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腈水解酶立体选择性改造及其合成布瓦西坦

化工学报 2024年

作者：吴哲明张碧云郑仁朝浙江工业大学生物工程学院

布瓦西坦是新一代抗癫痫药物，具有广阔的市场前景。利用腈水解酶立体选择性催化3-氰基己腈合成关键手性中间体（R）-3-氰基己酸，进一步经加氢、环化、手性拆分等合成布瓦西坦路线具有原子经济性高等优势。然而，目前挖掘的腈水解酶存... 详细信息

布瓦西坦是新一代抗癫痫药物，具有广阔的市场前景。利用腈水解酶立体选择性催化3-氰基己腈合成关键手性中间体（R）-3-氰基己酸，进一步经加氢、环化、手性拆分等合成布瓦西坦路线具有原子经济性高等优势。然而，目前挖掘的腈水解酶存在立体选择性差等缺陷。本研究以腈水解酶PgNIT为研究对象，通过对其催化口袋和亚基界面改造，获得了立体选择性大幅提高的突变体F164W/I202R，产物光学纯度由野生型的86%提升至97%，E值由17提高至111。分子动力学模拟研究表明，F164位点的改造减小了（R）-3-氰基己腈深入催化口袋内部的空间位阻，而“A”界面I202位点的改造增加了亚基之间缔合的距离并增加了催化口袋区域的原子动态协同性，从而显著提升了腈水解酶的立体选择性。

关键词：腈水解酶立体选择性分子改造分子模拟生物催化分子生物学

细菌纤维素合成酶亚基多样性和纤维结构形成研究进展

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生物工程学报 2024年

作者：聂雯霞古梦洁钟卫鸿浙江工业大学生物工程学院

细菌纤维素(bacterial cellulose， BC)是由细菌代谢所产生的葡萄糖聚合物。细菌纤维素合成酶(bacterial cellulose synthase， BCS)是催化BC形成的关键酶。BCS不同种类亚基之间的协同性确保BC的胞内形成及胞外分泌。本文主要总结了已... 详细信息

细菌纤维素(bacterial cellulose， BC)是由细菌代谢所产生的葡萄糖聚合物。细菌纤维素合成酶(bacterial cellulose synthase， BCS)是催化BC形成的关键酶。BCS不同种类亚基之间的协同性确保BC的胞内形成及胞外分泌。本文主要总结了已报道的BC合成菌株的种类、不同菌株中BCS的区别，并综述了BC合成机制、BCS中亚基之间的相互作用及菌株内自身结构特征对高度有序纤维结构的形成关系等方面的研究进展。全面了解BC合成与分泌机制，可为合成生物学技术优化BC合成提供更多策略。

关键词：细菌纤维素细菌纤维素合成酶合成机制

多层复配微胶囊的制备及其在混凝土裂缝自修复中的应用

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生物工程学报 2024年

作者：徐建妙周源源程峰柳志强浙江工业大学生物工程学院

混凝土广泛应用于房屋土建工程以及道路桥梁等，其开裂问题一直是工程界的一大难题。为了开发有效、可行的混凝土修复技术，本研究结合微生物技术与微胶囊技术采用锐孔法制备了一种多层复配微胶囊，并以微胶囊的包埋率与机械性能为评价... 详细信息

混凝土广泛应用于房屋土建工程以及道路桥梁等，其开裂问题一直是工程界的一大难题。为了开发有效、可行的混凝土修复技术，本研究结合微生物技术与微胶囊技术采用锐孔法制备了一种多层复配微胶囊，并以微胶囊的包埋率与机械性能为评价标准，优化了微胶囊的配方和干燥方式。而后表征了微胶囊钙转结晶过程以及产物晶型，并与游离细胞钙转过程进行对比。最后，测试了微胶囊的掺入对试件的机械性能、抗渗性能以及自修复效果的影响。结果表明：配方为蜡样芽胞杆菌湿菌体1.0%、氯化钙1.5%、海藻酸钠3.0%、营养物质5.0%、丙三醇6.0%、壳聚糖0.6%、尿素2.0%的风干多层复配微胶囊，其包埋率为95.3%，破裂力为59.7 N，硬度为150.8 N。该微胶囊能够在囊内的微生物发生钙转反应时，由固态转变为流动的胶态。微胶囊与游离细胞钙转反应产生的碳酸钙都是较稳定的方解石晶型，但微胶囊产的颗粒大小更加均匀，更有利于在裂缝中累积，从而增强修复的稳固性。将微胶囊投入混凝土试件，当掺量为0.45% 时，试件的抗折强度提高了17.3%，试件的抗压强度提高了12.3%。在抗渗水试验中，添加了微胶囊的试件较掺入游离细胞的试件对水泥混凝土有更好的抗渗性补偿。裂缝自修复效果证明多层复配微胶囊能够对0.7 mm宽度以下的裂缝实现完全修复，对0.8 mm宽度裂缝修复率为95%。本研究开发了一种既能保护微生物又能提供所需营养的多层复配微胶囊实现其对混凝土裂缝的自修复，为微生物诱导碳酸钙沉淀在混凝土裂缝修复提供了新的思路。

关键词：微生物矿化混凝土多层微胶囊蜡样芽胞杆菌自修复钙转结晶

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酶法转化人参叶二醇皂苷制备稀有皂苷C-K

食品与发酵工业 2024年

作者：宋玉林徐丝瑜鱼红闪大连工业大学生物工程学院

人参叶中含有较丰富的皂苷，但由于其带有多个糖基，口服后，难以直接吸收利用，部分在肠道内转化为C-K等稀有人参皂苷，利用率较低。该文利用Aspergillus niger g.848菌所产的人参皂苷酶Ⅰ型，将人参叶二醇类皂苷转化制备为生理活性高... 详细信息

人参叶中含有较丰富的皂苷，但由于其带有多个糖基，口服后，难以直接吸收利用，部分在肠道内转化为C-K等稀有人参皂苷，利用率较低。该文利用Aspergillus niger g.848菌所产的人参皂苷酶Ⅰ型，将人参叶二醇类皂苷转化制备为生理活性高、易吸收的稀有皂苷C-K。研究发现人参叶中的皂苷含量14.3%，主要由Rg1、Re、Rf、Rb1、Rc、Rb2和Rd等皂苷组成。从500 g人参叶分离得到31.5 g二醇类Rb1（16.0%）、Rc（13.9%）、Rb2（14.3%）和Rd（55.8%）混合皂苷，得率为6.3%。以上述二醇类混合皂苷为底物，在最适条件下（50 ℃，pH 5.0）经酶转化，得到了纯度93%以上的11.7 g的C-K，理论摩尔得率为58.6%；从500 g叶中制备的C-K的质量得率为2.3%。该研究结果有助于人参叶皂苷的开发利用，提高其利用率。

关键词：酶转化人参叶二醇皂苷 C-K 利用率

微生物全细胞传感器在芳香族化合物检测中的研究进展

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生物工程学报 2024年

作者：李赛月吕凤娇赵桂煜王恩毅音建华余志良孟秋浙江工业大学生物工程学院

由于苯环结构稳定性高、难以降解，芳香族化合物不仅对生态环境构成威胁，也严重影响人类健康，因此开发一种便捷有效的芳香族化合物检测方法至关重要。随着对芳香族化合物特性的深入理解，基于微生物细胞开发的生物传感器在检测芳香族... 详细信息

由于苯环结构稳定性高、难以降解，芳香族化合物不仅对生态环境构成威胁，也严重影响人类健康，因此开发一种便捷有效的芳香族化合物检测方法至关重要。随着对芳香族化合物特性的深入理解，基于微生物细胞开发的生物传感器在检测芳香族化合物方面展现出越来越重要的作用。本文综述了微生物全细胞传感器的工作原理，概述了电活性生物被膜型、转录因子型和依赖于降解基因启动子的3类芳香族化合物全细胞传感器的构建方法和应用，并探讨了基于表面展示技术、逻辑门构建、基因回路改造、群体感应信号放大等手段进一步提高传感器性能的优化策略。

关键词：芳香族化合物微生物全细胞传感器转录因子检测优化策略

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医美活性成分微生物合成研究进展

生物工程学报 2024年

作者：赵嫚池倬雨赖冬连刘科瑞柳志强郑裕国浙江工业大学生物工程学院

随着医美产业的蓬勃发展，使用功能性护肤产品成为主要趋势。医美产品功能的发挥，主要取决于其活性成分的功效。这些活性成分主要包括蛋白肽类、多糖类、酚酸类、萜烯类、维生素类、氨基酸类等，涉及修复、补水、美白、抗紫外和抗衰等... 详细信息

随着医美产业的蓬勃发展，使用功能性护肤产品成为主要趋势。医美产品功能的发挥，主要取决于其活性成分的功效。这些活性成分主要包括蛋白肽类、多糖类、酚酸类、萜烯类、维生素类、氨基酸类等，涉及修复、补水、美白、抗紫外和抗衰等功能。早年间这些活性成分主要通过生物提取和化学合成的方式获得。随着生物制造技术的发展，微生物合成医美活性成分已被广泛研究和应用。本文对胶原蛋白、肽类、透明质酸、多酚类、萜烯类和维生素等天然产物通过微生物发酵、催化和合成生物技术合成的研究进展进行了总结，并对其合成途径、代谢调控以及未来的发展进行了综述，为后续微生物合成医美活性成分提供参考。

关键词：医美活性成分生物制造合成生物技术

复苏促进因子Rpf增效处理磺胺二甲嘧啶废水的研究

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中国生物工程杂志 2024年

作者：王壮崔静王子通郑蕾芦梦瑶周佳屈建航黄峰河南工业大学生物工程学院

【背景】微生物是降解磺胺类抗生素（Sulfonamides， SAs）的主要驱动者，但在抗生素胁迫下易处于活的但非可培养状态（Viable but non-culturable，VBNC）而无法筛选得到。【目的】利用藤黄微球菌产生的复苏促进因子（Resuscitation-pr... 详细信息

【背景】微生物是降解磺胺类抗生素（Sulfonamides， SAs）的主要驱动者，但在抗生素胁迫下易处于活的但非可培养状态（Viable but non-culturable，VBNC）而无法筛选得到。【目的】利用藤黄微球菌产生的复苏促进因子（Resuscitation-promoting factor，Rpf）有效改善VBNC降解菌群的生长繁殖特性，提高抗生素废水的去除效果。【方法】以磺胺二甲嘧啶（Sulfadimidine，SMZ）废水为处理对象，利用Rpf蛋白的复苏作用驯化SMZ废水处理系统内活性污泥中潜在的功能降解菌群。【结果】当SMZ浓度为0.5 mg/L时，投加Rpf蛋白后对SMZ的去除率提高了9.38%；当SMZ浓度增加到20 mg/L时，其对SMZ的去除率提高了17.10%。高通量测序结果表明Rpf蛋白的投加主要促进了与SMZ降解相关的归属于Proteobacteria 和Bacteroidota 的unclassied＿ f＿＿ Comamonadacea、OBL8、Shiella和Rhodococcus等属在系统内的富集，进而提高了SMZ去除效果。【结论】首次利用Rpf强化微生物降解SMZ废水，为Rpf应用于其它磺胺类抗生素的去除提供了理论基础。

关键词：复苏降解因子磺胺二甲嘧啶生物降解微生物群落抗生素废水

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基于语音预训练模型的抑郁症识别研究

生物医学工程学杂志 2024年第1期41卷 9-16页

作者：黄祥胜廖义龙张文劲张莉中南民族大学生物医学工程学院武汉430074

针对数量日益增多的抑郁症患者群体,本文提出一种通过语音信号有效识别抑郁症的人工智能方法,以提高诊断和治疗效率。首先,通过微调语音到特征向量模型2.0(wav2vec 2.0)的预训练模型对语音进行编码和上下文化,从而获得高质量的语音特征... 详细信息

针对数量日益增多的抑郁症患者群体,本文提出一种通过语音信号有效识别抑郁症的人工智能方法,以提高诊断和治疗效率。首先,通过微调语音到特征向量模型2.0(wav2vec 2.0)的预训练模型对语音进行编码和上下文化,从而获得高质量的语音特征;然后,应用情感障碍分析的公用数据集——绿野仙踪忧虑分析访谈语料库(DAIC-WOZ)数据集验证上述模型。结果显示,在抑郁症识别的二分类任务中,该方法在精确率方面达到了93.96%、召回率达到了94.87%、F1分数达到了94.41%,总体分类准确率达到96.48%。在评估抑郁症严重程度的四分类任务中,精确率均达到92.59%及以上,召回率均达到92.89%及以上,F1分数均达到93.12%以上,总体分类准确率达到94.80%。基于上述结果证明,本文提出的方法在小样本情况下有效提升了分类的准确率,对于抑郁症的识别和严重程度评估效果良好。未来,该方法有望在抑郁症的诊断中起到辅助支持的作用。

关键词：抑郁症识别语音预训练模型语音特征

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晶粒尺寸对界面含Cr-O-C防黏层Cu/Ni复合体拉伸性能的影响

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中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1599-1610页

作者：杨光胡正晨惠越陈菊集美大学海洋装备与机械工程学院厦门361021

通过分子动力学方法研究含Cr-O-C防黏层的具有不同晶粒尺寸的Cu/Ni复合体的拉伸变形。结果表明:当Cu/Ni复合体的晶粒尺寸大于12 nm时,不论界面不含Cr、O和C原子或含有定量Cr、O和C原子,复合体的屈服强度随着晶粒尺寸的减小呈现增大趋势... 详细信息

通过分子动力学方法研究含Cr-O-C防黏层的具有不同晶粒尺寸的Cu/Ni复合体的拉伸变形。结果表明:当Cu/Ni复合体的晶粒尺寸大于12 nm时,不论界面不含Cr、O和C原子或含有定量Cr、O和C原子,复合体的屈服强度随着晶粒尺寸的减小呈现增大趋势,符合细晶强化规律,晶粒塑性变形主要受晶体内部的位错滑移控制,最大应力增加9.52%;当晶粒尺寸小于12 nm时,由于晶界所占比例的增加,拉伸过程的塑性变形更多受晶界变形控制,屈服强度下降。Cr-O-C界面弱化了Cu/Ni复合体的强度,随着界面上Cr、O和C原子数量的增加,Cu/Ni复合体的抗拉强度随之降低,最大应力下降56.40%,Cu/Ni复合体内部的位错数量也随之降低,转移到Ni表面的Cu原子数量随之减少。

关键词：分子动力学晶粒尺寸 Cu/Ni复合体 Cr-O-C防黏层拉伸性能

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