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鄱阳湖流域典型水源水库水华暴发成因及氮污染溯源

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湖泊科学 2024年第4期36卷 1014-1024,I0002页

作者：李荣富廖文成梁培瑜姚忠邓觅刘亚军刘丽贞吴永明江西省科学院微生物研究所南昌330096

富营养化导致的藻类水华是水源地水库面临的主要生态问题之一。探究水源水库中水华暴发成因并开展污染物溯源研究,是预防水华暴发的重要前提。本文选择鄱阳湖流域赣江水系吉安市某典型水源水库为研究对象,通过分析无水华期和水华暴发期... 详细信息

富营养化导致的藻类水华是水源地水库面临的主要生态问题之一。探究水源水库中水华暴发成因并开展污染物溯源研究,是预防水华暴发的重要前提。本文选择鄱阳湖流域赣江水系吉安市某典型水源水库为研究对象,通过分析无水华期和水华暴发期水环境特征及其演变规律,探讨了水华暴发的成因及其促发条件,并针对识别出的主要污染因子,开展了同位素溯源研究。结果表明:(1)水库水华暴发的主要原因为水体总氮浓度显著升高(由0.77 mg/L升高至1.57 mg/L),超出了国际公认的水华暴发总氮阈值(0.5~1.2 mg/L),加之夏季高温(32℃)、水库库容量较低,促进了水华暴发;(2)无水华期,水库表层水总氮主要赋存形态为硝酸盐氮(占比>90%),水华暴发期,表层水总氮主要赋存形态由硝酸盐氮转变为有机氮(占比~86%),氮赋存形态转化的主要原因为藻类同化吸收作用;(3)硝酸盐氮、氧同位素示踪结果表明,水库硝酸盐氮主要来源于上游稻田流失的氮肥(负荷贡献率64.45%),其次为上游山区土壤氮流失(14.08%)、大气沉降(12.35%)和农村生活污水(9.12%),因此水库总氮优先控制污染源为上游稻田流失的氮肥。

关键词：水华暴发氮赋存污染溯源同位素水源水库

共表达分子伴侣蛋白提高III型普鲁兰水解酶在短小芽孢杆菌中的分泌表达及发酵优化

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食品工业科技 2024年第10期45卷 149-157页

作者：曾静郭建军王通袁林江西省科学院微生物研究所江西南昌330096

本研究旨在通过共表达分子伴侣蛋白以及优化发酵条件来提高III型普鲁兰水解酶(TK-PUL)在短小芽孢杆菌中的分泌表达水平。通过构建共表达TK-PUL和分子伴侣蛋白的多种重组短小芽孢杆菌,并以胞外酶活为指标对其进行筛选,确定最有利于TK-PU... 详细信息

本研究旨在通过共表达分子伴侣蛋白以及优化发酵条件来提高III型普鲁兰水解酶(TK-PUL)在短小芽孢杆菌中的分泌表达水平。通过构建共表达TK-PUL和分子伴侣蛋白的多种重组短小芽孢杆菌,并以胞外酶活为指标对其进行筛选,确定最有利于TK-PUL分泌表达的分子伴侣蛋白及对应的重组短小芽孢杆菌。在此基础上采用单因素实验和响应面法优化重组短小芽孢杆菌的发酵条件。结果表明,共表达分子伴侣蛋白PrsA^(Ba)的重组短小芽孢杆菌的胞外酶活达到98.79 U/mL,提高了0.31倍。该重组短小芽孢杆菌的最佳培养基包括19.65 g/L葡萄糖、21.46 g/L酵母提取物、12.01 g/L MgCl_(2)·6H_(2)O、9.02 g/L脯氨酸、0.01 g/L FeSO4·7H_(2)O、0.01 g/L MnSO4·4H_(2)O、0.001 g/L ZnSO4·7H_(2)O。在发酵温度为35℃、起始发酵pH为7.0的条件下,该重组短小芽孢杆菌于最佳培养基中培养66 h时,其胞外酶活达到192.68 U/mL,提高了1.56倍。本研究通过共表达分子伴侣蛋白和发酵优化实现了TK-PUL在短小芽孢杆菌的高效分泌表达,为TK-PUL的应用提供了基础。

关键词： III型普鲁兰水解酶短小芽孢杆菌胞外分子伴侣蛋白发酵优化分泌表达

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蛋白质分子表面氨基酸突变提高植酸酶Yi APPA的活性和热稳定性

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食品科学 2024年第18期45卷 77-86页

作者：曾静郭建军王通袁林江西省科学院微生物研究所江西南昌330096

为了提高植酸酶的活性和热稳定性,增加其在食品加工领域的应用潜力,对植酸酶Yi APPA进行同源模建,结合蛋白质分子表面氨基酸突变策略,选择位于分子表面的赖氨酸和甘氨酸进行定点突变,构建单位点突变体。通过活性和热稳定性筛选,获得活... 详细信息

为了提高植酸酶的活性和热稳定性,增加其在食品加工领域的应用潜力,对植酸酶Yi APPA进行同源模建,结合蛋白质分子表面氨基酸突变策略,选择位于分子表面的赖氨酸和甘氨酸进行定点突变,构建单位点突变体。通过活性和热稳定性筛选,获得活性和热稳定性显著提高的突变体K216R以及热稳定性提高的突变体K189R。通过有益突变位点叠加策略,进一步构建并表征组合突变体K189R/K216R的酶活力及热稳定性。结果表明:与Yi APPA相比,K189R/K216R于80℃半衰期由14.81 min延长至23.35 min,半失活温度由55.12℃提升至62.44℃,热解折叠温度由48.36℃提升至53.18℃。并且K189R/K216R于37℃、pH 4.5的酶活力由3959.98 U/mg提高至4469.13 U/mg。分子结构建模和分子动力学模拟的结果显示:K189R/K216R中引入了新的氢键,能够提高酶部分结构单元的稳定性,使其热稳定性得到提高;同时K189R/K216R的催化口袋体积增大是其活性提高的主要原因。本研究通过蛋白质分子表面氨基酸突变策略可有效提高植酸酶Yi APPA的活性和热稳定性,为植酸酶及其他类型酶的分子改造提供参考依据。

关键词：植酸酶表面氨基酸活性热稳定性分子动力学模拟

高光纯D-乳酸生产菌株假肠膜明串珠菌HL64-1的分离鉴定及其发酵特性

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食品工业科技 2024年第11期45卷 133-141页

作者：黄筱萍王通李鹏刘兰江西省科学院微生物研究所江西南昌330096

从自然界中筛选分离产酸菌是获得高光学纯度乳酸生产菌株有效的途径之一。从腐烂果实中分离获得一株产高光学纯度D-乳酸菌株HL64-1,经形态学、16S rDNA序列分析、序列相似性Blast比对分析鉴定为假肠膜明串珠菌(Leuconostoc pseudomesent... 详细信息

从自然界中筛选分离产酸菌是获得高光学纯度乳酸生产菌株有效的途径之一。从腐烂果实中分离获得一株产高光学纯度D-乳酸菌株HL64-1,经形态学、16S rDNA序列分析、序列相似性Blast比对分析鉴定为假肠膜明串珠菌(Leuconostoc pseudomesenteroides)。在基础发酵培养基中摇瓶发酵24 h,产D-乳酸的量达到62.18 g/L,产酸速率达2.59 g/(L·h),光学纯度达99.90%(ee);在5 L发酵罐中放大培养,通过补加碳源,发酵72 h,D-乳酸产量达到78.74 g/L,平均产酸速率达1.09 g/(L·h)。该菌株可以有效利用农业副产物花生饼粉和棉籽粉作为替代氮源以降低发酵原料成本。该菌还可利用木糖产生D-乳酸,且葡萄糖能显著提高木糖的利用效率,极具工业应用前景。

关键词： D-乳酸生产菌分离高光学纯度发酵木糖

嗜热酸性Ⅲ型普鲁兰水解酶协同压热制备莲子抗性淀粉的工艺优化及其功能特性研究

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食品工业科技 2024年第11期45卷 195-204页

作者：郭建军曾静王通袁林江西省科学院微生物研究所江西南昌330096

本研究以莲子淀粉为原料,采用嗜热酸性Ⅲ型普鲁兰水解酶(TK-PUL)与压热联合制备RS3型抗性淀粉(EHP-LRS3)。通过单因素实验和响应面试验对TK-PUL与压热联合制备EHP-LRS3的工艺参数进行了优化,采用扫描电子显微镜和X-射线衍射对EHP-LRS3... 详细信息

本研究以莲子淀粉为原料,采用嗜热酸性Ⅲ型普鲁兰水解酶(TK-PUL)与压热联合制备RS3型抗性淀粉(EHP-LRS3)。通过单因素实验和响应面试验对TK-PUL与压热联合制备EHP-LRS3的工艺参数进行了优化,采用扫描电子显微镜和X-射线衍射对EHP-LRS3的形貌、晶体结构进行了观察与分析,并考察了EHP-LRS3对长双歧杆菌的促增殖能力。结果表明,在TK-PUL酶解温度为80℃时制备EHP-LRS3的最佳工艺为:向质量分数为35.32%的莲子淀粉乳(pH5.00)中添加25.00 U/g(莲子淀粉)的TK-PUL,将混合物于80℃处理12.70 h,再将其依次于121℃压热处理10 min、4℃回生处理24 h。在最佳工艺条件下,EHP-LRS3的得率为58.46%。扫描电镜分析显示EHP-LRS3呈不规则的沟壑状结构。X-射线衍射分析表明EHP-LRS3的晶体结构呈现出不同于莲子淀粉A型晶体结构的B型晶体结构。EHP-LRS3对长双歧杆菌的促增殖能力优于压热法制备的RS3型抗性淀粉(HP-LRS3)。本研究采用TK-PUL与压热联合制备得到高得率的RS3型抗性淀粉(EHP-LRS3),并验证了EHP-LRS3对长双歧杆菌的促增殖能力,为莲子淀粉的高值化利用提供了理论依据。

关键词：莲子淀粉 RS3 型抗性淀粉 Ⅲ型普鲁兰水解酶工艺优化结构特性长双歧杆菌

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鄱阳湖表层沉积物中全氟化合物的空间分布及其影响因素的地理探测器分析

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环境科学学报 2024年第2期44卷 214-226页

作者：李明琦万难难刘帅王启宇张淼刘煜江西省科学院微生物研究所南昌330096

鄱阳湖是我国最大的淡水湖,为探究其水环境中新污染物的空间分布及影响因素,对鄱阳湖表层沉积物中的35种典型和新兴全氟化合物(per-and polyfluoroalkyl substances,PFASs)进行了检测分析.通过空间插值方法得到了鄱阳湖表层沉积物中PFAS... 详细信息

鄱阳湖是我国最大的淡水湖,为探究其水环境中新污染物的空间分布及影响因素,对鄱阳湖表层沉积物中的35种典型和新兴全氟化合物(per-and polyfluoroalkyl substances,PFASs)进行了检测分析.通过空间插值方法得到了鄱阳湖表层沉积物中PFASs的空间分布.总体来看,鄱阳湖西北部的PFASs含量较高,中部和北部靠近湖口地区含量较低.为探析表层沉积物中PFASs空间分布的驱动力,以年降水量、年均温、海拔等9种因子为自变量,使用地理探测器对鄱阳湖表层沉积物中PFASs空间分布的影响因素进行了分析.因子探测器的结果表明,有机碳含量、年均温和年降水量是影响各类PFASs空间分布格局的主要驱动因子;而交互探测器的结果显示,年降水量、有机碳含量与其他因子的交互作用对各类PFASs空间分布格局的解释力较大.同时,对鄱阳湖表层沉积物中典型PFASs的生态风险分析发现,表层沉积物中PFOS和PFOA的含量均处于较小风险水平.本研究可为鄱阳湖新污染物治理提供基础数据和理论依据.

关键词：全氟化合物鄱阳湖表层沉积物空间格局地理探测器生态风险评价

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高光学纯度乳酸菌株的筛选及发酵性能研究

食品与发酵工业 2024年第7期50卷 24-31页

作者：刘兰李鹏王通黄筱萍江西省科学院微生物研究所江西南昌330096

从不同地区的土壤、泡菜中分离筛选出了2株高光学纯度D-乳酸菌株和2株高光学纯度L-乳酸菌株。通过形态学观察、生理生化鉴定和16S rDNA序列分析,确定L-乳酸产生菌HA7-5菌株为屎肠球菌(Enterococcus faecium),HJ57菌株为格氏乳球菌(Lacto... 详细信息

从不同地区的土壤、泡菜中分离筛选出了2株高光学纯度D-乳酸菌株和2株高光学纯度L-乳酸菌株。通过形态学观察、生理生化鉴定和16S rDNA序列分析,确定L-乳酸产生菌HA7-5菌株为屎肠球菌(Enterococcus faecium),HJ57菌株为格氏乳球菌(Lactococcus garvieae);D-乳酸产生菌HB49-2菌株为德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii),HL64-1菌株为假肠膜明串株菌(Leuconostoc pseudomesenteroides)。经摇瓶发酵产酸培养,菌株HA7-5和HJ57发酵产L-乳酸分别达71.83 g/L和31.89 g/L;菌株HB49-2和HL64-1发酵产D-乳酸分别达73.14 g/L和62.04 g/L,且菌株HL64-1发酵周期仅为24 h,产酸速率快,平均产酸速率为2.58 g/(L·h)。D体和L体光学纯度均达99.8%(ee)以上。以上菌株均为产高光学纯度L-或D-乳酸野生型菌株,可作为后期诱变育种的出发菌株,进行菌株改良及发酵性能提升的研究。

关键词：乳酸菌分离鉴定高光学纯度乳酸发酵

固定化SRB包埋颗粒组分优选及处理含SO_(4)^(2-)废水效果研究

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工业水处理 2024年第3期44卷 112-119页

作者：辛在军王玺洋李亮李娅邓觅姚忠江西省科学院微生物研究所江西南昌330096

赣南离子型稀土矿尾水存在SO42-含量高、pH偏低的问题,影响后续微生物对尾水其他组分(NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N)的处理,拟采用硫酸盐还原菌(SRB)包埋颗粒对水体中SO_(4)^(2-)进行去除,同时提升水体pH。通过对SRB包埋颗粒表面吸附材... 详细信息

赣南离子型稀土矿尾水存在SO42-含量高、pH偏低的问题,影响后续微生物对尾水其他组分(NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N)的处理,拟采用硫酸盐还原菌(SRB)包埋颗粒对水体中SO_(4)^(2-)进行去除,同时提升水体pH。通过对SRB包埋颗粒表面吸附材料、还原激活材料、内聚碳源和固体酸水解材料4个组分进行实验研究优选SRB包埋颗粒组分,结果表明,凹凸棒石粉作为SRB包埋颗粒表面吸附材料应用效果比较好,纳米零价铁对SRB的还原激活作用相对更好,内聚碳源及固体酸水解材料组合以玉米芯、花生壳与沸石粉、磁铁矿粉的组合效果比较理想。在此基础上筛选制备出4种包埋颗粒,通过厌氧三角瓶验证其对模拟废水中SO_(4)^(2-)的去除效果,发现制备的4种包埋颗粒经过10 d的实验对SO_(4)^(2-)的去除率都在60%以上,去除率最高的是花生壳-Fe_(3)O_(4)组合包埋颗粒,为80.20%。

关键词：硫酸盐还原菌还原激活碳源酸性矿山废水

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定点突变引入离子键提高植酸酶YiAPPA热稳定性的研究

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食品工业科技 2024年

作者：曾静郭建军王通袁林江西省科学院微生物研究所

本研究旨在通过定点突变引入离子键来提高植酸酶YiAPPA的热稳定性。对比YiAPPA与热稳定性优良的植酸酶rPhyXT52的分子结构，采用定点突变技术向YiAPPA中引入与rPhyXT52热稳定性相关的分子表面离子键，构建离子键突变体。通过热稳定性筛... 详细信息

本研究旨在通过定点突变引入离子键来提高植酸酶YiAPPA的热稳定性。对比YiAPPA与热稳定性优良的植酸酶rPhyXT52的分子结构，采用定点突变技术向YiAPPA中引入与rPhyXT52热稳定性相关的分子表面离子键，构建离子键突变体。通过热稳定性筛选，获得热稳定性显著提高的离子键突变体T209K/S220E/N237D。突变体T209K/S220E/N237D的酶学特性研究结果表明：突变体T209K/S220E/N237D于37 ℃、pH 4.5的绝对酶活为3982.06 U/mg，与YiAPPA基本一致；T209K/S220E/N237D的最适反应温度、最适反应pH、pH稳定性以及蛋白酶抗性也与YiAPPA基本一致；与YiAPPA相比，T209K/S220E/N237D于80 ℃半衰期由14.81 min延长至24.72min，半失活温度T5030由55.12 ℃提升至64.05 ℃，Tm值由48.36 ℃提升至55.04 ℃。分子动力学模拟显示：T209K/S220E/N237D中引入了新的离子键，提高了酶分子中构成这些离子键的氨基酸残基所在的结构单元的稳定性，从而提高了酶的热稳定性。本研究结果表明，向YiAPPA中引入离子键可有效提高其热稳定性，使其更适用于食品加工领域。本研究也可为植酸酶以及其他类型酶的热稳定性改造提供理论依据。

关键词：植酸酶定点突变离子键热稳定性分子动力学模拟