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基于组学分析优化兽疫链球菌的透明质酸发酵生产

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食品与发酵工业 2024年第4期50卷 10-16页

作者：胡云箫吴俊俊赵北辰王阳康振糖化学与生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 食品合成生物技术教育部工程研究中心江南大学未来食品科学中心江苏无锡214122 江南大学生物工程学院江苏无锡214122

透明质酸具有保湿、润滑等多种生理功能,广泛应用于食品、医药和化妆品领域。目前透明质酸主要依赖于兽疫链球菌发酵生产。然而,遗传背景不清晰等问题,限制了兽疫链球菌作为底盘细胞的相关改造以及透明质酸发酵水平的提升。该研究首先... 详细信息

透明质酸具有保湿、润滑等多种生理功能,广泛应用于食品、医药和化妆品领域。目前透明质酸主要依赖于兽疫链球菌发酵生产。然而,遗传背景不清晰等问题,限制了兽疫链球菌作为底盘细胞的相关改造以及透明质酸发酵水平的提升。该研究首先对兽疫链球菌WSH-24的全基因组和转录组数据进行了测序分析,发现该菌株具有高效的糖酵解和乳酸合成能力,以及不完整的三羧酸循环和多种氨基酸合成途径的缺失。结合生长曲线分析,进一步明确该菌株为缬氨酸、谷氨酰胺、精氨酸和色氨酸4种氨基酸缺陷型。在此基础上,通过外源添加对应的氨基酸使透明质酸产量达到(2.65±0.02)g/L。其次,结合转录组测序数据,确定了维生素B5、维生素B7和维生素B12相关合成基因的转录水平过低。通过外源添加对应的维生素有效提高透明质酸的合成,使其产量达到(2.46±0.07)g/L。最后,通过培养基优化,在3 L发酵罐上透明质酸发酵质量浓度达到5.63 g/L,生产强度为0.31 g/(L·h),相较优化前提高了33.33%。该研究为进一步改造兽疫链球菌WSH-24奠定了基础,为透明质酸的产量提升提供了支撑。

关键词：透明质酸兽疫链球菌全基因组转录组发酵优化

细菌酪氨酸酶高效异源表达及其在生物染发和丝素多肽多巴修饰中的应用

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生物工程学报 2024年

作者：郑依琳胥睿睿王阳方承格堵国成康振江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江南大学未来食品科学中心江南大学生物工程学院糖化学与生物技术教育部重点实验室江南大学化学与材料工程学院

酪氨酸酶是一种含铜的多酚氧化酶，广泛应用于食品、日化、医药等领域。目前商品化酪氨酸酶主要依赖于真菌提取，存在价格高、纯度低、比酶活低和稳定性差等问题。本研究旨在获得高效表达并具有工业化应用前景的细菌酪氨酸酶。通过在大... 详细信息

酪氨酸酶是一种含铜的多酚氧化酶，广泛应用于食品、日化、医药等领域。目前商品化酪氨酸酶主要依赖于真菌提取，存在价格高、纯度低、比酶活低和稳定性差等问题。本研究旨在获得高效表达并具有工业化应用前景的细菌酪氨酸酶。通过在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中异源表达5种不同来源的细菌酪氨酸酶，筛选获得了巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和多刺疣微菌(Verrucomicrobium spinosum)来源的酪氨酸酶TyrBm和TyrVs，酶活分别为(16.1±0.2) U/mL和(48.6±0.9) U/mL。纯化后通过比较TyrBm与TyrVs的酶学性质，证明了TyrVs具有更高的热稳定性和底物专一性。在表征TyrVs高催化性能的基础上，建立了基于TyrVs催化的酶法生物染发体系，实现了原位催化染发，水洗色牢度试验测得模拟14 d清洁后的色差值△E低于7.38 ± 0.64。为便于催化产物与酶快速分离，成功构建了依赖于自组装标签CipA的固定化酶TyrVs-CipA催化体系并应用于水解丝素多肽(Hydrolysed silk fibroin， HSF)的多巴修饰(DOPA modification)，酶连续催化达7次以上，单次DOPA修饰度超过70%。进一步研究表明，DOPA修饰使HSF对DPPH自由基与O2-自由基清除活性分别提高了507.8%与78.23%。本研究为基于酪氨酸酶的绿色生物染发剂及组织工程生物材料开发提供了技术基础。

关键词：细菌酪氨酸酶固定化酶生物染发剂水解丝素 DOPA修饰

自组装固定化多聚磷酸激酶用于合成ATP和GTP

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食品与发酵工业 2024年

作者：胥睿睿杨凤玲孙晓源卢杰王阳康振李江华江南大学未来食品科学中心江南大学糖化学与生物技术教育部重点实验室江南大学工业生物技术教育部重点实验室

多聚磷酸激酶(polyphosphate kinase)能够利用广泛分布、成本低廉且稳定的多聚磷酸盐作为磷酸基供体，用于合成ATP和GTP，后者为细胞提供必要的能量并参与合成众多含磷酸重要化合物。该文旨在借助合成生物学新技术，通过多聚磷酸激酶催... 详细信息

多聚磷酸激酶(polyphosphate kinase)能够利用广泛分布、成本低廉且稳定的多聚磷酸盐作为磷酸基供体，用于合成ATP和GTP，后者为细胞提供必要的能量并参与合成众多含磷酸重要化合物。该文旨在借助合成生物学新技术，通过多聚磷酸激酶催化、高效廉价地合成ATP和GTP。首先根据不同多聚磷酸激酶家族对不同底物催化能力的分析，筛选了属于多聚磷酸激酶第二家族、来源于Deinococcus radiodurans的聚磷酸激酶DrPPK2，验证了其同时合成ATP和GTP的活性。接着优化了反应体系中的pH、Mg2+浓度和催化温度，大幅提高了其合成GTP的效率，最高转化率超过了92%。为了简化催化流程、节约合成成本，通过添加自组装标签CipA，实现了DrPPK2的自组装固定化，通过离心可获得高纯度蛋白并实现酶的重复利用，首轮转化率大于90%，有效重复效率超过10次。该研究提供了一种方便、高效且易于扩大规模的ATP和GTP生物合成自组装固定化系统，为其他含磷酸的化合物合成提供了借鉴。

关键词：聚磷酸激酶 ATP GTP 催化体系优化自组装固定化

“海丝”影响下泉州古城格局演化及其“规画”探析

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新建筑 2024年第2期 122-128页

作者：刘淑虎康振黄静馨黄龙英张兵华福州大学建筑与城乡规划学院古建筑保护福建省高校工程研究中心福州市城乡空间规划行业技术创新中心福建省国土空间分析与模拟数字技术重点实验室福州350108

发掘和弘扬地方人居智慧对传递中华文明具有重要意义。以泉州参与“海丝”的空间演化历程为主线,围绕“港-城”关系、城市形制、功能格局、精神场所演化等显性特征,解析“海丝”影响下泉州古城的格局演化轨迹与规律,并依托“规画”六法... 详细信息

发掘和弘扬地方人居智慧对传递中华文明具有重要意义。以泉州参与“海丝”的空间演化历程为主线,围绕“港-城”关系、城市形制、功能格局、精神场所演化等显性特征,解析“海丝”影响下泉州古城的格局演化轨迹与规律,并依托“规画”六法解析城市与自然环境融合的营城智慧。研究表明,在“海丝”影响下,古代泉州历经从“港城临近”到“港城分设”,形制从规则到不规则,功能从单一到多元的演变,以及精神空间从“本土信仰”到“内外兼收”的显性转变;从“规画”视野上可发掘其具有“依江立城”“顺势立形”和“纾害归利”的营城经验。当代城市建设应从古代泉州的文化包容、革化调适、顺势立形等营城理念中汲取当代意义,弘扬传统营城的优秀经验。

关键词： “海丝”文化古代泉州演化特征 “规画”经验

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基于路径规划和深度强化学习的机器人避障导航研究

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计算机应用与软件 2024年第1期41卷 297-303页

作者：康振兴合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009

针对移动机器人的长距离避障导航问题,提出结合深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)和路径规划(Path Planning,PL)的避障导航算法。该方法通过快速扩展随机树(Rapidly Exploring Random Tree,RRT)算法在长距离的路径上进行规... 详细信息

针对移动机器人的长距离避障导航问题,提出结合深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)和路径规划(Path Planning,PL)的避障导航算法。该方法通过快速扩展随机树(Rapidly Exploring Random Tree,RRT)算法在长距离的路径上进行规划,根据生成的路径节点,将长距离路径划分为若干短距离,而在短距离的导航问题上利用深度强化学习的算法,训练一个具有环境感知和智能决策能力的端到端避障导航模型。仿真实验表明,相较于仅用DRL的避障导航,该方法使移动机器人的长距离避障导航性能有了大幅度提升,解决了DRL在长距离避障导航任务上的局限性问题。

关键词：深度强化学习路径规划移动机器人长距离避障导航

小麦E3泛素连接酶TaRING1互作靶标筛选与验证

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西北植物学报 2024年

作者：王金棉韩璐昕康振生刘杰西北农林科技大学生命科学学院西北农林科技大学植物保护学院西北农林科技大学作物抗逆与高效生产全国重点实验室

【目的】为探究TaRING1在小麦与条锈菌互作过程中的作用,解析其作用机理,为小麦条锈病的绿色防控提供理论依据。【方法】利用酵母双杂交技术筛选TaRING1的互作靶标蛋白,并通过荧火素酶互补实验(LCA)及双分子荧光互补(BiFC)验证互作,通... 详细信息

【目的】为探究TaRING1在小麦与条锈菌互作过程中的作用,解析其作用机理,为小麦条锈病的绿色防控提供理论依据。【方法】利用酵母双杂交技术筛选TaRING1的互作靶标蛋白,并通过荧火素酶互补实验(LCA)及双分子荧光互补(BiFC)验证互作,通过泛素化实验对TaRING1的泛素功能进行验证,通过烟草瞬时表达及小麦原生质体转化分析靶标TaRIP92的亚细胞定位。【结果】以TaRING1作为诱饵,利用酵母双杂交技术筛选到互作靶标TaRIP92,并通过LCA及BiFC验证TaRING1与TaRIP92互作,通过体外泛素化实验证明TaRING1可以泛素化底物TaRIP92,烟草瞬时表达及小麦原生质体转化发现TaRIP92蛋白定位于线粒体。【结论】TaRING1通过与线粒体蛋白TaRIP92互作并对其进行泛素化。

关键词：小麦条锈病 E3泛素连接酶 TaRING1 TaRIP92

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PE管道焊接质量在线智能监测系统设计

PE管道焊接质量在线智能监测系统设计

作者：康振西安工业大学

学位级别：硕士

聚乙烯管在燃气管道应用领域占的市场比例越来越高,其寿命长、耐腐蚀、施工方便的特点使其可广泛应用于燃气、供水等行业。聚乙烯管道的使用效果与焊接工艺过程的参数息息有关,目前对于聚乙烯管道熔接的质量没有一个非常有效的监测手段... 详细信息

聚乙烯管在燃气管道应用领域占的市场比例越来越高,其寿命长、耐腐蚀、施工方便的特点使其可广泛应用于燃气、供水等行业。聚乙烯管道的使用效果与焊接工艺过程的参数息息有关,目前对于聚乙烯管道熔接的质量没有一个非常有效的监测手段。一般情况下,现有的PE管道检测是通过焊接效果来评判诊断精度有限,且效率较低,同时检测成本较高,施工人员的素质也会影响焊接的质量,在出现焊接质量问题时不能及时的发现和追溯责任。基于以上问题,本文设计一套PE管道焊接质量在线智能监测系统,通过对焊接人员身份的识别和对管道焊接参数的在线精确诊断来确保PE管道焊接的质量,同时对焊接位置的确定以提高维修效率,完成PE管道焊接质量监测的智能化。本文分析了PE管道焊接质量的特性,并通过对国内外行业现状的分析,以工程实际需求为出发点,应用嵌入式软硬件开发技术,诊断算法模型设计技术和手机APP开发等相关知识,设计研发一套PE管道焊接质量在线智能监测系统,实现了PE管道焊接质量在线诊断监测以及焊接信息智能化管理。主要的研究内容为:首先,根据课题的需要,在型号为S3C2440的ARM 9处理器硬件平台和Linux操作系统软件平台完成系统整体实现方案的设计,并完成设计调试硬件平台,包括通信模块、信息采集模块的设计,为管道焊接质量监测系统提供合适的工作环境;其次,完成搭建嵌入式Linux操作系统开发环境,设计嵌入式应用程序以实现多线程数据实时采集;完成包括4G通信、蓝牙通信、定位、身份识别在内的多种模块的驱动程序设计,进行Linux操作系统驱动模块的剪裁移植;然后,使用Java语言在Eclipse集成环境下完成移动终端手机APP的开发,完成蓝牙协议的开发编写,实现下位机和手机数据和命令交互,并利用My SQL数据库完成管道焊接信息数据的保存;再然后,完成管道故障在线诊断算法的设计,搭建故障诊断算法模型,完成训练和验证数据集的训练,完成网络诊断误差分析和方法改进,将算法在服务器上实现,实现对焊接质量的在线实时诊断;最后,完成对整个系统的硬件和软件功能测试,并与焊接设备进行系统联调。经实验证明,本PE管道焊接质量在线智能监测系统可实现PE管道焊接参数采集,并完成焊接质量诊断分析,同时通过采集焊口位置信息、工人身份信息提升整个焊接系统的安全性和可追溯性,设计手机APP对整个工程系统进行即时管理。通过以上功能实现,对燃气管网焊接过程中焊口质量有良好的监测效果。

关键词： PE管道焊接质量监测在线诊断 APP

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产麦角硫因大肠杆菌工程菌株的构建与优化

生物工程学报 2022年第2期38卷 796-806页

作者：王丽王阳李江华堵国成康振江南大学生物工程学院糖化学与生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学未来食品中心江苏无锡214122

麦角硫因(ergothioneine,ERG)是一种天然的抗氧化剂,广泛应用于化妆品、食品以及医药领域。相比于传统植物提取和化学合成方法,微生物发酵合成麦角硫因具有周期短、成本低等优点,因而受到广泛关注。为构建高产麦角硫因的大肠杆菌工程菌... 详细信息

麦角硫因(ergothioneine,ERG)是一种天然的抗氧化剂,广泛应用于化妆品、食品以及医药领域。相比于传统植物提取和化学合成方法,微生物发酵合成麦角硫因具有周期短、成本低等优点,因而受到广泛关注。为构建高产麦角硫因的大肠杆菌工程菌株,本研究以大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)为出发菌株,通过引入耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)来源的麦角硫因合成基因簇egtABCDE以及粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)来源的Egt1,构建了从头发酵合成麦角硫因的工程菌株E1-A1,麦角硫因发酵浓度为(95.58±3.20)mg/L。为进一步提高麦角硫因的产量,对前体氨基酸组氨酸、甲硫氨酸以及半胱氨酸合成路径中关键酶的表达进行了强化,结果表明,单一表达基因serA^(T410STOP)、thrA以及两者共表达时,麦角硫因发酵浓度分别提高至(134.83±4.22)mg/L、(130.26±3.34)mg/L以及(144.97±5.40)mg/L。最后,采用分批补料发酵策略,菌株E1-A1-thrA-serA^(*)在无机盐培养基和丰富培养基培养中的产量分别为548.75 mg/L和710.53 mg/L。

关键词：麦角硫因代谢工程大肠杆菌氨基酸分批补料发酵

优化前体供给与细胞膜通透性强化大肠杆菌合成麦角硫因

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食品与生物技术学报 2022年第8期41卷 43-52页

作者：陈佳敏王阳堵国成康振江南大学生物工程学院江苏无锡214122 江南大学糖化学与生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学未来食品科学中心江苏无锡214122

麦角硫因(Ergothioneine,ERG)具有抗氧化、抗炎、辐射保护等多种生理功能,广泛应用于食品、医药和化妆品领域。微生物发酵生产麦角硫因具有极大潜力,然而,由于工程菌株前体供应不充足等因素,麦角硫因的发酵质量浓度以及生产强度低下。... 详细信息

麦角硫因(Ergothioneine,ERG)具有抗氧化、抗炎、辐射保护等多种生理功能,广泛应用于食品、医药和化妆品领域。微生物发酵生产麦角硫因具有极大潜力,然而,由于工程菌株前体供应不充足等因素,麦角硫因的发酵质量浓度以及生产强度低下。作者旨在探究麦角硫因生产不同阶段中的前体限制,并通过优化前体供应解除限制,进而提高大肠杆菌麦角硫因合成能力。在证明组氨酸是限制麦角硫因合成的关键因素基础上,通过优化组氨酸供给,麦角硫因在摇瓶水平的发酵质量浓度达到175.81 mg/L;通过正交试验组合优化了半胱氨酸、柠檬酸铁胺和维生素B6的添加量,发酵质量浓度提高至182.61 mg/L;通过优化甲基供体的添加(1.5 g/L甲硫氨酸与0.6 g/L甜菜碱)以及通过添加0.2 g/dL的CaCl_(2)提高细胞膜通透性,麦角硫因的发酵质量浓度最终提高至243.06 mg/L。采用分批补料发酵培养108 h后,麦角硫因在3 L发酵罐上的发酵水平达到2.01 g/L,生产强度为18.61 mg/(L·h),为麦角硫因的规模化工业生产奠定了基础。

关键词：麦角硫因大肠杆菌前体供应外源添加发酵优化