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“六融六优”培养生物与医药专业研究生创新能力的探索与实践

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生物工程学报 2024年

作者：吴静周怡雯宋伟魏婉清胡贵鹏闻建李晓敏蒋艳邱立朋江南大学生命科学与健康工程学院江南大学生物工程学院

新兴的生物医药产业对生物与医药专业人才的需求量与日俱增，对人才创新能力的培养提出了更高的要求。基于“产教研融合”理念，探索生物与医药专业研究生创新能力培养的新模式，对于提升我国生物与医药专业人才培养质量、赋能生物经济... 详细信息

新兴的生物医药产业对生物与医药专业人才的需求量与日俱增，对人才创新能力的培养提出了更高的要求。基于“产教研融合”理念，探索生物与医药专业研究生创新能力培养的新模式，对于提升我国生物与医药专业人才培养质量、赋能生物经济发展具有重要的现实意义。本文以江南大学生物与医药专业研究生创新能力培养为例，介绍了基于“产教研融合”理念，构建思想引领、学科体系、培养方案、师资队伍、科创平台和交流合作的“六融六优”新培养体系，并介绍了新体系取得的良好培养成效，以期为生物与医药行业创新型人才的培养提供有益借鉴。

关键词：生物与医药专业研究生创新能力产教研融合六融六优新培养体系

利用光驱动的生物杂合系统实现CO_(2)转化生产化学品

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 294-303页

作者：干雅梅柴甜甜张健高聪宋伟吴静刘立明陈修来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 江南大学生命科学与健康工程学院江苏无锡214122

太阳能作为清洁能源之一,为缓解化石燃料枯竭和温室气体排放等问题提供了一种高效、经济、可持续的解决方案.自然界中的植物和光合微生物通过自身的光合系统收集并转化太阳能,从而生产生物燃料和生物化学品.然而,由于自然光合系统存在... 详细信息

太阳能作为清洁能源之一,为缓解化石燃料枯竭和温室气体排放等问题提供了一种高效、经济、可持续的解决方案.自然界中的植物和光合微生物通过自身的光合系统收集并转化太阳能,从而生产生物燃料和生物化学品.然而,由于自然光合系统存在光吸收范围相对较窄、光生电子在传输过程中易损耗等问题,限制了太阳能到化学品的转化效率.为了解决上述难题,科研人员模仿自然光合作用中的关键部分,探索构建人工光合系统,相关研究引起了广泛关注.本文通过将碲化镉量子点(CdTe QDs)与大肠杆菌(***)相耦合,构建了一种光驱动无机-生物杂合系统(IBPHS),用于捕获太阳能并驱动CO_(2)转化合成高价值化学品.该系统主要由光催化模块和生物催化模块组成.在光催化模块中,通过生物合成CdTe QDs进行光能捕获,并将其转化为电子.通过敲除***的Cd2+外排蛋白(ZNTA)编码基因,实现了***胞内Cd2+过量积累.通过“时空耦合”方式,并借助共聚焦显微镜、高分辨率透射电镜和X射线能谱分析,确认了CdTe QDs在***胞内的组装合成.利用紫外-可见分光光度计研究了光催化模块对光子的吸收能力.结果表明,光催化模块的吸收峰位于400-420 nm.利用瞬时光电流,评估了光催化模块的光生电子能力.实验发现,该模块可以产生0.07μA光电流,表明完成了光催化模块的构建.在生物催化模块中,将光催化模块产生的电子用于还原NAD+再生NADH.采用NADH生物传感器,分析了***胞内NADH含量,结果表明,在蓝光照射下***胞内NADH含量比黑暗条件下提高了5.1倍.在此基础上,通过表达NADH依赖型乳酸脱氢酶(LDH)将丙酮酸还原为乳酸,在蓝光光照下乳酸积累量达到了0.44 g/L,而黑暗条件下无乳酸积累,从而验证了生物催化模块的有效性.基于光催化模块和生物催化模块,进一步组装构建了IBPSH,用于驱动CO_(2)还原合成甲酸和丙酮酸.在蓝光照射下,IBPHS能够合成0.65 g/L甲酸和0.18 g/L丙酮酸,其CO_(2)利用速率分别达到51.98 mg/gDCW/h和21.92 mg/gDCW/h,超过了光合细菌.综上所述,本文利用光催化模块与生物催化模块相耦合的方式,组装构建了一种新型的人工光合系统,实现了光驱动CO_(2)还原合成高附加值化学品,为理性设计材料-生物杂合系统提供了借鉴,同时也为挖掘绿色生物制造潜力、开发太阳能化学制造平台提供参考.

关键词：人工光合系统 CO_(2)利用光能转换 CdTe生物合成 NADH再生

季铵盐化糖原衍生物/明胶复合水凝胶抗菌材料的制备及性能

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精细化工 2024年第3期41卷 597-606页

作者：纪倩徐晓宇陈曦陈敬华江南大学生命科学与健康工程学院江苏无锡214122

首先,利用乙二胺对糖原进行氨基化修饰得到氨基化糖原衍生物(N-Gly);接着,利用2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(简称季铵盐)对N-Gly进行部分季铵盐化修饰,得到季铵盐化糖原衍生物(QA-N-Gly);然后,以明胶为基材通过酰胺键交联制备季铵盐化糖原... 详细信息

首先,利用乙二胺对糖原进行氨基化修饰得到氨基化糖原衍生物(N-Gly);接着,利用2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(简称季铵盐)对N-Gly进行部分季铵盐化修饰,得到季铵盐化糖原衍生物(QA-N-Gly);然后,以明胶为基材通过酰胺键交联制备季铵盐化糖原衍生物/明胶复合水凝胶(QA-N-Gly/Gel)。对糖原衍生物进行FTIR、1HNMR、粒径、Zeta电位以及微观形貌的考察,并对QA-N-Gly/Gel水凝胶进行了理化性能和生物性能评价。结果表明,糖原的氨基化和季铵盐化修饰成功,QA-N-Gly为均匀分散的纳米粒子,粒径分布在100~200 nm,Zeta电位为(93.9±1.7)m V,粒子带有明显的正电荷,具有抗菌性。糖原衍生物的加入可以提高明胶基水凝胶体系的机械强度和稳定性,QA-N-Gly/Gel的断裂应力为66.8 kPa,压缩模量为13.3 kPa。QA-N-Gly/Gel具有明显的抑菌作用,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别达到97%和50%。此外,QA-N-Gly/Gel无溶血性,细胞毒性低,NIH-3T3细胞的48 h存活率在80%以上。

关键词：糖原季铵盐明胶水凝胶抗菌材料功能材料

骨形态发生蛋白10及其突变体在CHO细胞中的表达

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食品与生物技术学报 2024年第1期43卷 106-112页

作者：段珂段作营金坚江南大学生物工程学院江苏无锡214122 江南大学生命科学与健康工程学院江苏无锡214122

为了解决骨形态发生蛋白10(bone morphogenetic protein 10,BMP10)前体蛋白proBMP10在中国仓鼠卵巢(CHO)细胞中由于Furin导致的表达产物不均一问题,构建了proBMP10在Furin酶切识别位点处的突变体proBMP10-1(R313K)和proBMP10-2(R316K),并分别将目的基因定点整合进CHO-K1-BAK-/BAX-基因组,成功构建了稳定表达目标蛋白质的重组CHO细胞株。结果表明,proBMP10-2 (R316K)不再被Furin切割,且具有生物活性,而proBMP10-1(R313K)仍然会被Furin切割。

关键词：骨形态发生蛋白10 突变体定点整合

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代谢工程改造大肠杆菌底物利用途径促进L-赖氨酸生产

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生物工程学报 2024年第8期40卷 2513-2527页

作者：许雪晨王浩淼陈修来吴静高聪宋伟魏婉清刘佳柳亚迪刘立明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生命科学与健康工程学院

L-赖氨酸作为一种必需氨基酸，广泛应用于饲料、食品、医药等领域。针对大肠杆菌(Escherichia coli)发酵生产L-赖氨酸存在底物利用效率差、糖酸转化率低等问题，本研究通过敲除全局调控因子基因mlc，异源表达来源于麦芽糖磷酸转移酶基因... 详细信息

L-赖氨酸作为一种必需氨基酸，广泛应用于饲料、食品、医药等领域。针对大肠杆菌(Escherichia coli)发酵生产L-赖氨酸存在底物利用效率差、糖酸转化率低等问题，本研究通过敲除全局调控因子基因mlc，异源表达来源于麦芽糖磷酸转移酶基因malAP，提高菌株对二糖、三糖的利用效率，得到菌株E. coli XC3，其L-赖氨酸产量、产率和生产强度分别提高到160.00 g/L、63.78%和4.44 g/(L·h)；在此基础上，在菌株E. coli XC3中过表达谷氨酸脱氢酶基因gdhA、来源于枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)硝酸盐还原酶基因BsnasBC和来源于***的亚硝酸盐还原酶基因EcnirBD，构建硝酸盐同化路径，获得工程菌***4，其L-赖氨酸产量、产率和生产强度分别提高到188.00g/L、69.44%和5.22g/(L·h)，进一步通过优化残糖浓度和碳氮比，在5L发酵罐中将L-赖氨酸产量、产率和生产强度分别提高到204.00 g/L、72.32%、5.67 g/(L·h)，比出发菌株XC1分别提高了40.69%、20.03%、40.69%。本研究通过强化菌株的底物利用途径，构建了L-赖氨酸高产菌株，为L-赖氨酸的工业化生产奠定了坚实基础。

关键词：大肠杆菌 L-赖氨酸代谢工程底物利用

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页岩油气开采对地下水污染研究现状与动向

同济大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 796-804页

作者：邹佳婕代朝猛韩跃鸣胡佳俊张亚雷刘曙光周烺同济大学土木工程学院上海200092 上海大学生命科学学院上海200444 同济大学环境科学与工程学院上海200092 德克萨斯大学奥斯汀分校土木、建筑和环境工程系奥斯汀TX 78712

页岩油和页岩气开采过程产生的大量废料,如果不经过处理,将对地下水造成污染。首先,介绍了页岩油气的分布和赋存机理,以及地面干馏、水平钻井和水力压裂等开采技术;然后,阐述了页岩油气在现场准备、钻井压裂、采油采气等不同开采环节中... 详细信息

页岩油和页岩气开采过程产生的大量废料,如果不经过处理,将对地下水造成污染。首先,介绍了页岩油气的分布和赋存机理,以及地面干馏、水平钻井和水力压裂等开采技术;然后,阐述了页岩油气在现场准备、钻井压裂、采油采气等不同开采环节中的主要污染源;进而讨论了页岩油气开采中主要的地下水污染物,分别是有机污染物、重金属和放射性物质,同时阐述了其带来的地下水污染长期性、隐蔽性和差异性的特点;最后,从技术改进和废料处理等方面对页岩油气开采对地下水污染的防治手段进行了展望。

关键词：页岩油页岩气地下水污染水力压裂水平钻井

“课程-项目-导师”交互提升生物工程类研究生创新能力的探索与实践

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生物工程学报 2024年第9期40卷 3243-3254页

作者：刘立明李晓敏吴静高聪宋伟江南大学生物工程学院江苏无锡214122 江南大学生命科学与健康工程学院江苏无锡214122

根据“十四五”生物经济发展规划,生物技术成为促进未来发展的有效力量。目前,全国有220多所高校和科研院所具有生物工程类专业硕士学位授予权,因此,如何培养能够服务国家生物经济创新驱动发展的拔尖创新型人才受到广泛关注。近年来,江... 详细信息

根据“十四五”生物经济发展规划,生物技术成为促进未来发展的有效力量。目前,全国有220多所高校和科研院所具有生物工程类专业硕士学位授予权,因此,如何培养能够服务国家生物经济创新驱动发展的拔尖创新型人才受到广泛关注。近年来,江南大学微生物制造工程研究中心通过搭建多元化的育人平台、建设高水平的师资队伍、创新科研实践管理机制,逐步形成了“构建课程体系-围绕重大项目-组建导师团队”多方位全过程的研究生创新能力培养新理念与新方法。前期育人成效表明,该模式全面提升了生物工程类研究生的工程创新力和学术创新力。

关键词：新工科发酵工程创新文化力工程创新力学术创新力

超高压杀菌对低盐切片腊肉风味及理化性质的影响

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食品工业科技 2024年第2期45卷 101-109页

作者：孙梦冉佩灵黄业传李占阳西南科技大学生命科学与工程学院四川绵阳621000 荆楚理工学院生物工程学院湖北荆门448000

为探究不同压力的超高压杀菌对低盐切片腊肉品质的影响,样品在22℃下分别经200、400、600 MPa压力处理10 min,以未杀菌组为对照,于4℃储藏的第0、60、120、180 d测定理化指标、风味物质及菌落总数。结果表明,超高压处理后,低盐切片腊肉... 详细信息

为探究不同压力的超高压杀菌对低盐切片腊肉品质的影响,样品在22℃下分别经200、400、600 MPa压力处理10 min,以未杀菌组为对照,于4℃储藏的第0、60、120、180 d测定理化指标、风味物质及菌落总数。结果表明,超高压处理后,低盐切片腊肉的水分含量、亚硝酸盐含量、硬度、a*值、b*值及菌落总数均降低,pH、POV值、L*值、弹性、回复力及内聚性均升高。储藏过程中,超高压增强了腊肉的持水性,减缓了脂肪氧化,有效抑制了微生物生长。第180 d时,超高压组的水分含量、L*值、a*值、弹性及内聚性均高于对照组,pH、亚硝酸盐含量、硬度及菌落总数均低于对照组。气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和电子鼻分析结果均显示,超高压组与对照组风味成分相似,含量占比差异较小,且超高压对腊肉风味的形成有促进和保护作用。但压力过高(600 MPa)会加剧脂肪氧化,影响腊肉的色泽和质构,进而影响其感官评分。综合分析可得,400 MPa为本研究的最佳处理压力。

关键词：低盐切片腊肉超高压理化性质风味品质

基于非靶向代谢组学分析理性强化西索米星的生物合成

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食品与发酵工业 2024年

作者：徐建国胡哲华张毅李会徐国强张晓梅史劲松江南大学生命科学与健康工程学院江南大学化学与材料工程学院江南大学生物工程学院

西索米星是一种氨基糖苷类广谱抗生素，具有广阔的应用前景。目前，提高西索米星的微生物发酵水平因缺少理性指导仍面临困难。该研究以课题组前期选育的西索米星高产菌株和出发菌株为研究对象，基于其发酵特性差异，利用非靶向代谢组学... 详细信息

西索米星是一种氨基糖苷类广谱抗生素，具有广阔的应用前景。目前，提高西索米星的微生物发酵水平因缺少理性指导仍面临困难。该研究以课题组前期选育的西索米星高产菌株和出发菌株为研究对象，基于其发酵特性差异，利用非靶向代谢组学技术对其代谢差异进行分析。KEGG功能通路分析发现绝大部分代谢物属于代谢类，最多的是氨基酸代谢，其次是脂质代谢和次级代谢物的生物合成以及辅因子类的代谢。进一步分析发现两株菌在发酵不同时期的代谢物差异显著，中心代谢途径中的主要差异代谢物为黄素单核苷酸；氨基酸代谢途径中的主要差异代谢物为赖氨酸和组氨酸；与西索米星合成途径相关的主要差异代谢物N-乙酰氨基葡萄糖的丰度显著下调。基于上述分析结果，考察并发现赖氨酸的添加强化了西索米星的生物合成，较不添加时提高了25.8%。该研究为基于代谢调控的西索米星生产菌株选育及发酵优化提供了指导和参考。

关键词：西索米星伊尼奥小单胞菌非靶向代谢组学代谢差异理性优化