等离子体诱变凝结芽孢杆菌提高木糖利用能力高产L-乳酸

为进一步提高凝结芽孢杆菌发酵木糖生产L-乳酸的产量和转化率,以实验室保存的一株能利用木糖产L-乳酸的野生型凝结芽孢杆菌菌株NL01为出发菌株,通过等离子体诱变育种技术和平板菌落初筛、摇瓶复筛,最终得到一株木糖耐受力强、L-乳酸产量高、遗传特性稳定的正向突变菌株NL-CC-17。该突变菌株是目前已报道的木糖耐受力最高的菌株。当以100 g/L的木糖为底物,50℃发酵72 h后,L-乳酸产量达到82.30 g/L,糖酸转化率为92.37%,L-乳酸产量较出发菌株提高21.51%,糖酸转化率提高了16.00%。通过初步优化发酵条件,确定该菌株最佳发酵温度为50℃,实验范围内最佳发酵pH值为5.5。

碱木质素基碳量子点/TiO_2复合光催化剂的制备

以碱木质素热解炭为碳源,采用酸回流法制备荧光水溶性纳米碳量子点,并通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外光谱和荧光分光光度法对其形貌、粒径分布、表面官能团以及荧光性质进行表征分析。结果表明：所制备的碳量子点粒径集中分布在1.5-2.5 nm之间,为均匀的类球状,且表面呈现有序的晶格结构;红外光谱分析显示碳量子点表面存在—OH等大量的含氧官能团;荧光光谱分析显示碳量子点在355 nm和442 nm处有特征激发和发射波长。当改变激发波长,发射波长产生红移,产物在可见光区域有较好的响应。在特定激发波长下随着p H的增大,碳量子点的光谱峰值呈现递减的趋势,当p H〉7,光谱发生蓝移现象。而且,制备出的碳量子点/Ti O2复合光催化剂在可见光下表现出较好的降解性能,对苯酚的降解率达91%。

高灰分麦糠水热预处理及其酶水解性能研究

以高灰分含量麦糠(WWS)为原料,考察了水热预处理,以及预水洗后水热预处理对麦糠化学组分及其酶水解性能的影响。研究结果表明:麦糠在固液比1∶10(g∶mL)和180℃条件下水热预处理40min,预处理麦糠的酶水解性能和酶解可发酵糖生成量最高,葡聚糖和木聚糖酶水解得率分别为40.84%和39.67%,可发酵糖生成量为15.74g(其中葡萄糖11.68g、木糖4.06g)。进一步对预处理麦糠酶水解过程中酶用量进行优化,发现在纤维素酶用量40FPU/g(以葡聚糖质量计)、木聚糖酶用量140U/g(以木聚糖质量计)和β-葡萄糖苷酶用量48U/g(以葡聚糖质量计)条件下,预处理麦糠葡聚糖和木聚糖酶水解得率可达最优值,分别为48.98%和49.06%。麦糠吸附型灰分的酸缓冲作用是制约其水热预处理效果的关键因素,预水洗可有效降低麦糠的灰分,同时提高葡聚糖和木聚糖含量;麦糠经洗涤比500∶1(mL∶g)预水洗后进行水热预处理,预处理麦糠的葡聚糖和木聚糖酶解得率分别从未水洗时的48.98%和49.06%提高到65.59%和70.11%,此时酶水解液中葡萄糖和木糖质量浓度分别可达17.50和4.75g/L。同时,麦糠预水洗可有效降低后续酶解过程的纤维素酶用量。

驯化树干毕赤酵母发酵产乙醇的研究

以玉米秸秆蒸汽爆破液为底物培养基,通过逐步提浓的方式对树干毕赤酵母菌株(Pichia stipitis)NLP23进行耐抑制物驯化,驯化后的菌株对汽爆液中甲酸和乙酸等抑制物的耐受能力可分别达到2.70 g/L和3.54 g/L,较出发菌株分别提高253.40%和277.80%。在含有57.34 g/L木糖和13.84 g/L葡萄糖的汽爆液中发酵42 h,糖利用率和乙醇得率可达到97.89%和65.83%,乙醇质量浓度为21.56 g/L,同时生成4.16 g/L木糖醇。玉米秸秆蒸汽爆破液中含有多种抑制酵母生长和发酵的有毒物质,主要是甲酸、乙酸、乙酰丙酸、糠醛和羟甲基糠醛,其中甲酸和乙酸含量较高,是影响树干毕赤酵母NLP23发酵汽爆液的主要抑制物。

光学纯脱氢枞胺杂环衍生物与DNA作用及初步细胞毒活性

根据活性叠加原理,在天然产物松香的改性产品光学纯脱氢枞胺(1)的B环和C环中引入不同的芳香杂环,合成了三个光学纯脱氢枞基杂环衍生物,乙酰脱氢枞胺-6,7-(3-巯基)-1,2,4-三嗪(5)、乙酰脱氢枞胺-6,7-吲哚(7)和12-(2-氨基噻唑)乙酰脱氢枞胺(10).荧光光谱和圆二色谱分析证明,化合物5、7和10均能够与DNA发生作用,且作用强度为5>10>7.凝胶电泳实验结果表明, 5、7和10都能够对p BR 322质粒DNA进行单链切割且5的切割能力最强.另外,脱氢枞胺及化合物5、7和10与氯化铜的复配物(32 μmol/L)对人乳腺肿瘤细胞MCF-7的增殖抑制率,分别为86.0%(1),86.7%(5), 34.4%(7)和0 (10).

酚化酶解木质素-环氧树脂/环氧树脂复合材料的合成及性能

以酶解木质素(EHL)为原料,采用苯酚-硫酸法对其进行酚化改性,所得酚化木质素(PL)在碱性条件下,与环氧氯丙烷(ECH)合成木质素-环氧树脂(L-EP),利用FT-IR对产物进行表征。探讨单因素反应条件对酚化工艺的影响。结果表明:反应时间3.0h、反应温度95℃、2mol/L H_2SO_4用量为4mL/g时,木质素的酚化效果最佳,其酚羟基含量达到4.632mmol/g,较EHL提高42%。研究了不同L-EP添加量对L-EP/环氧E-51复合材料力学性能和热性能的影响。结果显示:L-EP的添加量为5%时,L-EP/环氧E-51复合材料的拉伸强度最好,较纯E-51提高26%;随着L-EP添加量的增加,L-EP/环氧E-51复合材料的热稳定性增强。采用非等温法分析环氧E-51和L-EP/环氧E-51复合材料的固化动力学,结果证明:L-EP对复合材料固化有一定的促进作用。

嗜热棉毛菌木糖苷酶Xyl43基因优化及其在毕赤酵母中高效表达

【目的】通过外源表达手段构建重组毕赤酵母实现木糖苷酶的高效表达。【方法】基于毕赤酵母密码子偏好性优化嗜热棉毛菌β-木糖苷酶(Xyl43)基因密码子,将其导入毕赤酵母GS115中实现分泌表达,并对重组木糖苷酶酶学性质进行分析。通过单因素实验优化高产菌株的摇瓶发酵条件,并在5 L发酵罐中进行扩大培养。【结果】Xyl43基因优化后的序列中222个碱基发生改变,G+C含量由52.8%降低到44.6%,序列一致性为78.17%;将构建的表达载体p PIC9K-Opt Xyl43电击转入毕赤酵母中,利用平板初筛和摇瓶复筛获得一株高效表达重组菌(命名为P.pastoris GS115-Xyl43);其所产重组木糖苷酶大小为51.5 k D,动力学参数Km为2.93 mmol/L、Vmax为157.9μmol/(min·mg),最适反应温度55°C,最适p H 7.0,在p H 6.0-9.5条件下具有良好的稳定性;摇瓶优化结果表明:培养基初始p H 6.0、甲醇补加浓度1.0%、培养温度28°C、摇床转速250 r/min为最佳产酶条件,在此条件下发酵144 h胞外酶活达到42 U/m L(蛋白含量0.54 g/L);5 L发酵罐放大培养,发酵156 h(甲醇诱导96 h),木糖苷酶酶活为222.2 U/m L,蛋白含量2.36 g/L,较摇瓶提高了4.3倍。【结论】木糖苷酶在毕赤酵母中实现了高效表达,具有较好的工业化应用前景。

里氏木霉Cel5A基因优化及其在毕赤酵母中的高效表达

内切纤维素酶Cel5A缺乏是限制纤维素酶制剂高效酶解天然纤维素的关键因素。本文尝试构建高效表达里氏木霉Cel5A的毕赤酵母重组菌株以弥补目前Cel5A的天然分泌不足,通过基因密码子偏好性优化里氏木霉Cel5A基因和构建表达载体p PIC9K-eg2,并将其电转入毕赤酵母GS115以构建重组子,利用浓度梯度平板和摇瓶发酵筛选获得一株高产毕赤酵母Pichia pastoris菌株GS115-EGⅡ。重组酶的酶学性质分析显示,该酶分子量50 k Da、最适p H(p H 4.5)略有降低及最适反应温度为60℃,专一性地作用于非结晶纤维素,与天然里氏木霉Cel5A并无明显区别。通过摇瓶发酵的初步优化,该菌摇瓶培养条件:培养温度28℃、起始p H 5.0、接种量2%、每24 h添加甲醇1.5%(V/V)、每24 h添加山梨醇4 g/L及吐温80添加4 g/L,发酵192 h重组酶酶活达到24.0 U/m L。进一步上罐(5 L)发酵180 h,该重组酶Cel5A酶活高达270.9 U/m L,蛋白含量达到4.16 g/L。重组毕赤酵母P.pastoris GS115-EGⅡ是一株适合于外源表达Cel5A的工程菌,该重组酶可替代天然分泌Cel5A适用于当前酶基生物炼制模式下木质纤维素基质高效水解中。