广西非粮生物质能源产业发展现状及近期技术需求

介绍了广西非粮生物质燃料乙醇、生物沼气、颗粒燃料方面的产业发展现状与研发现状,分析了广西非粮生物质能源产业存在的主要技术问题,提出近期该产业的技术需求。

小花老鼠簕可培养细菌多样性及其生物学活性研究

小花老鼠簕(Acanthus ebracteatus)是一种生长在红树生态系统的珍稀真红树植物,具有较高的药用价值。为研究小花老鼠簕内生及根际可培养细菌多样性,挖掘其潜在新物种及具有特殊生物学活性的菌株,该文利用7种不同培养基,通过传统稀释涂布法对小花老鼠簕各植物组织及根际土壤可培养细菌进行分离,基于16S rRNA基因序列解析其内生及根际细菌群落结构和多样性特征,应用植物病原菌平板对峙实验和平铺捕食活性测试分析其可培养细菌的抗菌活性。结果表明:(1)基于16S rRNA基因序列分析,发现从小花老鼠簕的根、茎、叶、花及根际土壤中分离得到144株可培养细菌,这些细菌隶属于18目26科37属66种,芽孢杆菌属(Bacillus)和链霉菌属(Streptomyces)为优势菌属,分别占细菌种数的15.1%和13.6%;(2)拮抗多种植物病原菌试验结果显示,获得29株具有拮抗植物病原菌活性的细菌,10株具有广谱抑菌活性,其中链霉菌属菌株拮抗作用最强且菌株Y129为潜在新物种。(3)捕食活性测试结果显示,有5株细菌对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(multi-drug resistance Staphylococcus aureus)及大肠埃希氏菌(Escherichia coli)具有捕食活性,假单胞菌属菌株捕食活性最强,其中菌株Y90为潜在新物种。综上表明,红树植物小花老鼠簕及其根际土壤中蕴含着丰富的细菌种质资源且具有多种生物活性,可作为生防菌和药源菌的来源之一,该研究结果为提高红树植物小花老鼠簕的药效和栽培提供了理论参考。

苹果酸脱氢酶协同纤维素酶水解纤维素:理论分析与实验

纤维素分子的刚性结构被认为是限制纤维素酶与底物接触的主要障碍,通过添加纤维素降解辅助蛋白破坏纤维素结构可以有效解决酶对底物的可及性问题。基于文献报道糖苷水解酶家族4(GH_(4))成员中α-葡萄糖苷酶对纤维素酶有协同作用,以及α-葡萄糖苷酶与苹果酸脱氢酶(MDH)的蛋白同源性和蛋白结构分析,本文提出MDH也具有协同作用的功能猜想,并开展了MDH协同纤维素酶水解滤纸纤维素的理论以及实验研究。通过分子对接模拟MDH与结晶纤维素的相互作用,理论分析发现MDH可能通过氢键和疏水的作用来降低纤维素的凝聚。实验考察了MDH添加量、纤维素酶量、水解时间等条件对MDH协同纤维素酶水解纤维素的影响。结果表明,在(50±0.50)mg滤纸体系中添加0.06FPU纤维素酶、150μg苹果酸脱氢酶,50℃水浴震荡24h,测定的还原糖产量是纤维素酶单独作用时的(3.47±0.28)倍,MDH对纤维素酶的增效活性为247%±28%。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段对MDH作用前后的滤纸进行分析,所得结果表明MDH对纤维素的结晶区域具有破坏作用,协同促进了纤维素酶对纤维素的水解。作为一种有效的纤维素降解辅助蛋白,MDH为提高纤维素的酶法水解效率提供了更多选择。

UPLC-QQQ-MS/MS法用于粉防己根双苄基异喹啉生物碱合成途径中12种化合物的定量检测

超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱(UPLC-QQQ-MS/MS)法用于粉防己(Stephania tetrandra S.Moore)中的有机酸和生物碱类化合物的同时定性、定量检测具有重要的研究意义,可为汉防己甲素等双苄基异喹啉类生物碱的代谢合成机理解析提供数据参考。本研究采用Poroshell 120 CS-C18色谱柱进行分离,以含0.1%甲酸的10 mmol/L甲酸铵水溶液(A)-乙腈(B)为流动相进行梯度洗脱,在喷射流技术离子源(AJS-ESI),正、负离子多反应监测(MRM)模式下进行检测,通过一级和二级质谱数据对不同采集批次的粉防己根部代谢物进行定性和定量分析。结果显示:12种被测化合物在线性范围内都呈现出良好的线性关系,相关系数均大于0.99;粉防己根部中12种被测化合物的含量存在显著差异,同一化合物的含量在不同的采集月份也有着明显的差异;L-酪氨酸、汉防己甲素和汉防己乙素在粉防己根部的含量相对较高。本研究实现了粉防己根部中12种被测化合物的同时定性和精确定量分析。

枯草芽孢杆菌表面展示氨肽酶的构建及协同水解大豆蛋白

氨肽酶是蛋白质深度水解的重要协同酶,但游离酶使用成本高且稳定性差,限制了其工业化应用。本研究利用表面展示技术将来源于铜绿假单胞菌GF31的氨肽酶基因Aps展示到Bacillus subtilis WB800N芽孢的表面,构建了一种易分离且稳定性好的新型全细胞生物催化剂。通过免疫荧光分析,证明氨肽酶在芽孢表面正确表达。在最适反应温度60℃、pH=9.0的条件下,氨肽酶活力最高可达75.61U/g芽孢。将表面展示氨肽酶协同碱性蛋白酶水解大豆蛋白,在60℃、碱性蛋白酶与表面展示氨肽酶加入比例为2∶1、水解pH先为10.0后为9.0的条件下,水解5.0%的大豆蛋白8h,水解度最高可达55.50%,分别是表面展示氨肽酶与碱性蛋白酶单独水解时的3.3倍、1.5倍。同时16种游离氨基酸含量大幅度提升,其中疏水性氨基酸亮氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸含量分别增加19.21mg/L、8.59mg/L和16.77mg/L,鲜味氨基酸谷氨酸、天冬氨酸含量增加13.98mg/L和4.11mg/L,说明表面展示氨肽酶在蛋白质的深度水解及对蛋白水解液脱苦、增鲜方面具有显著的作用,具有良好的工业应用前景。

改性黄曲霉A5P1对染料酸性蓝25的吸附效果与机理研究

以黄曲霉A5P1为原料,利用盐酸改性法制成生物吸附剂A5P1_(acid),用于吸附酸性蓝25(AB25)染料。对A5P1_(acid)吸附的影响因素进行分析,结果表明:染料吸附的最佳吸附剂用量为0.5 g/L,最适pH为2,60 min达到吸附平衡。吸附剂经盐酸改性后,吸附量从137 mg/g提高到182 mg/g,染料去除率提高了32%。通过分析A5P1_(acid)吸附去除AB25的机理,发现吸附过程符合准二级动力学模型,是由化学吸附控制吸附速率;符合Freundlich吸附等温线,吸附属于多层非均相吸附。热力学结果表明吸附过程是一个吸热自发的过程。Zeta电位和FTIR结果表明,吸附是由多种官能团的静电吸附和氢键作用的。吸附剂经过循环吸附-解吸7次仍保留初始吸附量的50.6%。实验研究证明,A5P1_(acid)是一种绿色有效可用于去除阴离子染料的生物吸附质材料。

广西茅尾海红树林土壤放线菌多样性及功能酶活性研究

研究广西茅尾海红树林自然保护区内红树林土壤中可培养放线菌的多样性,挖掘具有高产多种功能酶活性的放线菌类群。应用可培养技术和基于16S rRNA基因序列的系统发育分析研究红树林土壤中可培养放线菌的多样性;并以10种酶活底物为指示物,结合点植法和透明圈法对可培养的放线菌进行功能酶活性筛选。结果显示,从红树林土壤中共分离到444株放线菌,隶属于6目13科24属63种,其中3株放线菌为潜在新种。从63株不同种的放线菌中筛选出56株放线菌在至少1种功能酶活性检测中显示阳性,总阳性率为88.89%;其中具有2种以上功能酶活性的放线菌31株,链霉菌属、微杆菌属和短小杆菌属的产酶菌株最为丰富。综上所述,广西茅尾海红树林自然保护区内红树林土壤中可培养放线菌的种类丰富多样,潜藏着放线菌新资源,且功能酶活性显著,具有较大的挖掘潜力。

微生物DNA条形码技术的研究进展

微生物DNA条形码技术是利用DNA条形码作为标记进行微生物物种鉴定的技术,目前在微生物的研究中应用广泛。本文综述了微生物DNA条形码技术在应用中的优势、局限性和发展,为微生物DNA条形码技术的进一步应用提供参考。

链霉菌抗生素生物合成中的细胞色素P450酶

作为酶工程、有机化学和合成生物学领域的研究热点,细胞色素P450酶以其独特的催化特性以及广泛的存在性,吸引了大量研究人员的兴趣。近年来,随着全基因组测序技术、合成生物学和结构生物学的迅猛发展,在抗生素的生物合成过程中P450酶的功能研究得到了进一步解析。同时,细胞色素P450酶的蛋白质改造和新催化反应的研发不断取得新突破。本文就链霉菌属来源的细胞色素P450酶的特点以及最近的研究进展进行了总结与论述。

细胞色素P450酶生物转化及新催化反应的最新进展

细胞色素P450酶(P450s或CYPs)是一类广泛存在于生命体中,依赖于亚铁血红素催化多种底物的单加氧酶。一方面,它涉及许多高活性天然产物生物合成的关键步骤,对其生物转化研究有助于提高活性分子的产率和活性;另一方面,其催化涉及金属元素以及辅助因子,其蛋白质改造和新催化反应的研发也不断取得新突破。本文就细胞色素P450酶这两方面的最近研究进展进行了总结与论述。

生物法合成乙偶姻手性异构体的研究进展

乙偶姻是一种重要的四碳平台化合物,在食品、医药、烟草、化妆品、化工等行业具有广泛的用途,其手性异构体(R)?乙偶姻和(S)-乙偶姻由于具有独特的立体结构,还可用于合成高附加值手性药物、化学中间体、液晶材料。本文综述了近年来利用酶法、全细胞催化法和基因工程菌发酵法制备手性乙偶姻的研究成果,介绍了利用代谢工程、合成生物学等技术在构建基因工程菌株,以及在提高乙偶姻产量、转化率和光学纯度方面所取得的研究进展。最后讨论了目前所存在的问题和难点,以及今后应该重点关注的研究方向。

利用联合生物加工生产纤维素乙醇的研究进展

联合生物加工(consolidated bioprocessing)是将纤维素酶的产生、纤维素酶解、糖发酵全部同时在一个反应器中完成,整个反应过程由一种微生物或微生物集合体来完成。联合生物加工具有工艺简便、成本低、效率高等优点,被广泛认为是最优的纤维素乙醇生产策略,又被称为第三代生物燃料。本文介绍构建符合联合生物加工要求菌株的2条途径,第1类联合生物加工菌株改造纤维素酶生产菌,使其能够高产乙醇;第2类联合生物加工菌株改造乙醇高产菌株,使其能够分泌纤维素酶。本文还对联合生物加工候选菌株及其优缺点做了概括,为今后研究提供了理论基础和指导方法。

微生物催化合成丙烯酸的研究进展

丙烯酸是一种重要的平台化合物,从它出发可以合成一系列市场广阔、附加值高的产品。传统的丙烯酸化学合成法以不可再生的化石资源为原料,并对环境造成严重污染。本文从可持续发展及环境保护的角度出发,综述丙烯酸的微生物合成途径以及合成关键酶等方面的研究进展,分析探讨不同生物合成途径的优劣之处,并展望利用微生物高产丙烯酸存在的瓶颈以及有潜力的发展方向。

广西南宁发展燃料乙醇与节能减排的关系

根据生命周期评价,对燃料乙醇的节能和减排效果进行分析,依据发展规划,得出广西南宁发展燃料乙醇对节能减排的影响。结果表明,发展燃料乙醇将在节能和减排方面均产生积极作用,应加大在南宁乃至广西发展非粮燃料乙醇产业的力度。

麻疯树油加氢脱氧制备第二代生物柴油

采用硫化型NiMo/活性白土为催化剂,以非粮植物油麻疯树油为原料制备第二代生物柴油.利用等体积浸渍和CS_(2)原位活化结合的方法制备出硫化型NiMo/活性白土催化剂,并通过XRD、BET、Py-FTIR和NH_(3)-TPD等技术对其结构和性能进行表征.考察了不同反应温度、催化剂用量、反应初始氢压、反应时间下麻疯树油的转化率及生成C_(15)-C_(18)烃类的选择性.实验结果表明,最优的反应条件为:反应温度300℃、催化剂质量分数为7.5%、反应初始氢压3.5 MPa和反应时间60 min,在该反应条件下,麻疯树油的转化率达到95.19%,生成C_(15)-C_(18)烃类的选择性为84.53%.对最优油品的组分进行了分析,在硫化型NiMo/活性白土催化剂作用下,麻疯树油经加氢饱和、加氢脱氧、脱羰及裂化等反应生成含C_(15)-C_(18)链烃,即第二代生物柴油.

单分子成像和追踪技术在工业微生物研究中的应用

在单分子工具和技术的迅速发展过程中,单分子荧光显微镜技术脱颖而出,可以高特异性地监测荧光标记的生物分子的时空行为,成为研究生物系统的有力工具。然而,单分子成像和追踪技术在工业微生物研究及酶工程领域中的应用仍处于起步阶段。随着生物工程技术、合成生物学和代谢工程等科学技术的迅猛发展,工业微生物的应用日趋广泛。但是,菌株往往难以在整个培养期间保持最大的生产能力,导致在经济效益上不能满足产业化的需求,成为制约微生物细胞工厂发展的一个瓶颈,对酶学研究提出新的挑战。单分子成像和追踪技术具有直接、准确、实时等监测优点,可以直接在活体生物上进行研究,成功地实现了对单分子酶催化过程的实时监控,发现了多种酶的新单分子行为及反应机制。这些技术有助于各种新型酶、新特性酶、新作用方式酶的研发。本文简述单分子成像和追踪技术的主要特点(以荧光显微镜为主),总结近年来单分子成像和追踪技术在微生物研究、酶学研究中的应用,及其在工业微生物研究中的应用现状和面临的挑战。这些技术的应用必将促进纳米生物学的发展,推动酶工程改造,提高细胞工厂的生产能力。

半参数技术在生物医学领域中的应用(英文)

近年来半参数技术越来越多地应用于生物特征的识别,相关研究成果(出版物)逐年增加。到目前为止,该技术已用于生物医学领域的各种研究,对此有必要对其应用情况进行及时总结,这将有助于对其发展趋势及应用有一个全面了解。本文综述了半参数技术在不同生物医学领域的应用,包括接受者操作特征(ROC)分析、生存和纵向分析、药代动力学和药效学、暴露研究、基因研究及其它研究领域。其中每一部分以对半参数技术背景的一般描述开始,进而介绍其适用情况,最后对不同的研究加以比较,使大家对半参数技术的应用背景、适用情况、与参数和非参数方法相比的优点以及在疾病诊断中的协变量有概念性认识。

古菌、细菌和真核生物纤维素酶的整体进化关系(英文)

【目的】纤维素酶在生物燃料、食品、造纸、制药和纺织工业应用广泛。许多生物都能产生纤维素酶,因此纤维素酶的进化关系非常复杂;加上人类用工程手段不断改造纤维素酶,使得纤维素酶的进化关系更加复杂化。因此,本研究对纤维素酶的整体进化关系进行大规模的系统发育和统计分析。【方法】选取来自116种古菌、1 744种细菌和556种真核生物的2 416种纤维素酶进行系统进化分析。通过计算平均成对p距离反映每个分类组中的序列差异;然后将差异分为组内差异和组间差异,从数值上反映基因的垂直转移和水平转移;最后,通过进化树展示基因转移的趋势。【结果】来自不同门、纲、目、科和属的纤维素酶,其氨基酸序列的平均成对p距离差异很大。在各个系统分类中,纤维素酶的组间差异和组内差异亦存在很大不同。大规模的系统发育分析显示,大多数纤维素酶的进化经历了不同的路径和分岔,并形成相互交织在一起的群簇。【结论】本研究从统计分析和系统发育的角度提供纤维素酶的整体进化关系,不仅包括纤维素酶基因的垂直遗传和水平转移,还包括多时间和多种属进化,展示了纤维素酶进化的全貌。统计分析不仅丰富系统发育的分析结果,还为利用生物技术设计所需要的纤维素酶提供补充信息。

功能化碳纳米管固定化脂肪酶的制备及其合成生物柴油研究

文章分别以碳二亚胺盐酸盐/N-羟基琥珀酰亚胺（EDC/NHS）和3-氨丙基三乙氧基硅烷/戊二醛（APTES/GA）为连接剂,处理含有羧基和羟基的多壁碳纳米管用于固定化脂肪酶,获得羧基碳纳米管固定化脂肪酶（MCNTs-COOH lipase）和羟基碳纳米管固定化脂肪酶（MCNTs-OH lipase）。固定化后酶的p H耐受性和热稳定性较游离酶得到了提高,在温度为25-50℃时均能发挥较好的催化性能,而且最适p H从7变为8,最适温度从35℃变为40℃。在4℃下储藏350 h后,MCNTs-COOH lipase和MCNTs-OH lipase的残余酶活分别为75.7%和85.3%,而游离酶只能保持约55.7%的残余酶活;在60℃下保存3 h后,游离酶已基本失活,而MCNTs-COOH lipase和MCNTs-OH lipase仍保留了54.7%和63.5%的残余酶活力。将游离酶和固定化酶应用于生物柴油的制备,游离酶在第2个批次时的转化率仅为15.2%,而MCNTs-COOH lipase和MCNTs-OH lipase在第8个反应批次时的转化率分别为60.1%和74.3%,表现出较好的重复使用性。

在α-蒎烯生物环氧化反应过程中酯对反应的影响及机理探讨

在以过氧化脲(UHP)为氧源、Nov435为催化剂的体系中进行α-蒎烯生物环氧化反应的研究,重点考察不同酯作为酰基供体对反应的影响。从反应速率和酶批次稳定性综合考虑,以丙酸乙酯为最佳溶剂,30℃下α-蒎烯3h的环氧转化率可达到87%左右,经6批次反应后仍可达到47.6%,发现过酸和H2O2的协同作用对酶稳定性的影响要高于单一因素。酶催化乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸戊酯、己酸乙酯等不同酰基供体过水解反应均可在60min达到平衡,但过酸平衡浓度和α-蒎烯化学环氧化反应速率受酯影响较大,进而对总反应化学-酶法联合催化环氧化产生影响。最后探讨了丙酸乙酯为唯一酰基供体时的反应机制,认为酶利用丙酸产过酸的反应速率和过酸平衡浓度远低于酯;丙酸乙酯的水解和过水解反应为一对竞争性反应,因此有机体系更有利于环氧化反应。