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淀粉液化芽孢杆菌BS5582产蛋白酶的发酵条件优化、酶学性质分析及其在牛皮脱毛中的应用

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食品与发酵工业 2024年

作者：任涛钮成拓郑飞云刘春凤王金晶李崎工业生物技术教育部重点实验室(江南大学) 江南大学酿酒科学与工程研究室

蛋白酶法脱毛是皮革脱毛中可替代传统化学方法的清洁生产技术。该文旨在优化1株高产蛋白酶淀粉液化芽孢杆菌BS5582的产酶条件，分析其酶学性质，并考察了其在牛皮脱毛工艺中的应用效果。结果表明，BS5582菌株的较优产酶培养基组成为(g/L... 详细信息

蛋白酶法脱毛是皮革脱毛中可替代传统化学方法的清洁生产技术。该文旨在优化1株高产蛋白酶淀粉液化芽孢杆菌BS5582的产酶条件，分析其酶学性质，并考察了其在牛皮脱毛工艺中的应用效果。结果表明，BS5582菌株的较优产酶培养基组成为(g/L)：玉米粉50.0，豆饼粉40.0，Na2HPO4·12H2O 6.0，KH2PO43.0，MgSO41.8，CaCl20.75；培养基初始pH 6；较优发酵条件为：发酵温度35 ℃，接种量10%，装液量15 mL。在较优条件下，该菌株产蛋白酶活力达到(5 270.59±19.61)U/mL，是优化前的21倍。BS5582菌株所产蛋白酶的最适温度和最适pH值分别为40 ℃和8.5，Mn2+对酶有明显激活作用，而Fe2+、Fe3+和苯甲基磺酰氟对酶活力有显著抑制作用。将该酶应用于牛皮脱毛，发现其具有良好的牛皮脱毛能力且胶原损伤小。相比于传统灰碱法脱毛，该蛋白酶脱毛后牛皮毛孔中无发根残留，毛发完整脱落，脱毛废水的污染指标TSS、COD和BOD5值分别比化学脱毛法降低约87%、39%和45%，这说明BS5582菌株产蛋白酶具有潜在的清洁脱毛应用价值。

关键词：蛋白酶淀粉液化芽孢杆菌发酵条件优化酶学性质牛皮脱毛

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农业现代化:世界发展进程与中国长期战略

江西社会科学 2024年第2期44卷 39-49,206页

作者：韩杨国务院发展研究中心农村经济研究部研究室北京100010

推进农业现代化是一项艰巨、复杂的系统性工程。在世界农业发展进程中科技革命主导了农业现代化的四个阶段及其鲜明特点,并伴随工业化、城镇化、信息化发展促进了农业现代化水平提升,典型先发国家在这一进程中逐步实现了农业现代化。尽... 详细信息

推进农业现代化是一项艰巨、复杂的系统性工程。在世界农业发展进程中科技革命主导了农业现代化的四个阶段及其鲜明特点,并伴随工业化、城镇化、信息化发展促进了农业现代化水平提升,典型先发国家在这一进程中逐步实现了农业现代化。尽管中国作为后发国家,经过长期发展农业现代化水平相较过去有较大幅度提高,在“粮食安全与农业综合产能、资源要素配置、农业产业体系、城乡融合发展与农民生活水平”等方面取得显著成效,然而,与2035年中国基本实现农业现代化目标要求、与世界上的先发国家相比仍有差距,食物供给结构内部占比下降、外部供给不确定性增大,农业基础设施依然薄弱、资源禀赋和要素配置约束明显,农村人口老龄化趋势明显、农业劳动生产率不高,农业生产经营方式仍需完善、农村三产融合与现代产业体系还有差距,农村居民持续增收动力转换、共同富裕难点在农村农民。展望未来,采取长期战略,构建多元化食物供给体系、在供需两侧协同发力保障粮食安全,陆海统筹拓展农业生产空间、优化提高资源要素配置效率,协同推进新型城镇化与农业转移人口市民化、提高农村人力资本水平,促进农村产业多元融合发展、加快建成现代农业生产、经营与产业体系,坚持在城乡融合发展中提高农村居民收入、促进共同富裕。

关键词：农业现代化战略食物安全现代农业产业体系城乡融合发展

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天然紫外吸收剂gadusol在毕赤酵母中的生物合成及其性能分析

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生物工程学报 2024年第9期40卷 3039-3056页

作者：易崇华钱思雨钮成拓郑飞云刘春凤李崎王金晶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 江南大学酿酒科学与工程研究室江苏无锡214122

Gadusol是一种具有抗氧化能力的高效天然紫外吸收物质,广泛存在于微生物、藻类及鱼卵等水生生物中。为解决其天然提取量低且环境不友好等问题,本研究将斑马鱼来源的gadusol合成途径引入毕赤酵母,成功构建了能够合成gadusol的重组毕赤酵... 详细信息

Gadusol是一种具有抗氧化能力的高效天然紫外吸收物质,广泛存在于微生物、藻类及鱼卵等水生生物中。为解决其天然提取量低且环境不友好等问题,本研究将斑马鱼来源的gadusol合成途径引入毕赤酵母,成功构建了能够合成gadusol的重组毕赤酵母,进一步过表达了来源于树干毕赤酵母的木糖同化基因以提高其关键底物景天庚酮糖-7-磷酸的含量。结果表明木糖的利用是提高gadusol产量的有效策略,在纯木糖培养基中,gadusol的产量达到141.8 mg/L(32.3 mg/g细胞干重),约是在纯葡萄糖培养基中的46倍。产物在275-305 nm范围内存在明显吸收,λmax=290 nm。同时,该物质具有一定的抗氧化能力,在反应5 h后,铁离子还原抗氧化能力(ferric ion reducing antioxidant power,FRAP)、2,2′-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐[2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS]和1,1-二苯基-2-苦基肼自由基(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)结果分别出现了90.83%、25.50%和131.80%的变化率,推测其可能作为一种长效的抗氧化剂。本研究证明了毕赤酵母作为底盘生物合成天然紫外吸收剂的巨大潜能,生物合成的gadusol具有良好的紫外吸收与抗氧化性能,为gadusol的工业化生产及应用提供了理论基础。

关键词： gadusol 毕赤酵母 UVB吸收抗氧化

白酒摄入对小鼠肠道Akkermansia muciniphila数量的影响

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食品与发酵工业 2024年第6期50卷 1-6页

作者：成津燕方程徐岩江南大学生物工程学院酿造微生物与应用酶学研究室江苏无锡214122 江南大学工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122

白酒是我国优势传统发酵食品,经固态发酵蒸馏而来,富含微生物发酵产物。然而,作为一种酒精饮料,白酒过量饮用会导致酒精性肝脏疾病(alcoholic liver disease,ALD)。Akkermansia muciniphila是一种专性厌氧的革兰氏阴性菌,为哺乳动物肠... 详细信息

白酒是我国优势传统发酵食品,经固态发酵蒸馏而来,富含微生物发酵产物。然而,作为一种酒精饮料,白酒过量饮用会导致酒精性肝脏疾病(alcoholic liver disease,ALD)。Akkermansia muciniphila是一种专性厌氧的革兰氏阴性菌,为哺乳动物肠道中最丰富的微生物之一,被认为是新一代益生菌,同时是ALD发病过程中的关键微生物。该研究以C57BL/6 J小鼠为研究对象,建立了白酒及酒精灌胃干预的小鼠模型;采用实时荧光定量PCR技术,使用系列浓度梯度的重组质粒构建标准曲线,建立了肠道***绝对定量的分析方法;测定了小鼠肠道***的数量随白酒干预的变化规律,并比较了白酒干预与酒精干预之间的差异。结果表明,白酒与酒精摄入均会导致小鼠肠道***数量的减少,且随造模时间逐步下降;同等酒精剂量条件下,白酒组小鼠肠道***的数量高于酒精组,暗示白酒中的成分可以保护酒精诱导的肠道***数量下降。该研究为***改善酒精引起相关损伤提供了理论基础,并为挖掘白酒中有益活性物质的必要性以及为白酒中的活性物质提升肠道中有益微生物的数量及阐明活性物质的功能提供理论依据。

关键词： Akkermansia muciniphila 肠道微生物白酒实时荧光定量PCR

理性设计提高青霉内切多聚半乳糖醛酸酶的催化活力

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食品与发酵工业 2024年

作者：毛心怡徐岩喻晓蔚江南大学生物工程学院酿造微生物与应用酶学研究室江南大学工业生物技术教育部重点实验室

内切多聚半乳糖醛酸酶是果胶酶中研究最为广泛的酶之一，可以特异性水解多聚半乳糖醛酸链的α-1，4-糖苷键，生成不同聚合度的寡聚半乳糖醛酸，对提高果胶的附加值具有重要意义。目前关于内切多聚半乳糖醛酸酶的研究仍然较少，且其催化... 详细信息

内切多聚半乳糖醛酸酶是果胶酶中研究最为广泛的酶之一，可以特异性水解多聚半乳糖醛酸链的α-1，4-糖苷键，生成不同聚合度的寡聚半乳糖醛酸，对提高果胶的附加值具有重要意义。目前关于内切多聚半乳糖醛酸酶的研究仍然较少，且其催化活力和热稳定性不佳是限制其工业化应用的主要因素。课题组前期研究获得了青霉Penicillium arizonens来源的内切多聚半乳糖醛酸酶基因pePGB，并在毕赤酵母中实现了异源表达。由于其催化活力仅处于同类酶的中等水平，该研究主要针对其催化活力进行了改造。首先对其底物结合口袋亚位点的氨基酸进行了丙氨酸突变，基于突变结果及序列比对，选择了相应的突变热点进行理性设计，筛选获得了3个酶活力提高的突变体V248L、V248R和G111R，有序叠加后获得最佳突变体G111R/V248R，比活力和催化效率(kcat/Km)分别为野生型的1.84和2.06倍。随后通过同源建模及分子对接分析，248位的缬氨酸突变为精氨酸后，与底物形成了2个氢键，增强了酶与底物相互作用；而G111R突变未直接对酶与底物的相互作用造成影响，但可能与248位的精氨酸存在协同作用，共同增加了底物口袋的电正性，从而提高了与负电荷底物的结合力，进而提高了酶的催化活力。该研究为该酶后续在果汁加工等行业的应用奠定了重要基础，也为理性设计提高酶催化活力提供了参考价值。

关键词：内切多聚半乳糖醛酸酶理性设计定点突变催化活力分子对接

基因工程改造促进大肠杆菌发酵纤维素水解液合成1,2,4-丁三醇

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化工进展 2024年第2期43卷 1063-1068页

作者：佘丹王舒婷陆信曜宗红诸葛斌江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室工业微生物研究中心江苏无锡214122

1,2,4-丁三醇(BT)是广泛应用于各领域的高附加值化合物之一,利用纤维素水解液发酵生产BT需要一株能够耐受其中抑制物的菌株。在水解液中常见抑制因子糠醛存在下,大肠杆菌的发酵严重受限。本研究首先在含有BT合成途径的大肠杆菌中过表达... 详细信息

1,2,4-丁三醇(BT)是广泛应用于各领域的高附加值化合物之一,利用纤维素水解液发酵生产BT需要一株能够耐受其中抑制物的菌株。在水解液中常见抑制因子糠醛存在下,大肠杆菌的发酵严重受限。本研究首先在含有BT合成途径的大肠杆菌中过表达四种糠醛耐受相关的基因:yghA、thyA、mdtJI和pntAB。在0.4g/L糠醛压力下,所有改造菌株的生长均有不同程度的提升,其中过表达pntAB基因的菌株生长最好,同时有助于BT合成酶的酶活力或转录水平的提高,BT产量达到11.0g/L。当以玉米芯纤维素水解液为底物时,过表达yghA、thyA和pntAB均明显促进了大肠杆菌的生长与BT产量的提高,其中yghA基因表现最好,在摇瓶中获得了3.36g/L的BT,在5L发酵罐中BT产量达到15.3g/L,转化率为63.8%。该策略为玉米芯纤维素水解液发酵生产BT提供了借鉴。

关键词：大肠杆菌玉米芯纤维素水解液糠醛耐受 1 2 4-丁三醇

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钨铼锇三元混合基扩散阴极的制备及发射性能

稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1718-1725页

作者：方浩鑫刘伟杨韵斐周帆王金淑北京工业大学新型功能材料教育部重点实验室北京100124

采用固液混合法制备出铼钨核壳粉体,然后加入锇粉经预处理后制备出具有特殊包覆结构的三元混合粉体。粉体经过压制、烧结、浸渍、洗盐和退火等工艺制备出钨铼锇三元混合基阴极,经过411盐浸渍后,脉冲发射测试发现三元混合基阴极中成分为W... 详细信息

采用固液混合法制备出铼钨核壳粉体,然后加入锇粉经预处理后制备出具有特殊包覆结构的三元混合粉体。粉体经过压制、烧结、浸渍、洗盐和退火等工艺制备出钨铼锇三元混合基阴极,经过411盐浸渍后,脉冲发射测试发现三元混合基阴极中成分为W2Re1Os1阴极的电子发射性能最好,在1050℃电流发射密度能够达到35A/cm^(2),电流发射密度略高于同类型的二元混合基阴极,达到覆钨铼锇三元膜阴极的水平。通过实验验证在钨铼锇三元混合基阴极浸渍过程中,Re和Os与活性盐均不发生反应,活性物质是由W和活性盐反应产生的。

关键词：混合基阴极电子发射钨铼锇

混杂网格增强超高性能混凝土双向板的弯曲性能

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第3期57卷 301-310页

作者：邓宗才李倩北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室北京100124

网格增强超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)具有轻质、高强、耐久性好等特性,已应用于薄壁结构和工程加固领域,但单一网格很难实现高效的增强增韧效应.为研究混杂网格增强UHPC双向板的抗弯性能,对3个钢丝网格与玻... 详细信息

网格增强超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)具有轻质、高强、耐久性好等特性,已应用于薄壁结构和工程加固领域,但单一网格很难实现高效的增强增韧效应.为研究混杂网格增强UHPC双向板的抗弯性能,对3个钢丝网格与玻璃纤维网格混杂增强UHPC板、3个钢丝网格与玄武岩纤维网格混杂增强UHPC板、6个单一网格增强UHPC板和1个无网格UHPC对照板进行弯曲试验,研究网格种类、总层数及铺层方式对其破坏形态、承载能力和弯曲韧性的影响.结果表明:与单一钢丝网格板和单一玻璃纤维网格板相比,钢-玻璃纤维网格混杂板开裂后表现更显著的硬化现象,在连续网格与混杂短纤维协同效应下,板呈现多裂缝破坏模式,延性较理想.铺设2层网格时,钢-玻璃纤维网格混杂板的承载能力较单一钢丝网格板提升23.7%,且其在20 mm挠度处的残余承载力较单一玻璃纤维网格板提升28.2%;钢-玄武岩纤维网格混杂板峰前阶段的能量吸收值和20 mm挠度处的残余承载力均优于单一玄武岩纤维网格板.网格总层数为3层时,与单一玄武岩纤维网格板相比,2层钢丝网格与1层玄武岩纤维网格混杂增强板在峰前挠度为2 mm时的能量吸收值提高了21.6%,20 mm挠度处的残余承载力提高了42.6%.钢-玻璃纤维网格混杂板的网格强度利用率最理想,其承载能力、能量吸收值及弯曲韧性指标均高于钢-玄武岩纤维网格混杂板.最后,考虑网格强度有效利用率建立了混杂网格增强UHPC双向板抗弯承载力理论公式,适用性良好.

关键词：钢丝网格玻璃纤维网格玄武岩纤维网格混杂效应超高性能混凝土双向板弯曲性能

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高强钢筋超高性能混凝土框架结构易损性分析

哈尔滨工程大学学报 2024年第3期45卷 572-580页

作者：贺少锋邓宗才李永梅北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室北京100124

为了研究高强钢筋超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)结构的抗震能力,本文选取了8条地震动分别对普通钢筋混凝土框架结构(模型Frame-C)和高强钢筋UHPC框架结构(模型Frame-UHPC)进行了增量动力分析,分别以最大层间... 详细信息

为了研究高强钢筋超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)结构的抗震能力,本文选取了8条地震动分别对普通钢筋混凝土框架结构(模型Frame-C)和高强钢筋UHPC框架结构(模型Frame-UHPC)进行了增量动力分析,分别以最大层间位移角和谱加速度为结构需求参数和地震动强度参数,拟合出概率地震需求模型,进而计算出2个模型的地震易损性曲线,得到了结构的风险预测和损伤评估结果。研究结果表明:规范性态点下,相较于模型Frame-C,模型Frame-UHPC达到最大中等破坏或严重破坏状态概率时所对应的地震动强度更大,表明模型Frame-UHPC在强震作用下具有更好的抗震能力;小震作用下,模型Frame-UHPC的易损性指数明显小于模型Frame-C,体现了高强钢筋UHPC结构的高强优势。当使用规范性态点时,2个模型在中震和大震作用下的易损性指数相差较小,模型Frame-UHPC不能充分发挥UHPC和高强钢筋的材料优势。通过对文献中配筋UHPC柱数据整理分析,给出了适用于模型Frame-UHPC的建议性态点。与规范性态点相比,建议性态点下模型Frame-UHPC达到极限状态的概率更低,易损性指数也明显减小,小震和中震所应对的易损性指数分别减小了19.5%和42.3%,模型Frame-UHPC在建议性态点下可以更好地发挥其材料优势。

关键词：超高性能混凝土高强钢筋易损性分析增量动力分析抗震能力破坏状态易损性指数性态点