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鞘氨醇单胞菌中威兰胶合成基因welS和welG的信息学研究

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河南师范大学学报（自然科学版） 2020年第2期48卷 94-99页

作者：李丽常爱平钱锦杨衍钰何侨妹沈亚领王颖璐朱虎福建师范大学工业生物催化福建省高校工程研究中心福建省先进材料化工基础重点实验室化学与材料学院福州350007 华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室上海200237

威兰胶是一种由微生物合成的天然高分子多聚糖,具有优异的流变性能和良好的稳定性,广泛应用于石油开采、建筑材料、日用化学品、食品、医药等领域.本论文运用生物信息学手段,对威兰胶合成过程中涉及到的关键基因welS和welG进行了研究,... 详细信息

威兰胶是一种由微生物合成的天然高分子多聚糖,具有优异的流变性能和良好的稳定性,广泛应用于石油开采、建筑材料、日用化学品、食品、医药等领域.本论文运用生物信息学手段,对威兰胶合成过程中涉及到的关键基因welS和welG进行了研究,主要包括welS和welG基因序列及其编码蛋白WELS和WELG的性质及结构.结果表明WELS和WELG含有412和545个氨基酸,分子量分别为43.1 kDa和59.5 kDa,等电点分别为11.12和10.39,均为碱性疏水性蛋白.WELS和WELG在结构域组成类型上具有相似性,左右结构域形成大致平行的角度,并且在β-sheet部分具有相似的"环形"结构.这些研究结果为建立威兰胶代谢合成调控新策略,提高威兰胶的发酵产量奠定了基础.

关键词：威兰胶 welS welG 结构特性生物信息学

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魔芋葡甘聚糖/威兰胶体系流变性能研究

粮食与油脂 2014年第6期27卷 31-35页

作者：温成荣潘娟庞杰福建农林大学食品学院福建福州350002

本文主要对魔芋葡甘聚糖/威兰胶(KGM/WG)共混体系的流变性能进行了研究,结果表明:不管是单一多糖还是KGM/WG共混体系,黏度均随剪切速率的增加而逐渐下降,呈现为假塑性流体;KGM/WG共混体系表现出很强的浓度依赖性,浓度越高,黏度越高;相... 详细信息

本文主要对魔芋葡甘聚糖/威兰胶(KGM/WG)共混体系的流变性能进行了研究,结果表明:不管是单一多糖还是KGM/WG共混体系,黏度均随剪切速率的增加而逐渐下降,呈现为假塑性流体;KGM/WG共混体系表现出很强的浓度依赖性,浓度越高,黏度越高;相比于单一KGM,添加一定量的WG,共混体系的流变性能和热稳定性能明显提高;KW8共混体系多糖分子间存在较强的作用力,流变性能最佳。

关键词：魔芋葡甘聚糖威兰胶流变性能

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魔芋葡甘聚糖/威兰胶体系特性研究

魔芋葡甘聚糖/威兰胶体系特性研究

作者：尹娜福建农林大学

学位级别：硕士

多糖在自然界中广泛存在,是一类重要的生物大分子,在食品、化工、医药等行业中具有广泛的应用。作为高分子材料的主要组成部分,多糖类大分子可以通过分子间或分子内相互作用产生新的性能,改善或提高单一多糖在某些方面的性能,拓宽其应... 详细信息

多糖在自然界中广泛存在,是一类重要的生物大分子,在食品、化工、医药等行业中具有广泛的应用。作为高分子材料的主要组成部分,多糖类大分子可以通过分子间或分子内相互作用产生新的性能,改善或提高单一多糖在某些方面的性能,拓宽其应用领域。魔芋葡甘聚糖(Konjac glucomannan,简称KGM),来源丰富且天然可再生,能够与黄原胶、结冷胶、凝胶多糖等高分子多糖通过分子间氢键形成强烈的协同作用,从而改善其流变学特性、成膜性和凝胶性能。威兰胶(Welan Gum,简称WG)是一种新型的微生物多糖,具有优良的流变性、热稳定性、酸碱稳定性及相容性。本文将KGM与WG进行物理共混,制备KGM/WG复合体系,采用现代高分子研究方法和手段,研究了 KGM/WG复合体系的流变性能、成膜性能及凝胶性能,为KGM/WG复合材料的应用提供一定的实践参考。主要的研究结果如下:(1)KGM/WG复合体系的流变学性能研究。静态流变学研究表明:不管是单一多糖还是KGM/WG复合体系,黏度均随剪切速率的增加而逐渐下降,呈现为假塑性流体;KGM/WG复合体系表现出很强的浓度依赖性,浓度越高,黏度越高;金属离子对复合体系具有不同的影响,K+能增加复合体系的黏度,而Ca2+和Fe3+则导致黏度的下降,且后者影响更为显著;动态粘弹性扫描结果表明:相比于单一 KGM,添加一定量的WG,复合体系的流变性能和热稳定性能明显提高;KW8复合体系多糖分子间存在较强的作用力,流变性能最佳。(2)KGM/WG复合体系的成膜性能研究。紫外可见光谱分析(UV-VIS)和红外光谱分析(FT-IR)表明,KGM/WG复合薄膜特征官能团无明显的变化,没有新的基团出现,体系的化学结构未发生明显变化,两者共混,分子间氢键作用增强;热特性分析显示,KW8复合薄膜具有较好的相容性和热稳定性,表明一定量的WG可以提高KGM薄膜的热稳定性;膜性能研究表明,少量的WG可以提高KGM的膜性能,且在KGM含量为80%时,即KW8复合膜的拉伸强度提高,吸湿率和水蒸气透过率较低,综合性能最优。(3)KGM/WG复合体系的凝胶性能研究。采用流变仪、DSC、红外光谱等仪器分析结合分子模拟等手段,研究了KGM/WG复合体系的凝胶形成过程及凝胶的热稳定性等。结果表明:当体系以KGM为主时,WG延长了复合体系凝胶点的出现时间;单一 KGM凝胶在低温下具有稀化现象且热稳定性相对较差,WG可与脱乙酰KGM形成分子间氢键,提高复合凝胶的耐低温性和热稳定性;共混凝胶的凝胶性能和扫描电镜分析表明,WG的加入使复合体系内孔洞分布更加均匀,结构更加完整,凝胶强度、弹性、硬度及析水率等凝胶特性都得到一定程度的改善,但硬度有所减弱;红外光谱分析和计算机分子模拟结也果表明,脱乙酰基的KGM与WG形成分子间氢键,复合后势能显著降低,体系趋于稳定。

关键词：魔芋葡甘聚糖威兰胶流变性成膜性凝胶性

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关键酶过表达对威兰胶合成的影响

关键酶过表达对威兰胶合成的影响

作者：孙亚杰中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

威兰胶（Welan gum）是鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas ***）在代谢过程中产生的一种胞外高分子杂多糖,因其独特的分子结构和出色的流变学特性,被广泛的应用在石油开采、食品、建筑等诸多领域。本文以威兰胶的预测合成途径为依据,构建关键... 详细信息

威兰胶（Welan gum）是鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas ***）在代谢过程中产生的一种胞外高分子杂多糖,因其独特的分子结构和出色的流变学特性,被广泛的应用在石油开采、食品、建筑等诸多领域。本文以威兰胶的预测合成途径为依据,构建关键酶UDP-葡萄糖焦磷酸化酶（UgpG）和葡萄糖磷酸异戊二烯转移酶（WelB）过表达菌株,以确定UgpG和WelB的过表达对威兰胶的产量及结构的影响,为后续构建高产基因工程菌株提供理论依据。本论文的主要研究内容如下:首先,构建了威兰胶关键酶过表达菌株。以Sphingomonas ***基因组为模板扩增ugpG和welB基因,将其分别与pBBR1MCS-3连接,构建重组质粒pBBR1MCS-3-ugpG/welB。将两个重组质粒分别转化Sphingomonas ***,构建鞘氨醇单胞菌重组菌Sphingomonas ***/pBBR1MCS-3-ugpG（A菌株）和Sphingomonas ***/pBBR1MCS-3-welB（B菌株）。随后,将野生菌株和A、B菌株分别在LB培养基和发酵培养基中培养,并分析关键酶过表达对威兰胶合成的影响。在LB培养基中培养96 h时,A菌株的威兰胶产量及发酵液粘度比野生菌分别提高了约8.58%和42.71%;在发酵培养基中培养72 h时,其威兰胶产量及发酵液粘度分别提高了约27.75%和6.86%。在LB培养基中培养96 h时,B菌株发酵液粘度是野生菌的9.87倍;在发酵培养基中培养48 h时,其威兰胶产量提高了约21.02%。以上结果表明关键酶UgpG和WelB的过表达可以提高威兰胶的产量或发酵液的粘度。此外,本文还对分离纯化的威兰胶多糖样品进行了初步的结构鉴定。A、B菌株所产威兰胶与野生菌具有相似的官能团;同野生菌株相比,A、B菌株的总糖、糖醛酸和乙酰基含量都有所提高,表明关键酶UgpG和WelB的过表达对威兰胶的结构产生了一定影响。最后,为克服pBBR1MCS系列载体表达外源蛋白时含有多余β-半乳糖苷酶短肽的缺陷,我们以pBBR1MCS-3质粒为改造模板,构建了一个新型高效表达载体pBBRtac3。利用融合PCR技术将源于质粒pGEX4T-1的Ptac、Ter基因片段和质粒pBBR1MCS-3的多克隆位点MCS基因片段融合,获得新型表达元件PMT;利用PCR技术扩增得到pBBR1MCS-3的骨架结构pMCS3;将PMT和pMCS3进行双酶切后利用DNA连接酶进行连接,获得pBBRtac3。同时,通过Sphingomonas ***中关键酶UgpG在*** BL21（DE3）中诱导表达为例,对该载体的有效性进行研究。结果显示,当以pBBRtac3为表达载体时,UgpG的表达量显著提高。此载体为后续进一步获得威兰胶高产菌株奠定了基础。

关键词：鞘氨醇单胞菌威兰胶 UDP-葡萄糖焦磷酸化酶(UgpG) 葡萄糖磷酸异戊二烯转移酶(WelB) 质粒pBBRtac3

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威兰胶水溶液的流变性

威兰胶水溶液的流变性

流变学进展——第十一届全国流变学学术会议

作者：徐龙苑再武徐桂英山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室

本文考察了浓度、温度和盐度对威兰胶水溶液流变性的影响。结果表明:威兰胶具有良好的增黏效果以及优异的抗剪切、抗温及抗盐性能;在研究的浓度范围内溶液均符合幂律模型和Cross方程;威兰胶水溶液具有较高的黏弹性,且储能模量G′和损耗... 详细信息

本文考察了浓度、温度和盐度对威兰胶水溶液流变性的影响。结果表明:威兰胶具有良好的增黏效果以及优异的抗剪切、抗温及抗盐性能;在研究的浓度范围内溶液均符合幂律模型和Cross方程;威兰胶水溶液具有较高的黏弹性,且储能模量G′和损耗模量G″与浓度呈指数关系。这归因于威兰胶分子在溶液中相互缠绕或交联,形成了网络结构。本研究对于开发威兰胶在强化采收率中的应用具有指导意义。

关键词：威兰胶储能模量损耗模量表观黏度

来源： cnki会议评论

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威兰胶水溶液的流变性研究

威兰胶水溶液的流变性研究

高粘发酵体系不同搅拌桨的CFD模拟及发酵验证

中国化学会第28届学术年会

作者：徐龙徐桂英山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室

＜正＞威兰胶是一种新型的微生物多糖,其主要结构也是由五糖重复单元构成。威兰胶在许多工业领域有着广泛的应用前景。但有关威兰胶溶液的物化性能研究的报道尚不多见。本研究致力于考察威兰胶水溶液流变特性与其浓度、温度和盐度的依... 详细信息

＜正＞威兰胶是一种新型的微生物多糖,其主要结构也是由五糖重复单元构成。威兰胶在许多工业领域有着广泛的应用前景。但有关威兰胶溶液的物化性能研究的报道尚不多见。本研究致力于考察威兰胶水溶液流变特性与其浓度、温度和盐度的依赖性。为了比较,同时考察了黄原胶溶液的流变性。以期为威兰胶在不同条件下的应用提供基础数据。

关键词：威兰胶黄原胶粘弹性矿化水温度

来源： cnki会议评论

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生物工程学报 2015年第7期31卷 1099-1107页

作者：董淑浩朱萍徐晓滢李莎姜永翔徐虹南京工业大学食品与轻工学院材料化学工程国家重点实验室江苏南京211816

搅拌桨是高好氧高黏度微生物发酵实现高效反应必不可少的因素之一,不同搅拌桨组合对发酵过程的影响十分重要。威兰胶是由产碱杆菌在高耗氧高粘度发酵体系下合成的胞外微生物多糖,广泛应用于水泥、石油、油墨、食品等行业中。本研究借助... 详细信息

搅拌桨是高好氧高黏度微生物发酵实现高效反应必不可少的因素之一,不同搅拌桨组合对发酵过程的影响十分重要。威兰胶是由产碱杆菌在高耗氧高粘度发酵体系下合成的胞外微生物多糖,广泛应用于水泥、石油、油墨、食品等行业中。本研究借助于计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)的方法,以威兰胶发酵液体系为研究体系,研究了6种不同搅拌桨组合在反应器内流体速率分布、剪切速率、和气含率等参数。将模拟效果较好的3种组合用于威兰胶发酵过程。研究表明MB-4-6搅拌桨组合对改善发酵罐内部的溶氧及流场分布效果最明显,威兰胶产量水平提高了13%。同时在该组合下威兰胶的产品粘度得到有效提高。

关键词：计算流体力学非牛顿流体威兰胶搅拌桨组合

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鞘氨醇单胞菌的研究进展

微生物学通报 2023年第6期50卷 2738-2752页

作者：刘辉韦璐璐朱龙发韦豪白云霞刘小玲李树波广西大学轻工与食品工程学院广西南宁530004

鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)不仅细胞膜含有比脂多糖更疏水的鞘糖脂,而且具有高效的代谢调控机制和基因调控能力,使其在威兰胶合成、环境修复和促进植物生长等方面具有巨大的应用潜力。目前国内在鞘氨醇单胞菌代谢机制方面的研究尚无新... 详细信息

鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)不仅细胞膜含有比脂多糖更疏水的鞘糖脂,而且具有高效的代谢调控机制和基因调控能力,使其在威兰胶合成、环境修复和促进植物生长等方面具有巨大的应用潜力。目前国内在鞘氨醇单胞菌代谢机制方面的研究尚无新突破。本文主要综述了鞘氨醇单胞菌的系统分类、基因组学、基因调控机制及其应用等方面的研究,从基因层面分析鞘氨醇单胞菌产威兰胶的合成机制,为后续鞘氨醇单胞菌高密度发酵、工业化生产等研究提供理论基础,以便进一步发掘其在生物技术上的应用潜力。

关键词：鞘氨醇单胞菌威兰胶鞘氨醇单胞菌代谢途径生物降解辅助植物修复

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不同因素对微生物多糖溶液黏度的影响

钻井液与完井液 2015年第4期32卷 84-87,111页

作者：何静王满学李世强刘超周普陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院西安石油大学化学化工学院

威兰胶是由产碱杆菌以碳水化合物为主要原料,经发酵产生的高分子可溶性胞外杂多糖。研究了微生物多糖威兰胶的结构和流变特性,分别考察了加量、放置时间、剪切速率、剪切时间、温度、矿化度及p H值等因素对微生物多糖威兰胶黏度的影响... 详细信息

威兰胶是由产碱杆菌以碳水化合物为主要原料,经发酵产生的高分子可溶性胞外杂多糖。研究了微生物多糖威兰胶的结构和流变特性,分别考察了加量、放置时间、剪切速率、剪切时间、温度、矿化度及p H值等因素对微生物多糖威兰胶黏度的影响。结果表明,微生物多糖威兰胶水溶性好,溶液的黏度随着浓度的升高而增加;随着剪切速率增加,威兰胶水溶液的表观黏度逐渐降低,剪切应力逐渐升高,表现为典型的高假塑性流体特性,而且在低剪切速率下具有很高的黏度;瓜尔胶在中性环境中保持稳定,在酸性和碱性溶液中黏度急剧降低,而威兰胶溶液在为2~12的p H值范围内,黏度基本保持稳定,具有良好的酸碱稳定性;耐温性能与瓜胶相比呈现优良的优越性;高价离子的增加,并没有影响到威兰胶在溶液中的缔合网络结构,其可成为一种新型压裂液增稠剂。

关键词：微生物多糖威兰胶增稠剂压裂液