MICP修复重金属污染溶液及矿化垃圾土试验研究

大量非正规垃圾填埋场面临超负荷运营困境,衍生出系列亟待解决的环境问题。重金属含量较高的垃圾渗滤液易对填埋场周边水体造成污染,填埋场开采扩容产生的矿化垃圾土也存在Cd、Pb、Zn和Cr(Ⅲ)等重金属超标现象,在资源化利用过程中容易造成二次污染,因此,垃圾填埋场重金属污染问题亟待解决。近年来,微生物诱导碳酸钙沉淀技术（MICP）固定重金属的能力被广泛探究,其中巴氏芽孢杆菌因环境适应性强、脲酶表达量高而备受关注。但相关研究中的修复对象主要为污染溶液和普通污染土壤,其与垃圾渗滤液以及矿化垃圾土在污染成因和化学成分等方面明显不同。鉴于此,开展巴氏芽孢杆菌修复重金属污染溶液和污染矿化垃圾土试验,探究巴氏芽孢杆菌生物修复重金属的可行性,分析生物修复前后矿化垃圾土中重金属形态变化以及修复机理。结果显示,巴氏芽孢杆菌对溶液中Cd、Pb、Zn和Cr(Ⅲ)修复率可分别达到95%、84%、5%和98%,对矿化垃圾土中可交换态Cd、Pb和Zn修复率亦可分别达到74%、84%和62%,可交换态Cr(Ⅲ)修复处理前含量几乎为0;经生物修复,矿化垃圾土中可交换态和碳酸盐结合态重金属含量降低,铁锰氧化物结合态和残渣态重金属含量增加;同时,矿化垃圾土中含Fe和Al成分以及MICP过程产生的碳酸钙沉淀共同促进重金属向更稳定形态转化。     

多组学解析酱香型大曲风味物质的形成

酱香型大曲是白酒发酵力和风味物质的源头,对白酒风味的形成具有重要意义。用于酱香型白酒发酵的大曲是白曲、黄曲和黑曲3种不同类型大曲经贮存后的混合物,解析不同曲种菌群结构以及代谢产物对于保障大曲稳定性、提高白酒品质有重要意义。目前对于不同曲种的研究主要集中于微生物群落结构的比较,而对风味物质差异及其形成原因的研究还非常有限。为解析不同曲种代谢物的差异及其成因,该研究利用多组学技术揭示了不同曲种的的风味代谢物差异以及菌群结构,并利用冗余分析研究了不同曲种风味代谢物差异的生物学因素。结果表明,不同曲种间菌群结构以及代谢物差异显著,不同曲种中微生物、酶和代谢产物之间存在相关性。其中芽孢杆菌与糖化酶、蛋白酶和四甲基吡嗪呈正相关。糖化酶和蛋白酶可视作微生物合成四甲基吡嗪的重要驱动因素。研究为进一步探索白酒中的风味物质和改进酿造工艺有一定的贡献。     

类芽孢杆菌属β-葡萄糖苷酶在大肠杆菌中可溶性重组表达的优化

目的:β-葡萄糖苷酶在食品工业领域具有广泛的应用价值,但重组表达时容易形成无活性的包涵体。通过传统诱导条件优化无法完全解决包涵体积累问题,需探索新的策略。方法:从类芽孢杆菌属（Paenibacillus sp）基因组中克隆获得了β-葡萄糖苷酶基因bgl,构建到大肠杆菌表达载体p ET28a获得重组质粒p ET-bgl,转化大肠杆菌宿主细胞BL21（DE3）获得重组菌BL-ETbgl,并进行诱导条件优化。进一步通过复制起始位点替换,构建了新型大肠杆菌表达载体p ACYT-bgl,转化大肠杆菌宿主细胞BL21（DE3）后得到改进型重组菌BL-ATbgl。结果:BL-ETbgl经诱导表达后,所表达重组蛋白具有β-葡萄糖苷酶活性。经诱导条件优化后,仍有40%蛋白以包涵体存在。而BL-ATbgl经诱导表达后,可溶性的重组β-葡萄糖苷酶约占80%。自诱导培养基中β-葡萄糖苷酶产量可达2.31×106U/L。结论:通过降低质粒拷贝数、优化培养条件等手段,可以大幅度提高类芽孢杆菌β-葡萄糖苷酶在大肠杆菌中的可溶性表达水平。      

奶粉中凝结芽孢杆菌的分离鉴定及其耐受性研究

为探究凝结芽孢杆菌体外耐受性,以奶粉为样品来源,通过80℃加热、分离纯化鉴定获得凝结芽孢杆菌12株,对其进行耐酸、耐高温和耐胆盐试验。结果表明,W3、W25、W80和W55分离株在pH2.0的酸性环境中存活率较高; W55、W10、W25和W80分离株在高温环境中存活率较高; W55、W48和W68分离株在0.5%和1.0%胆盐质量分数中的存活率较高。将抗逆性较好的W55分离株进行了酸性条件下的高温挑战试验,分离株在pH4.0,加热温度90℃时存活率最高,但其存活率低于单因素下(酸性或高温环境)的存活率(P <0.05)。挑战试验结果表明,酸性条件和高温会相互影响凝结芽孢杆菌的耐受性。试验为后续凝结芽孢杆菌发酵饮料的研制提供了理论依据和基础。     

抗体工程化微型机器人清除水中新型冠状病毒的研究

由于严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型(简称“新型冠状病毒”)(SARS-CoV-2)可在水中保持长时间的稳定性和高度传染性,因此,清除水中的新型冠状病毒成为遏制及阻断其传播的重要途径。该研究采用“点击化学”反应将新型冠状病毒S蛋白的中和抗体P2C-1F11修饰在具有自驱动特性的枯草芽孢杆菌表面,构建了一种抗体工程化微型机器人(antibody functionalized bacteria microrobot,AB-robot)。AB-robot通过P2C-1F11对新型冠状病毒S蛋白的高效靶向作用,对水中新型冠状病毒进行捕获和清除。结果表明,AB-robot在饮用水和自来水等水介质中展示了快速的自驱动能力。以新型冠状病毒假病毒为病毒污染物模型,使用AB-robot后,水介质中病毒清除率高达95%。扫描电镜表征结果显示,AB-robot表面结合了大量的病毒颗粒,进一步表明AB-robot能高效捕获病毒。综上,AB-robot的快速运动和病毒靶向性能促进了其对新型冠状病毒假病毒的即时捕获和高效清除,对防止和阻断水中新型冠状病毒的传播具有重要应用价值。     

多粘类芽孢杆菌HD-1产纤维素酶的条件优化

采用DNS比色法,通过单因素实验和正交实验对多粘类芽孢杆菌HD-1产纤维素酶的培养基主要成分和培养条件进行优化。结果表明:该菌种产纤维素酶的最适培养基为麸皮0.5%、酵母膏1.25%、磷酸二氢钾0.04%、硫酸镁0.1%,培养基初始p H8.0;最适培养条件为接种量4%,培养温度35℃,培养时间51h。在此优化条件下,多粘类芽孢杆菌产纤维素酶活性可达88.3U/m L。      

芽孢杆菌弹性蛋白酶基因的克隆、表达及其大豆肽的制备能力鉴定

从芽孢杆菌中克隆得到弹性蛋白酶并命名为TX1,并连入p EAZY E1载体,构建了原核表达载体p EAZY E1-TX1。重组质粒导入大肠杆菌BL21后,经IPTG诱导基因表达。表达产物经Ni柱纯化后通过p H-stat测定其制备大豆肽的水解能力。序列分析结果表明TX1基因长度为1143bp,与Genbank上已报道序列（JQ305692.1）同源性最高为99.48%,产生的碱基突变不影响其氨基酸编码。蛋白表达分析结果表明,当IPTG浓度为0.3mmol·L-1,诱导4h蛋白表达量最高。经SDS-PAGE和Western分析结果表明,经Ni离子亲和层析纯化获得量大小为39.4ku的弹性蛋白酶His-TX1。初步确定其在50℃、p H为7.4反应4h时的大豆肽水解率最高,达到14.51%。      

甲基营养型芽孢杆菌抗菌肽对罗非鱼片保鲜效果的研究

研究了甲基营养型芽孢杆菌抗菌肽对罗非鱼片的防腐保鲜效果。将罗非鱼片经过甲基营养型芽孢杆菌抗菌肽处理之后检测罗非鱼片的菌落总数、感官品质和理化指标的变化并与空白组对照。结果表明,甲基营养型芽孢杆菌F35抗菌肽处理组可使罗非鱼片的保质期延长4d以上,其最佳保鲜浓度为1.5%～2.0%。说明甲基营养型芽孢杆菌抗菌肽作为冷却肉的生物保鲜剂,具有广阔的应用前景。      

出口浓缩果汁中脂环酸芽孢杆菌的分离及相关生物学特性的研究

通过对甘肃省内浓缩苹果汁生产企业的浓缩苹果汁成品以及浓缩苹果汁生产中的主要生产工段进行无菌取样,共采集144个样品,经过分离、筛选和纯化,共得到59株分离菌株,并与标准菌株Alicyclobacillus acidoterrestris(ATCC49025)、Alicyclobacillus cycloheptanicus(ATCC 49029)进行对比分析。结果表明在耐热、耐酸性检验中,可以较好地生长,符合脂环酸芽孢杆菌属嗜酸耐热的特点;细胞、菌落形态观察、生长条件、生理生化特征和糖、醇利用等方面与标准菌株有较大的相似性。      

纳豆芽孢杆菌蛋白酶对大豆分离蛋白凝胶性的影响

利用纳豆芽孢杆菌发酵所产微生物蛋白酶对大豆分离蛋白进行酶法改性,以提高其凝胶性,并通过测定凝胶体系的流变学性质、水解程度和分析电泳图谱来探究纳豆芽孢杆菌蛋白酶对大豆分离蛋白凝胶性的影响。结果表明,体系凝胶强度受酶浓度和酶解温度的影响,酶浓度为1.072U/mL在40℃条件下形成的凝胶最稳定;同时凝胶强度与水解度有关,50℃时水解度超过12%,则不能形成稳定的凝胶。经微生物蛋白酶作用后,大豆分离蛋白的7s和11s均发生不同程度的水解。