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代谢工程改造大肠杆菌合成甲萘醌-7

食品与发酵工业 2025年第1期51卷 1-10页

作者：何雨锴曾伟主徐沙江南大学生物工程学院江苏无锡214122 江南大学粮食发酵工艺与技术国家工程实验室江苏无锡214122 江南大学未来食品科学中心江苏无锡214122

甲萘醌-7(menaquinone-7,MK-7),作为维生素K2亚型之一,具有治疗骨质疏松,保护心血管健康等作用。常见MK-7生产主要由纳豆等食品发酵而来,但存在产量低,提取复杂等问题,而枯草芽孢杆菌作为MK-7常见生产菌株,也面临发酵周期长,发酵产量低... 详细信息

甲萘醌-7(menaquinone-7,MK-7),作为维生素K2亚型之一,具有治疗骨质疏松,保护心血管健康等作用。常见MK-7生产主要由纳豆等食品发酵而来,但存在产量低,提取复杂等问题,而枯草芽孢杆菌作为MK-7常见生产菌株,也面临发酵周期长,发酵产量低的问题。该研究对一株引入甲羟戊酸途径的大肠杆菌进行改造,首先利用DLKcat模型比较筛选出4个关键酶,包括七聚异戊二烯焦磷酸合酶BtHepS\BtHepT、1,4-二羟基-2-萘甲酸七烯基转移酶MnMenA、甲萘醌生物合成C-甲基转移酶NtMenG,将其进行表达优化,构建了大肠杆菌内源合成MK-7途径。随后,整合表达异戊烯基焦磷酸异构酶EcIdi提升前体供应,再对得到的菌株进行补料分批发酵条件优化,包括延迟诱导时间,提升溶氧量至60,MK-7产量达到929.58 mg/L,但出现1217.58 mg/L的去甲基甲萘醌-7(DMK-7)大量堆积的现象。进一步筛选了不同来源的MenG降低DMK-7的堆积,发现Bacillus subtilis 168来源的MenG可以较好地降低DMK-7堆积。最终,在5 L发酵罐上MK-7的产量达到1090.45 mg/L,DMK-7降低至231.14 mg/L。该研究结果对应用大肠杆菌生产MK-7具有一定的指导意义。

关键词：甲萘醌-7 大肠杆菌 DLKcat 去甲基甲萘醌-7 发酵优化

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一种含精确AFC及VCO幅度校准的低噪声锁相环

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微电子学 2025年

作者：刘钰倪屹江南大学集成电路学院

为了避免选择过大的调谐增益Kvco造成锁相环频率综合器相位噪声恶化以及由于非最佳子带的选择而带来的各种不良影响，提出一种精确自动频率校准（AFC）算法来实现对压控振荡器（VCO）频率子带的精确选择。同时为了进一步提升其噪声性能... 详细信息

为了避免选择过大的调谐增益Kvco造成锁相环频率综合器相位噪声恶化以及由于非最佳子带的选择而带来的各种不良影响，提出一种精确自动频率校准（AFC）算法来实现对压控振荡器（VCO）频率子带的精确选择。同时为了进一步提升其噪声性能，提出了一种通过对电压偏置型VCO的振荡幅度进行调节来优化噪声的方法，在尽可能提高锁相环噪声性能的同时避免过大的功耗。采用SMIC 0.11 μm CMOS工艺制造该锁相环频率综合器，其VCO的工作频率范围为1.7 GHz-2.6 GHz，经过四分频后在433.92 MHz本振频率的1 MHz频偏处相位噪声为-129.59 dBc/Hz，所提出的频率综合器总功耗为4.8 mW，面积大小为0.32 mm2。

关键词：频率综合器锁相环 AFC算法压控振荡器相位噪声

蓝藻生长与衰亡对太湖沉积物-上覆水系统CO2和CH4排放通量的影响及其来源途径

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湖泊科学 2025年

作者：吴铭杰许海詹旭邱雨孙宏伟秦伯强朱广伟张运林江南大学环境与生态学院中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室

随着气候变化和人类活动的增加，全球湖泊富营养化日趋加重，湖泊中蓝藻水华频繁发生。湖泊作为全球碳循环的热点区域，一方面通过浮游植物光合作用固定大气中的二氧化碳（CO2），另一方面又通过有机物的降解向大气中排放CO2和甲烷（CH... 详细信息

随着气候变化和人类活动的增加，全球湖泊富营养化日趋加重，湖泊中蓝藻水华频繁发生。湖泊作为全球碳循环的热点区域，一方面通过浮游植物光合作用固定大气中的二氧化碳（CO2），另一方面又通过有机物的降解向大气中排放CO2和甲烷（CH4）。目前关于蓝藻水华对湖泊沉积物-上覆水系统中碳的源汇效应的研究主要集中于藻类死亡降解对含碳温室气体排放的影响，但对藻类光合作用固定大气中CO2效应的研究较少，因此蓝藻水华引起的湖泊碳的源汇效应尚不明确。本研究于2023年夏季采集太湖竺山湾的表层沉积物构成沉积物-上覆水系统，添加不同生物量的蓝藻，进行室内恒温水浴培养模拟实验，定期封闭培养柱，采集顶空气体样品，测定气体中CO2和CH4浓度及碳同位素丰度，研究蓝藻生长和衰亡对CO2和CH4产生途径及排放通量的影响。结果表明，蓝藻生长与衰亡阶段分别呈CO2吸收和排放状态，CO2排放通量随初始蓝藻添加量的增加而增加。蓝藻生长阶段CO2排放通量呈负值，藻类固定CO2；蓝藻衰亡阶段CO2排放通量随着蓝藻的死亡分解逐渐增加，在第25天达到稳定。蓝藻生长阶段的CH4排放通量为（0.022±0.011）～（3.159±0.51）μmol/（m2·h），在第7天达到峰值：蓝藻衰亡阶段的CH4排放通量显著升高，达到（0.219±0.017）～（9.783±0.215）μmol/(m2.h)，并在第20天达到峰值。将CH4换算为CO2当量（CO2-eq），各处理组总的CO2-eq排放通量在蓝藻生长阶段表现为“碳汇”(-451.82～-113.28 mmol/(m2.h))，而在蓝藻衰亡阶段表现为“碳源”(35.46～196.86 mmol/(m2.h))。整个实验周期净CO2-eq排放通量为-746.71 mmol/(m2.h)，表现出强烈的碳汇效应。13C-CO2和13C-CH4稳定同位素结果显示，表观分馏因子αC值均小于1.06，表明蓝藻生长和衰亡阶段CH4产生途径主要以乙酸发酵为主。随着初始蓝藻添加量的增加，αC逐渐减小，表明蓝藻提高了乙酸发酵途径在CH4代谢中的占比。研究结果对于揭示蓝藻水华对富营养化湖泊碳循环与源汇效应影响机制具有重要科学意义。

关键词：甲烷排放通量碳同位素蓝藻水华太湖竺山湾

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病毒感染性检测方法研究进展

病毒学报 2025年

作者：叶永丽李梓暄刘丽娟孙秀兰纪剑江南大学食品学院中国检验检疫科学研究院

病毒感染性分析是病毒类生物医药、环境监测、食品安全监管等领域的重要内容，明确病毒感染性对于病毒污染水平与传播能力分析、污染预警、降低危害和损失至关重要。近年来，除传统的空斑形成单位法、终点稀释法和病灶形成单位测定法外... 详细信息

病毒感染性分析是病毒类生物医药、环境监测、食品安全监管等领域的重要内容，明确病毒感染性对于病毒污染水平与传播能力分析、污染预警、降低危害和损失至关重要。近年来，除传统的空斑形成单位法、终点稀释法和病灶形成单位测定法外，结合计算机和生物信息学等学科知识及技术开发了系列高性能的感染性病毒检测新方法，包括激光力细胞学法、细胞生物传感法、间接聚合酶链式反应（Polymerase chain reaction, PCR）法、无细胞荧光原位杂交法以及基于传统方法的改良技术等。这些新方法新技术在缩短试验周期、提高检测灵敏度、准确度和特异性、可实现自动化等方面具有显著的优势。本文对病毒感染宿主细胞系的选择以及感染性病毒分析方法的原理、应用、性能等方面进行综述，以期为病毒污染防控特别是食源性病毒的监管策略制定提供参考依据。

关键词：病毒感染能力空斑形成单位终点稀释法滴度

纳豆激酶固态发酵工艺优化及其对风味、活性物质的影响

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食品工业科技 2025年

作者：张学鹏程瑶陶善珺仝艳军杨瑞金江南大学食品学院江南大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室

针对纳豆激酶固态发酵中条件不易控制、酶产量低和不良风味等问题，本文从培养基优化、复配谷物和变温发酵等方面开展研究。首先通过单因素和响应面优化固态发酵培养基和发酵条件，其次通过黄豆破碎、谷物复配和转温发酵方式进一步提高... 详细信息

针对纳豆激酶固态发酵中条件不易控制、酶产量低和不良风味等问题，本文从培养基优化、复配谷物和变温发酵等方面开展研究。首先通过单因素和响应面优化固态发酵培养基和发酵条件，其次通过黄豆破碎、谷物复配和转温发酵方式进一步提高产酶量和改善风味；再者，分析样品挥发性风味物质和挥发性盐基氮，最后，利用高效液相色谱测定异黄酮含量和抗氧化性活性分析。结果表明，以黄豆为原料，接种量5.8%、蔗糖2.18%、胰蛋白胨1.51%、KCl 0.1%，30 ℃发酵24h后，纳豆激酶酶活力为9924.81 IU/g，产酶量提高了81.87%；黄豆处理成1/2粒，黄豆：豆粕为4：1质量比复配，在30 ℃发酵24 h后转入40 ℃发酵8 h后酶活力可达18453.77 IU/g，与纯黄豆发酵相比提高了提高238.17%；复配谷物后不良风味减弱，挥发性盐基氮减少17.22%；同时，复配谷物后发酵样品的活性成分增加，大豆异黄酮、总抗氧化能力分别提高39.95%、20.60%。本研究通过改变原料处理方式和优化发酵条件，有效提升了纳豆激酶的产量和活性成分，同时降低了发酵产物的异味，为纳豆激酶的高效生产提供了理论依据和技术支持。

关键词：纳豆芽孢杆菌纳豆激酶固态发酵酶活风味

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赛培研有机融合培养工业微生物育种新质人才

微生物学通报 2025年

作者：杨套伟潘学玮邵明龙徐美娟张显张玲段作营陈献忠饶志明江南大学生物工程学院

面向新一轮科技革命和产业变革，针对新工科背景下学生解决工业微生物育种复杂问题能力要求不断提升的要求，以“厚植家国情怀，强化交叉融合，注重创新实践能力培养”的理念为引领，以学科竞赛为载体，构建并实践了“价值塑造、创新教... 详细信息

面向新一轮科技革命和产业变革，针对新工科背景下学生解决工业微生物育种复杂问题能力要求不断提升的要求，以“厚植家国情怀，强化交叉融合，注重创新实践能力培养”的理念为引领，以学科竞赛为载体，构建并实践了“价值塑造、创新教育和实践提升”三位一体的工业微生物育种新质人才培养路径。厚植家国情怀，强化专业教师思政教育能力，提升大学生思政素养教育质量；激发创新精神，构建“金字塔”式学科竞赛训练模式，因材施教培养学生创新能力；强化实践能力，优化院校企三级实践训练平台，梯度递升学生的工程实践能力。基于赛培研有机融合，在生物工程类本科专业工业微生物育种新质人才方面取得了一定的成效，以期对其他领域的新质人才提供了一些借鉴和参考。

关键词：家国情怀创新精神实践能力新质人才

人源Alg1蛋白的原核表达及其跨膜结构域性质分析

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生物工程学报 2025年

作者：魏东芝陈征辉王春迪高晓冬王宁江南大学生物工程学院

作为最普遍的蛋白质糖基化修饰方式，N-糖基化起始于内质网中多萜醇寡糖（dolichol-linked oligosaccharide， DLO）前体的合成。甘露糖基转移酶Alg1催化添加DLO结构中的第1个甘露糖，是该生化途径中的关键酶。人体中ALG1基因的缺陷会... 详细信息

作为最普遍的蛋白质糖基化修饰方式，N-糖基化起始于内质网中多萜醇寡糖（dolichol-linked oligosaccharide， DLO）前体的合成。甘露糖基转移酶Alg1催化添加DLO结构中的第1个甘露糖，是该生化途径中的关键酶。人体中ALG1基因的缺陷会导致先天性糖基化疾病（congenital disorders of glycosylation， CDG）。为了建立人源Alg1 （Homo sapiens Alg1， HsAlg1）的体外表达和活性检测体系，本研究构建了全长的pET28a-His6-HsAlg1和截除跨膜结构域（transmembrane domain， TMD）的pET28a-His6-HsAlg123-464两种质粒并在大肠杆菌中表达，以多萜醇磷酸壳二糖（dolichyl-pyrophosphate GlcNAc2， DPGn2）为反应底物，采用液质联用的方法检测HsAlg1和HsAlg123-464重组蛋白的活性。实验结果显示，HsAlg1具有转糖基活性，蛋白纯化后活性降低，重新加入膜组分后得到部分回补，而HsAlg123-464不能催化转糖基反应。上述结果表明HsAlg1蛋白的N端TMD在催化反应中起到了重要的作用。本研究为后续表达并检测ALG1-CDG相关突变蛋白的活性奠定了基础。

关键词： N-糖基化甘露糖基转移酶Alg1 膜蛋白多萜醇寡糖

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视觉注意力和域特征融合的人脸活体检测方法

软件学报 2025年

作者：朱建秋华阳宋晓宁江南大学人工智能与计算机学院

人脸活体检测是人脸识别技术安全落地的有力保障.但活体攻击方式的不断变换,给现有检测方法带来了极大的挑战.为应对层出不穷的未知场景和攻击方式,提出一种基于视觉注意力和域特征融合的双流人脸活体检测模型.首先,提出基于视觉注意力... 详细信息

人脸活体检测是人脸识别技术安全落地的有力保障.但活体攻击方式的不断变换,给现有检测方法带来了极大的挑战.为应对层出不穷的未知场景和攻击方式,提出一种基于视觉注意力和域特征融合的双流人脸活体检测模型.首先,提出基于视觉注意力的特征提取模块,增强模型提取基于全局信息的内容特征的能力.接着,构建一种新型的风格特征融合模块,将内容特征和浅层纹理表达的风格特征相融合来优化样本的特征表示.此外,设计基于孪生网络的特征映射策略并修正对比损失函数,分别强化模型的鲁棒性和规避训练过程中梯度易振荡的问题.还采用对抗训练来降低模型对样本数据域之间分歧的敏感性,进一步增强其泛化性.多项实验结果表明,所提方法在主流数据集上跨域表现均优于现有模型,验证其泛化性和强鲁棒性.

关键词：人脸活体检测域泛化特征融合

人机协同视域下基于认知智能大模型的个性化学习设计研究

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电化教育研究 2025年 80-87页

作者：牟智佳岳婷朱陶江南大学“互联网+教育”研究基地科大讯飞股份有限公司

探索规模化教育与个性化培养有机结合是新时代教育改革发展的一个重要学术命题。以大语言模型为代表的生成式人工智能改变了知识获取和人机交互方式,为提供定制化学习体验和创新个性化学习设计带来了新的驱动力。人机协同视域下的个性... 详细信息

探索规模化教育与个性化培养有机结合是新时代教育改革发展的一个重要学术命题。以大语言模型为代表的生成式人工智能改变了知识获取和人机交互方式,为提供定制化学习体验和创新个性化学习设计带来了新的驱动力。人机协同视域下的个性化学习设计在转变理路上呈现出由片段式向全程化、由推送式向定制化、由单模态向多模态的本体流变,在发展理路上表现为人机共教、人机共学、人机共评、人机共管的多重向度,在逻辑理路上体现为导引目标、激活进程、定制方法、创新范式的适配赋能。个性化学习设计的结构体系是以学习者差异认知基础为逻辑起点,以支持学习者个性发展为目标导向,以人机协同对话提示语模式为基础,通过学习模块设计与协同路径规划构建个性化学习流程框架,形成三元主体协同、适性服务闭环的个性化学习设计范型。人机协同对话提示语模式依托内容生成机制与提示工程技术,通过需求描述、角色设定、示例指定引导对话轮转以促进个体思维链形成,为个性化学习过程提供协同支持。研究探讨以类人化智慧赋能个性化学习交互场景形成新的人机协同学习样态,为垂类模型的教育应用提供有益参考。

关键词：人机协同认知智能大模型个性化学习学习设计实践模式