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聚乙烯高效降解复合菌系的构建及其降解特性研究

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江西农业大学学报 2024年第2期46卷 481-489页

作者：李泽霖徐子航徐露卉张庆华江西农业大学生物科学与工程学院江西南昌330045

【目的】聚乙烯塑料的稳定性及与日俱增的使用量为生态环境带来严重“白色污染”,其风化形成的微塑料为生物健康安全带来严重威胁的难题亟待解决。【方法】通过选择与纯培养技术分离大蜡螟幼虫消化道内潜在的聚乙烯微生物降解资源,通过... 详细信息

【目的】聚乙烯塑料的稳定性及与日俱增的使用量为生态环境带来严重“白色污染”,其风化形成的微塑料为生物健康安全带来严重威胁的难题亟待解决。【方法】通过选择与纯培养技术分离大蜡螟幼虫消化道内潜在的聚乙烯微生物降解资源,通过菌株比例复配构建高效降解复合菌系,通过质控回收评估其降解能力,使用光镜与扫描电镜验证其降解性能,通过红外光谱、凝胶渗透色谱、气质联用与液质联用等技术手段探究聚乙烯的微生物降解特性。【结果】共分离出13株可降解聚乙烯微生物;首次发现Debaryomyces hansenii具有高效降解聚乙烯的能力;构建出一组由真菌与细菌组成的聚乙烯高效降解复合菌系,相较于单菌复合菌系的降解性能提升了3.3倍,其降解效率高达0.9367 mg/d远高于现有研究水平;光镜与扫描电镜发现聚乙烯薄膜降解后表面存在生物膜附着痕迹与明显孔洞;红外光谱显示降解液中存在多个新官能团,凝胶渗透色谱结果显示降解后聚乙烯微塑料分子量降低;气质与液质联用结果表明降解液中出现了酰胺类、氨基酸类、烯烃类、醇类、酮醛类等生物活性成分,以及大分子烷烃类物质等。【结论】研究挖掘了聚乙烯的微生物降解资源,构建出了高效降解复合菌系,探究了微生物的降解特性,为聚乙烯的微生物降解提供了数据支撑与可行方案。

关键词：大蜡螟幼虫复合菌系聚乙烯生物降解降解特性

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定点突变改造谷胱甘肽合成相关酶及高效催化生产谷胱甘肽

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食品与发酵工业 2024年

作者：张秀春王骏之徐华栋沈美华南京工业大学生物与制药工程学院常州大学药学院生物与食品工程学院

谷胱甘肽（glutathione，GSH）是一种含有γ-酰胺键和巯基的三肽化合物，广泛应用于医药、食品和化妆品等领域。谷胱甘肽的生物合成主要由γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶（γ-glutamylcysteine synthetase，GSHA）和谷胱甘肽合成酶（glutathio... 详细信息

谷胱甘肽（glutathione，GSH）是一种含有γ-酰胺键和巯基的三肽化合物，广泛应用于医药、食品和化妆品等领域。谷胱甘肽的生物合成主要由γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶（γ-glutamylcysteine synthetase，GSHA）和谷胱甘肽合成酶（glutathione synthetase，GSHB）两步催化得到。在利用天然酶催化生产谷胱甘肽的过程中，发现天然酶的催化效果较差，其中GSHA为反应过程中的限速酶，该酶会受到产物的反馈抑制。该文对来自大肠杆菌（Escherichia coli）的GSHA进行分子改造，对GSHA中参与转化的活性位点进行分析，通过丙氨酸扫描对关键氨基酸进行替换。对蛋白质表面非活性区域的氨基酸进行分析，引入带负电荷的氨基酸提高稳定性。将酶活提升的突变位点进行组合，获得了催化效果较高的突变体Y131A-A511D，相比于野生型酶活提高了6倍，并对最佳突变体的酶学性质进行分析。将突变体Y131A-A511D用于催化合成谷胱甘肽，在8 h内合成了76.8 mmol/L的谷胱甘肽，达到了高效催化生产谷胱甘肽的目的。

关键词：谷胱甘肽 γ-谷氨酸半胱氨酸连接酶定点突变丙氨酸扫描酶催化

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淮北平原中小型湖泊鸟类多维度多样性

湖泊科学 2024年第4期36卷 1183-1191页

作者：李永民董锴李东伟王魏根胡文峰阜阳师范大学生物与食品工程学院阜阳236037 阜阳师范大学历史文化与旅游学院阜阳236037

湿地介于陆地和水生生态系统之间,具有丰富的生态价值,湿地公园在维持生态平衡,提高鸟类多样性等方面具有重要作用。2022年3月2023年2月,采用样点法和样线法对淮北平原地区颍州西湖国家湿地公园进行鸟类调查,通过对鸟类群落的物种多样... 详细信息

湿地介于陆地和水生生态系统之间,具有丰富的生态价值,湿地公园在维持生态平衡,提高鸟类多样性等方面具有重要作用。2022年3月2023年2月,采用样点法和样线法对淮北平原地区颍州西湖国家湿地公园进行鸟类调查,通过对鸟类群落的物种多样性、分类学多样性、功能多样性和系统发育多样性4个维度多样性指数以及鸟类生态类群的分析探究湿地公园鸟类群落的时空分布格局。本轮调查共记录鸟类153种共26107只次,其中国家Ⅰ级重点保护野生动物1种,国家Ⅱ级重点保护野生动物16种;IUCN红色名录极危物种1种,易危物种2种。结果表明:春季功能丰富度、物种丰富度和香农-威纳指数在湖泊、防护林和绿化带3种生境之间差异显著,夏季湖泊生境中物种丰富度(24.67±0.94)和系统发育多样性(985.14±52.57)显著高于绿化带和防护林,秋季功能丰富度(8.24±0.90)和系统发育多样性(935.34±37.12)在湖泊中均最高,冬季湖泊香农-威纳指数(2.31±0.03)、功能丰富度(3.73±0.77)显著高于绿化带和防护林2种生境;绿化带生境中,多个多样性指数在春季最高,在冬季均达到最低水平,湖泊生境冬季的物种丰富度(25.00±0.82)、香农-威纳指数和辛普森指数(0.84±0.01)在冬季最高,夏季系统发育多样性最高;防护林生境中物种丰富度(22.67±2.87)在秋季显著高于其他3个季节。单次调查中发现并记录青头潜鸭(Aythya baeri)15只,超过东亚-澳大利西亚候鸟迁徙路线该物种种群数量的1%,达到国际重要湿地标准。结果显示秋季为该湿地公园鸟类多样性保护的重点季节,湖泊生境为该湿地公园的重点保护区域,颍州西湖国家湿地公园对迁徙及越冬水鸟具有重要生态价值,应进一步加强鸟类监测,提升其生态功能。

关键词：淮北平原中小型湖泊鸟类多维度多样性时空格局

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酿酒酵母稳定整合位点鉴定及其在橘烯生物合成中的应用

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生物工程学报 2024年第6期40卷 1924-1934页

作者：陈东莹朱晁谊陈和锋周靖涛李爽华南理工大学生物科学与工程学院广东广州510006

橘烯(valencene)是一种带有柑橘香气的高值倍半萜类化合物,被广泛应用于食品、化妆品等行业,以及工业合成圆柚酮。本研究在酿酒酵母基因组中鉴定到了16个位于基因间区(intergenic region,IGR)的基因组位点,利用CRISPR-Cas9技术,将Ypet... 详细信息

橘烯(valencene)是一种带有柑橘香气的高值倍半萜类化合物,被广泛应用于食品、化妆品等行业,以及工业合成圆柚酮。本研究在酿酒酵母基因组中鉴定到了16个位于基因间区(intergenic region,IGR)的基因组位点,利用CRISPR-Cas9技术,将Ypet表达盒整合到不同的基因组位点,整合成功率高达87.50%,不同插入位点之间的表达差异达1.91倍。研究显示,位置效应在基因表达中相对稳定,基本不受启动子和报告基因变更的影响。之后筛选高效表达的元件组合PTDH3-TPRC1,在优选的整合位点迭代整合来自阿拉斯加黄扁柏(Callitropsis nootkatensis)橘烯合成酶(VSm),橘烯产量提升至254.67 mg/L。过表达多个拷贝的关键基因t HMG1-ERG20,橘烯的产量提高了93.49%。所得工程菌株L-13在3 L发酵罐中进行2阶段补料分批发酵能够生产橘烯9 530.18 mg/L,相较出发菌株提高了近100倍,展现了筛选出的基因组位点在橘烯生产优化过程中的潜力。

关键词：酿酒酵母位点效应 CRISPR-Cas9 橘烯生物合成

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Pseudomonas azotoformans F77和Pseudomonas paracarnis P1风化黑云母的效应及机制比较

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微生物学报 2024年第4期64卷 1127-1141页

作者：王远丽董文何琳燕盛下放安徽工程大学生物与食品工程学院安徽芜湖241000 南京农业大学生命科学学院江苏南京210095

【目的】比较高效矿物风化固氮假单胞菌(Pseudomonas azotoformans)F77及其亲缘关系较近的假单胞菌(Pseudomonas paracarnis)P1风化黑云母的效应和机制。【方法】通过检测两株菌在不同时间点的发酵液中细胞数量、pH值、葡萄糖剩余量、... 详细信息

【目的】比较高效矿物风化固氮假单胞菌(Pseudomonas azotoformans)F77及其亲缘关系较近的假单胞菌(Pseudomonas paracarnis)P1风化黑云母的效应和机制。【方法】通过检测两株菌在不同时间点的发酵液中细胞数量、pH值、葡萄糖剩余量、葡萄糖酸浓度和可溶性Fe、Al释放量,比较它们对黑云母的风化效果与生理机制。采用RNA-seq技术研究这两株菌风化黑云母过程中出现差异的分子机制。【结果】在持续5 d的风化试验中,菌株F77发酵液中的细胞数量和pH值低于菌株P1,葡萄糖酸浓度是菌株P1的27.3−53.9倍,Fe和Al元素的释放量是菌株P1的3.3−23.3倍。比较转录组数据表明,菌株F77特有的基因数量(2872)和差异基因数量(1832)均多于菌株P1(分别为1903和1258)。菌株F77在胞内物质跨膜转运与碳代谢、细胞运动、趋化与信号诱导等途径中基因数量也高于菌株P1。此外,菌株F77的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶基因差异表达倍数、葡萄糖酸合成基因数量和差异表达倍数也明显高于菌株P1。【结论】菌株F77风化黑云母以及合成葡萄糖酸的能力显著高于菌株P1。菌株F77通过产生葡萄糖酸来促进黑云母的风化。添加黑云母显著促进了菌株F77胞内与矿物风化相关基因的表达,如物质跨膜转运、细胞运动与趋化、信号诱导、碳代谢及能量代谢等途径基因。此外,葡萄糖酸合成途径基因、超氧化物歧化酶基因以及过氧化氢酶基因在矿物风化中可能发挥重要作用。

关键词：矿物风化转录组矿物-微生物相互作用分子机制假单胞菌

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基于非靶向代谢组学研究不同炮制方法郁李仁对于小鼠肝脾代谢调节作用

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中国中药杂志 2024年第5期49卷 1225-1239页

作者：贺佳诺张阳郑雨佳徐海峰李宇健米婧璇赵雯雅杨雪郝光飞赵山山刘洪伟河北工程大学生命科学与食品工程学院河北邯郸056038 河北省科学院生物研究所河北石家庄050081

利用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间串联质谱(UPLC-Q-TOF-MS)开展生制和炒制2种炮制方法处理的郁李仁对于小鼠肝脾代谢调节影响的研究,旨在通过代谢组学解析不同炮制方法郁李仁对于机体的分子作用机制。将24只雄性小鼠随机分为生制组... 详细信息

利用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间串联质谱(UPLC-Q-TOF-MS)开展生制和炒制2种炮制方法处理的郁李仁对于小鼠肝脾代谢调节影响的研究,旨在通过代谢组学解析不同炮制方法郁李仁对于机体的分子作用机制。将24只雄性小鼠随机分为生制组、炒制组和对照组,以0.01 g·mL^(-1)的郁李仁水煎液经口给药1周。给药结束后取肝脏和脾脏组织,采用液相色谱质谱法(LC-MS)进行代谢组学分析,以揭示郁李仁对小鼠肝脾代谢影响。结果显示,生制组小鼠脾脏中11种差异代谢物的表达量显著上调(P<0.05),57种代谢物表达量显著下调(P<0.05);肝脏中15种差异代谢物表达量显著上调(P<0.05),58种代谢物显著下调(P<0.05)。炒制组小鼠脾脏中31种差异代谢物表达量显著上调(P<0.05),10种代谢物显著下调(P<0.05);肝脏中26种差异代谢物表达量显著上调(P<0.05),61种代谢物显著下调(P<0.05)。生制组肝脾中的代谢物主要涉及丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,嘌呤代谢,氨基糖和核苷酸糖代谢,D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢;炒制组肝脾中的代谢物主要涉及核黄素代谢,氨基糖和核苷酸糖代谢,嘌呤代谢,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢,谷胱甘肽代谢。由此推测,2种炮制方法处理的郁李仁均会通过影响谷氨酰胺和谷氨酸代谢进而对小鼠肝脾代谢产生影响。

关键词：郁李仁代谢组学肝脏脾脏差异代谢物差异代谢通路

镉胁迫对屎肠球菌CX2-6生理代谢及胞外多糖合成的影响

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环境科学学报 2024年第2期44卷 441-452页

作者：李敏罗晟鄢祖旋万娟娟卢时康程新江西农业大学应用微生物研究所南昌330045 江西农业大学生物科学与工程学院南昌330045

过量合成胞外多糖是微生物在抵御外界不良环境时重要的应激手段,探索不同胁迫条件对微生物合成胞外多糖的影响对于理解微生物应激代谢至关重要.本研究对屎肠球菌CX2-6所产胞外多糖进行分离纯化和初步结构解析,进而探索了镉胁迫对屎肠球... 详细信息

过量合成胞外多糖是微生物在抵御外界不良环境时重要的应激手段,探索不同胁迫条件对微生物合成胞外多糖的影响对于理解微生物应激代谢至关重要.本研究对屎肠球菌CX2-6所产胞外多糖进行分离纯化和初步结构解析,进而探索了镉胁迫对屎肠球菌CX2-6生理代谢及其产胞外多糖结构的影响,并采用动力学模型探索了不同多糖对镉吸附性能的差异.结果表明,CX2-6所产胞外多糖主要单糖组成为葡萄糖、甘露糖等,且由3个单一组分构成,其中,含量较高的EPS-1组分为粗糙的片状,而EPS-2组分为不规则扭曲的片状.镉胁迫下屎肠球菌CX2-6胞外多糖产量明显增加,其中,培养基中镉浓度为200 mg·L^(-1)时胞外多糖产量最高,达到1110.89 mg·g^(-1),较胁迫前增加了51.71%,且此时胞外多糖对镉的吸附能力最高.镉胁迫条件下所产生的胞外多糖对镉的吸附能力显著提高,且其吸附过程符合二级动力学,其中,Langmuir等温模型可以更好地拟合胞外多糖对重金属镉的吸附.综上所述,屎肠球菌CX2-6所产生的胞外多糖对重金属离子具有良好的吸附作用,并且在镉胁迫下胞外多糖的产量和吸附性能明显增加,这一特性使得该胞外多糖在重金属污染防治领域显示出巨大的应用前景.

关键词：胞外多糖屎肠球菌CX2-6 镉胁迫吸附

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4,4-二甲基甾醇生物活性研究进展

中国油脂 2024年第7期49卷 47-53页

作者：谢亮亮李龙谢丹郑立友金俊金青哲安徽工程大学生物与食品工程学院安徽芜湖241000 江南大学食品学院江苏无锡214122

旨在为4,4-二甲基甾醇在功能食品、保健品和药品等领域的开发应用提供科学的理论参考,概述了4,4-二甲基甾醇的来源、提取与分离纯化方法、鉴定方法及吸收与代谢,在此基础上对4,4-二甲基甾醇的降血糖、抗炎、减肥降脂、抑菌、抗肿瘤及抗... 详细信息

旨在为4,4-二甲基甾醇在功能食品、保健品和药品等领域的开发应用提供科学的理论参考,概述了4,4-二甲基甾醇的来源、提取与分离纯化方法、鉴定方法及吸收与代谢,在此基础上对4,4-二甲基甾醇的降血糖、抗炎、减肥降脂、抑菌、抗肿瘤及抗阿尔茨海默病等方面表现的潜在生物活性进行了归纳总结,并对目前存在的问题提出相应的对策。4,4-二甲基甾醇是一种重要的植物甾醇,具有多种生物活性,表现出较大的潜在应用价值。

关键词： 4,4-二甲基甾醇糖尿病肥胖生物活性

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甜酒曲发酵小米酒精饮料工艺优化及其品质分析

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食品工业科技 2024年第9期45卷 186-195页

作者：张瑞刘敬科刘俊利常世敏河北省农林科学院生物技术与食品科学研究所河北石家庄050000 河北工程大学生命科学与食品工程学院河北邯郸056038

为增加小米资源利用率,本文以小米为原料用甜酒曲发酵成小米酒精饮料,采用可溶性固形物、总酸及感官评分为综合评价指标,通过单因素实验和响应面试验研究小米酒精饮料的最佳工艺,并对其营养品质、抗氧化能力和挥发性风味物质进行测定。... 详细信息

为增加小米资源利用率,本文以小米为原料用甜酒曲发酵成小米酒精饮料,采用可溶性固形物、总酸及感官评分为综合评价指标,通过单因素实验和响应面试验研究小米酒精饮料的最佳工艺,并对其营养品质、抗氧化能力和挥发性风味物质进行测定。结果表明:甜酒曲添加量1%、发酵时间3 d、发酵温度32℃为最佳。所得产品可溶性固形物为22.05%,总酸为19.33 g/L,感官评分为89.37分,酒精度0.7%vol,黄酮含量66.78 mg/L,多酚含量65.13 mg/L。所测矿物质中钾含量最高,所测维生素中烟酰胺含量最高,DPPH自由基清除率73.19%,ABTS+自由基清除率34.29%,羟自由基清除率53.72%。此外,共检测到46种挥发性风味物质,种类最多的为酯类和醇类,它们共同赋予小米酒精饮料特有的香气。该产品营养丰富且滋味浓郁、酸甜适中,可为开发以小米为原料的功能性食品提供理论参考。

关键词：小米甜酒曲发酵酒精饮料活性成分抗氧化挥发性风味

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