细菌纤维素菌株超高压诱变选育及其发酵培养基的优化

 为了获得高产细菌纤维素菌株,对初选的细菌纤维素菌株J₂进行超高压诱变,运用Plackett-Burman设计对影响高压诱变菌株生产细菌纤维素的因素效应进行评价,采用Box-Behnken试验优化发酵培养基组成。试验结果表明,超高压诱变压力、时间对细菌纤维素菌株有显著或极显著影响。细菌纤维素菌株高压诱变条件为压力250 MPa、时间15 min、温度25 ℃。经超高压诱变,获得产纤维素能力高、遗传稳定性好的诱变菌株M₄₃₈。影响诱变菌株M₄₃₈发酵生产细菌纤维素的关键因子是酵母浸出汁、MgSO₄和无水乙醇。优化的发酵培养基为碳源5%（葡萄糖∶蔗糖为4∶1）、酵母浸出汁1.25%、CaCl₂0 15%、ZnSO₄ 0.20%、K₂HPO₄ 0.20%、MgSO₄ 0.93%、富马酸0.30%、无水乙醇0.50%。利用此培养基培养诱变细菌纤维素菌株M₄₃₈,其纤维素产量是优化前的1.84倍,是超高压诱变之前的2.69倍。超高压技术用于细菌纤维素菌株的诱变育种是可行的。发酵培养基的优化可显著提高菌株M₄₃₈发酵生产细菌纤维素的能力。     

古紫质等光驱质子泵以及该类活性蛋白质与聚合物的功能复合材料

将具有生物活性的蛋白质与具有良好加工和力学性能的合成高分子相结合制备高性能的杂化材料是材料科学一个新的生长点.本专论聚焦于对具有光驱质子泵功能的两类活性蛋白质——细菌视紫红质(BR)与古紫质4(AR4)的研究,其中BR作为一个著名的膜蛋白已有四十余年的研究历史,而AR4则为中国科研人员十余年前所发现.综述了AR4的研究,并对AR4和BR进行了对比,进一步介绍了光敏蛋白质(BR和AR4)与聚合物基质复合制备新型功能高分子材料的工作,还介绍了该类光敏蛋白质的基因工程改造以及蛋白质/聚合物复合膜用于信息材料方面的探索工作.论文总结了一系列创新成果,如(1)在光敏蛋白质的质子泵机理方面,提出了"弱偶联模型"并解释了AR4具有与BR相反的质子释放和提取时间顺序的内在机理;(2)光敏蛋白质与聚合物复合膜相关的高分子水凝胶和蛋白质聚集状态的研究,并发现与均聚物和两亲性小分子不同,两亲性嵌段共聚物可导致光敏蛋白质中间体的寿命有数量级的延长;(3)发展了光敏蛋白质与聚合物复合膜的制备技术,所得到的材料不仅保持了光学活性,其蛋白质的光学响应性能还得到进一步改善;(4)发现了含光敏蛋白质的紫膜强烈抗拒哺乳动物细胞黏附的新功能;(5)尝试将该蛋白质和聚合物的复合膜作为信息材料,实现了全光宽带图像显示.进一步展望了此类光敏蛋白质的后续研究和潜在的应用前景.     

细菌纤维素(BC)增强PVA/PVP复合水凝胶的制备及性能表征

通过冷冻-熔融法制备了细菌纤维素/聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮(BC/PVA/PVP)双网络复合水凝胶,并采用X射线衍射,红外光谱,扫描电镜,力学性能测试等手段对凝胶的结构和性能进行表征.研究发现PVA、PVP通过氢键作用均匀地吸附于纤维微丝周围,将BC纤维有效地分开,因而干燥后的复合凝胶在热水中浸泡后仍可恢复原状;X射线...     

甲烷氧化细菌生物催化合成聚-β-羟基丁酸酯的分子量调控

在甲烷氧化细菌Methylosinus trichosporium IMV3011细胞内生物催化合成聚-β-羟基丁酸酯(PHB)的过程中,对影响聚合物分子量的各种因素进行了研究.发现碳源、培养基组分NH4+,NO3-,HPO24-,Mg2+,某些导向PHB合成的关键中间产物以及PHB的提取方法均会对PHB的分子量产生影响.同时,通过对胞内PHB合成酶系中关键作用酶的活性变化进行研究,发现β-酮硫解酶催化着控制进入PHB循环入口的关键反应,而PHB分子量的变化则主要取决于PHB合成酶和PHB降解酶的协同作用.     

湿地水质与水系浮游细菌多样性关联研究

城市湿地水质受人类活动影响,其水系浮游细菌群落多样性也因水质状况不同而变化.以杭州西溪湿地国家公园为研究区,分析人类活动特征差异对河道水质及浮游细菌群落多样性的影响,测定溶解氧、氨氮、硝氮、总氮、总磷等主要理化指标,运用聚合酶链式反应与变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,分析各水样中浮游细菌群落多样性,通过主成分分析与典型对应分析等统计手段,比较各项理化指标与细菌群落结构的相关性.研究结果表明:湿地河道水质受人类活动影响显著,呈中度~重度富营养化;河道水域内细菌群落总体多样性较高,且多样性指数与硝态氮、总氮、TSI指数、电导率呈极显著负相关(r<-0.7,p<0 .01),与水温呈极显著正相关(r>0.8,p<0.01),相较于硝态氮、总氮等单项指标,综合营养状态指数与细菌多样性指数间具有最高负相关性(r=-0.90,p<0.01).浮游细菌群落结构变化受多种理化指标共同影响,其中限制性营养元素氨氮为主要调控因子.     

细菌纤维素纳米纤维稳定乳液的性能

采用超声和高压均质两种方式分散的细菌纤维素(BC)悬浮液制备了BC纳米纤维稳定的水包油型Pickering乳液, 并考察了纤维用量、 pH值和机械分散方式对乳液稳定性的影响. 结果表明, 乳液的稳定性随纳米纤维用量的增加而增加; 碱性条件比酸性条件制备的乳液稳定性高, 且在pH=12时达到最高. 用高压均质方式分散的BC稳定乳液的效果优于采用超声方式分散的BC的效果, 这是由于高压均质后的纤维较短, 可以提供更多的纳米纤维稳定乳液. 计算结果表明, BC纳米纤维在液体石蜡/水界面上的三相接触角为72.5°, 说明BC适合稳定水包油型乳液.     

固定化光合细菌光生物制氢填充床产氢特性研究

实验研究了凝胶材料制备的光合细菌包埋颗粒构成的光生物制氢填充床在连续操作条件下底物浓度、光照强度以及进口流量等参数影响下的产氢和降解有机物的性能.实验结果表明:填充床产氢速率和底物降解速率随进口葡萄糖浓度的增加而增大,且达到最佳的进口底物浓度后填充床产氢和底物降解速率呈下降趋势,表明光合细菌代谢底物为产氢提供还原力氢;光照强度低于光能饱和度时,随着光照强度的增大,产氢速率和底物降解速率呈递增趋势,光照强度超过光能饱和度则对填充床光合产氢和底物消耗产生明显抑制作用;进口流量较低时,随进口流量的增大,填充床产氢和底物降解速率明显增大,进口流量较高时,填充床产氢和底物降解速率趋于相对稳定.     

二氧化碳存在下甲烷氧化细菌催化甲烷生物合成甲醇

 在甲烷单加氧酶和脱氢酶系的作用下,甲烷氧化细菌Methylosinus trichosporium IMV 3011可以把甲烷氧化成二氧化碳. 在反应体系中充入一定比例的二氧化碳后,检测到了甲醇的积累. 混合气中CO2,CH4,O2和N2的体积比为2∶1∶1∶1时甲醇的积累量达到最大. 在超滤膜反应器中进行了连续反应,利用反应混合气产生的压力将生成的甲醇从反应体系中分离. 连续反应198 h后甲醇的积累量没有明显下降.     

美国首次合成实验室人造生命

<正>美国素有"科学怪人"之称的凡特(Craig Venter)和同事最近首次在实验室合成人造生命(如图)。他们尝试将蕈状支原体(Mycoplas mamycoides)的基因组转移     

振荡法制备的聚多巴胺涂层的抗污染性能研究

抗生物吸附表面具有广泛的应用前景。本文中经振荡法制备的聚多巴胺涂层表现出良好的抗生物吸附性能。研究发现,经振荡法生成的聚多巴胺涂层具有小于15°的接触角,表现出超亲水性。以牛血清蛋白为模型蛋白质和以大肠杆菌与金黄色葡萄球菌为模型细菌,研究发现,该聚多巴胺涂层表现出良好的抗牛血清蛋白吸附和抗大肠杆菌与金黄色葡萄球菌吸附的性能。总体而言,该方法简便易行,所制备的聚多巴胺涂层具有良好的抗生物污染性能。