑制活性随后下降并趋于平稳,联合使用表现出无关作用(FIC=1.5)。研究表明:内酯型槐糖脂单独使用和内酯型槐糖脂-乳酸链球菌素联合使用对金黄色葡萄球菌具有很强的抑制作用,槐糖脂-乳酸链球菌素联合使用不表现出拮抗作用,有望开发成槐糖脂食品添加剂和复合食品添加剂。

波浪破碎过程对油滴垂直混合影响的数值模拟及实际验证

针对波浪破碎对油滴垂直混合的影响问题,建立覆盖整个渤海海域的高分辨率海浪数值模式。根据波浪对油滴垂直混合影响的理论表达形式,基于数值模式模拟结果,分析卷入海面以下的残油量对不同波动能量损耗率和卷入深度计算方案的敏感性。结果显示,采用Yuan等根据实际海况导出的破碎卷入深度和破碎能量损耗率表达式,可以更好地再现油滴在不同波浪破碎背景情况下下沉及上浮的整个过程。通过与Envisat SAR卫星的观测结果相对比,理论与数值模拟相结合的方法可以很好地重现溢油入海后海面残油量的长期变化趋势。当考虑波浪效应后,估计海面残油量可由40%以上缩小至20%左右,与卫星观测结果中的约25%相比非常接近,进一步显示了波浪破碎过程对油滴垂直混合的重要影响,以及在溢油入海后海面残油量估计中考虑波浪破碎效应的必要性。

海上危化品漂移扩散数值模拟研究进展

近几年,海上危化品泄漏事故频发,对海洋生态环境造成了严重影响,而有关海上危化品漂移扩散数值模拟的研究还处于起步阶段。本文依据危险化学品的理化性质及其泄漏进入海水后的扩散行为的不同,将目前常见的海运危险化学品划分为4大类:海面漂移型、溶解扩散型、悬浮输移型和易挥发型。在此分类的基础上,总结归纳了国内外现有的适用于海上危化品漂移扩散的数值模型,对于未来海上危化品泄漏扩散快速预报、精细化预报模型的建立以及危化品泄漏的应急处置具有一定的参考价值。

高浓玉米秸秆碱法预处理及半同步糖化发酵生产乙醇的工艺研究

为实现玉米秸秆高效转化可发酵糖,提升玉米秸秆生产纤维素乙醇竞争力,对碱过氧化氢法预处理后高浓玉米秸秆半同步糖化发酵生产燃料乙醇的工艺进行了研究。建立底物浓度与酶解糖得率关系模型,以确定适宜的底物浓度。向预处理后的玉米秸秆中添加吐温20,考察其酶解过程特性,确定吐温20最适添加量。结果表明,酶解最适条件为:底物质量浓度200 g/L,吐温20添加量8%(ω)。在该条件基础上,对酵母种龄、吐温20对酵母发酵影响、半同步糖化发酵预酶解时间、半同步糖化发酵的时间、发酵温度进行了研究,确定了半同步糖化发酵的工艺条件为:种龄16 h,吐温20添加量5%(ω),预酶解时间9 h,半同步糖化发酵时间7 d,温度34℃。在最佳条件下,发酵7 d后,乙醇浓度达到23. 64 g/L,乙醇转化率达到76. 54%,较对照组(不添加吐温20)转化率提升3. 41%。该工艺条件下能实现高浓玉米秸秆高效转化可发酵糖及乙醇的目的。

碱法预处理玉米芯糖化发酵转化酒精工艺优化

为了探究玉米芯碱法预处理糖化发酵转化酒精产量的影响,利用热水和碱过氧化氢(AHP)对玉米芯进行预处理,研究不同酶解pH、底物浓度、加酶量对葡萄糖和木糖转化率的影响;对比热水处理前后玉米芯成分变化以及对不同发酵方式对酒精转化率的影响。结果表明:在初始pH 值为5.2,10%底物浓度,纤维素酶添加量20 mg/g,50 ℃酶解24 h,能获得较高的葡萄糖(>85%)和木糖转化率(>80%);在此条件下进行分步发酵,80 h时酒精产量可达到16.84 g/L,为酒精转化率理论值的61.9%;半同步糖化发酵和同步糖化发酵酒精产量分别达到了16.23 g/L和16.19 g/L。表明不同发酵方式对酒精产量无显著差异。

D-阿洛酮糖合成及偶联酿酒酵母发酵的研究

该研究利用含有组成型启动子的质粒pET-20b载体,在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中对3种D-阿洛酮糖3-差向异构酶进行异源表达,其后以D-果糖为底物进行静息细胞转化。结果表明,重组菌在摇床30℃、200 r/min转速下发酵48 h,能够利用D-果糖为底物生产D-阿洛酮糖,转化率分别达到27.56%、23.99%和25.98%。为降低D-果糖对D-阿洛酮糖纯化过程中的影响,在产糖的过程后偶联酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)好氧发酵过程,消耗掉混合糖液中的D-果糖,结果显示转化24 h后D-果糖去除率达到94.22%,该研究为下游D-阿洛酮糖的分离和纯化提供了新的思路。

吐温20与吐温80对小麦秸秆酶解影响的研究

通过NREL法对小麦秸秆进行成分分析,确定Ctec2与Htec2两种酶的添加量。使用碱过氧化氢法(AHP)对小麦秸秆进行预处理,进行不同底物浓度下的酶解,研究糖得率与底物浓度的关系以及不同酶解时间糖得率的变化趋势。结果表明,随着底物浓度升高,糖浓度逐步提高,而转化率逐步下降,且下降趋势非线性关系;酶解时间为24 h,糖转化率达到相对较高的水平。在25%底物浓度下向预处理的小麦秸秆添加一系列梯度的非离子型表面活性剂吐温20与吐温80,比较两者对酶解转化率的影响。结果显示,在一定范围内,吐温20与吐温80均能有效提升小麦秸秆酶解转化率,且吐温20优于吐温80,两者在7%添加量下获得的糖转化率最高,添加吐温20组葡萄糖转化率达到了69.39%,添加吐温80组葡萄糖转化率为68.22%,与对照组(不添加吐温)的转化率相比,分别相对提高了5.46%和3.68%。

玉米秸秆酶解转化可发酵糖的工艺

在碱过氧化氢法预处理的基础上进行不同底物浓度玉米秸秆的酶解,研究了酶解时间与酶解转化率之间的关系。对酶解工艺进行优化,比较了水洗及添加吐温20对玉米秸秆酶解效率的影响,并对水洗联合吐温20酶解玉米秸秆的效果进行了研究。结果表明,在20%底物浓度下能获得较高的糖得率,葡萄糖与木糖转化率分别高达73.4%、71.3%;随着酶解时间的延长,酶解效率逐步提高,增速放缓,酶解24 h后酶解效率趋于稳定;水洗及添加吐温20均能有效提高玉米秸秆酶解转化率,且添加吐温20效果优于水洗。酶解24 h,水洗组葡萄糖与木糖转化率较对照组分别提高4.82%、0.44%,吐温组则分别高于对照组8.7%、3.5%。两者联合酶解玉米秸秆,联合组葡萄糖浓度与木糖糖浓度分别高于单独水洗组8.7%、5.4%。表明水洗联合添加吐温20酶解玉米秸秆的工艺是可行的,对于玉米秸秆高效转化可发酵糖有重要意义。

碱法预处理麦糟酶解转化还原糖工艺研究

研究通过NREL法分析麦糟成分,确定了纤维素酶与半纤维素酶的添加量。单因素实验明确了碱过氧化氢法(AHP)预处理NaOH的适宜添加量,比较了未预处理和AHP预处理的麦糟酶解效果。结果显示:最适NaOH添加量为0.08g/g底物,AHP预处理能有效提高麦糟酶解糖得率;在20%底物浓度下,AHP预处理组葡萄糖与木糖转化率分别提高了29.8%,13.3%。在AHP预处理基础上对25%底物浓度麦糟进行水洗,结果表明:水洗能有效提高麦糟酶解糖的转化率,较未水洗组,葡萄糖与木糖转化率分别提升8.23%和7.98%。在水洗基础上利用Design Expert进行Mixture实验设计,设计纤维素酶、半纤维素酶与果胶酶联合酶解麦糟的加酶比例。模型显示,最佳加酶比例为纤维素酶∶半纤维素酶为0.63∶0.37。在该加酶比例下,葡萄糖转化率达到89.73%,较优化前提升7.1%,木糖转化率也相对提升7.5%。

发热门诊312例新型冠状病毒肺炎患者临床特征分析

目的明确新型冠状病毒肺炎(COVID-19)临床特征及短期胸部影像学发生病灶进展的危险因素,早期识别可能发展为重型COVID-19患者。方法纳入2020年1月10日-2月8日在武汉市肺科医院发热门诊治疗COVID-19患者312例,将首次复查胸部CT提示病灶进展者180例和非进展者132例进行对比研究。回顾性分析患者一般情况、临床症状、实验室检查、影像学资料、治疗及转归。结果 312例患者中位年龄52岁,男:女为0.9:1,进展组和非进展组患者平均年龄均>50岁,在年龄、性别构成比方面差异无统计学意义(P>0.05)。进展组患者合并糖尿病18例(10.0%),显著高于非进展组3例(2.3%)(P<0.01)。进展组患者因症就诊时间(3.5 d,IQR 1~6)、从出现症状到首次胸部CT检查时间(5 d,IQR 2~7)、从出现症状到首次复查胸部CT检查时间(9 d,IQR 6~11)及首次复查胸部CT与前次检查间隔时间(4 d,IQR 3~5)均明显短于非进展组(P<0.01)。症状表现为发热(84.6%),畏寒(53.2%)、咳嗽(48.4%)、乏力(37.5%),咽喉痛(16.0%)、腹泻(8.0%)、气促(4.2%)。进展组有发热症状患者比例(91.7%)显著高于非进展组(P<0.01)。白细胞正常或减低300例(96.2%),外周血淋巴细胞计数<1.1×109·L-1 163例(52.2%),其中进展组外周血淋巴细胞计数明显低于非进展组(P<0.01);进展组超敏C反应蛋白为19.0 mg·L-1(IQR 4.5~48.1),显著高于非进展组(P<0.01)。胸部CT病灶分布范围>2个肺叶者,进展组和非进展组分别为106例(58.9%)和95例(72.0%)(P<0.05)。两组胸部CT病灶部位、影像学形态特点比较均差异无统计学意义(P>0.05)。结论 COVID-19的常见症状为发热,其次是畏寒、咳嗽和乏力。所有发热患者应及时行胸部CT筛查。有发热症状,合并糖尿病,外周血淋巴细胞计数降低、超敏C反应蛋白升高是患者肺部病灶进展的危险因素或征象,建议短期(3~5 d)复查胸部CT,早期识别可能发展为重型COVID-19患者。

Seasonal variability of the isopycnal surface circulation in the South China Sea derived from a variable-grid global ocean circulation model

In this study, we develop a variable-grid global ocean general circulation model （OGCM） with a fine grid （1/6）° covering the area from 20°S-50°N and from 99°-150°E, and use the model to investigate the isopycnal surface circulation in the South China Sea （SCS）. The simulated results show four layer structures in vertical： the surface and subsurface circulation of the SCS are characterized by the monsoon driven circulation, with basin-scaled cyclonic gyre in winter and anti-cyclonic gyre in summer. The intermediate layer circulation is opposite to the upper layer, showing anti-cyclonic gyre in winter but cyclonic gyre in summer. The circulation in the deep layer is much weaker in spring and summer, with the maximum velocity speed below 0.6 cm/s. In fall and winter, the SCS deep layer circulation shows strong east boundary current along the west coast of Philippine with the velocity speed at 1.5 m/s, which flows southward in fall and northward in winter. The results have also revealed a fourlayer vertical structure of water exchange through the Luzon Strait. The dynamics of the intermediate and deep circulation are attributed to the monsoon driving and the Luzon Strait transport forcing.

中国南海表层叶绿素a季节内变化特征及成因

对中国南海表层叶绿素a季节内变化的研究有助于深入认识其海洋特征,满足渔情预报等实际应用需求。利用卫星观测资料分析南海表层叶绿素a不同季节的季节内变化特征,结果表明南海表层叶绿素a季节内振荡强度冬季最高。冬季和春季的季节内振荡最强区域都位于吕宋岛西北侧海区,夏季和秋季振荡较强的区域偏向菲律宾群岛一侧。分析表明研究海区表层温度和表层叶绿素a存在负相关,冬强夏弱,北强南弱。大部分海区海面高度和叶绿素a相关性不显著,但南海东南边缘海区海面高度和叶绿素a在季节内存在正相关。冬季海盆尺度逆时针旋转的环流结构应是这些现象产生的原因。除南海东南边缘海区、海南岛东南海区和吕宋岛西侧海区之外,风应力大小和热通量均与叶绿素a在季节内呈正相关。这显示非局地风场和海流等因素、海洋动力调整过程可能在吕宋海峡以西和南海东南边缘的表层叶绿素a季节内变化中起到重要作用。