摘要：重组胶原蛋白是一种具有广泛应用潜力的生物材料,近年来引起了生物医学、组织工程等众多领域的关注。胶原蛋白的3股螺旋结构赋予其独特的生物学功能和生物相容性,但也增加了其在微生物系统中表达的复杂性。该研究以细菌胶原蛋白V-B作为模式蛋白,通过对表达元件的优化,促进重组胶原蛋白在谷氨酸棒杆菌中的表达。首先通过启动子筛选和发酵时长优化,获得介导V-B表达的最优启动子tac-R0。接着利用RBS calculator设计核糖体结合位点(ribosomal binding site,RBS)和间隔序列(aligned spacing,AS)的突变文库,得到与tac-R0启动子搭配组合的最优RBS和AS,使V-B的产量提高至514 mg/L。此外,通过多基因表达盒的串联组合策略,将多个目的基因串联,最终V-B的产量较初始水平提高了8.4倍,达697 mg/L,该研究为重组胶原蛋白的工业化生产提供了基础。

摘要：太阳能作为清洁能源之一,为缓解化石燃料枯竭和温室气体排放等问题提供了一种高效、经济、可持续的解决方案.自然界中的植物和光合微生物通过自身的光合系统收集并转化太阳能,从而生产生物燃料和生物化学品.然而,由于自然光合系统存在光吸收范围相对较窄、光生电子在传输过程中易损耗等问题,限制了太阳能到化学品的转化效率.为了解决上述难题,科研人员模仿自然光合作用中的关键部分,探索构建人工光合系统,相关研究引起了广泛关注.本文通过将碲化镉量子点(CdTe QDs)与大肠杆菌(***)相耦合,构建了一种光驱动无机-生物杂合系统(IBPHS),用于捕获太阳能并驱动CO_(2)转化合成高价值化学品.该系统主要由光催化模块和生物催化模块组成.在光催化模块中,通过生物合成CdTe QDs进行光能捕获,并将其转化为电子.通过敲除***的Cd2+外排蛋白(ZNTA)编码基因,实现了***胞内Cd2+过量积累.通过“时空耦合”方式,并借助共聚焦显微镜、高分辨率透射电镜和X射线能谱分析,确认了CdTe QDs在***胞内的组装合成.利用紫外-可见分光光度计研究了光催化模块对光子的吸收能力.结果表明,光催化模块的吸收峰位于400-420 nm.利用瞬时光电流,评估了光催化模块的光生电子能力.实验发现,该模块可以产生0.07μA光电流,表明完成了光催化模块的构建.在生物催化模块中,将光催化模块产生的电子用于还原NAD+再生NADH.采用NADH生物传感器,分析了***胞内NADH含量,结果表明,在蓝光照射下***胞内NADH含量比黑暗条件下提高了5.1倍.在此基础上,通过表达NADH依赖型乳酸脱氢酶(LDH)将丙酮酸还原为乳酸,在蓝光光照下乳酸积累量达到了0.44 g/L,而黑暗条件下无乳酸积累,从而验证了生物催化模块的有效性.基于光催化模块和生物催化模块,进一步组装构建了IBPSH,用于驱动CO_(2)还原合成甲酸和丙酮酸.在蓝光照射下,IBPHS能够合成0.65 g/L甲酸和0.18 g/L丙酮酸,其CO_(2)利用速率分别达到51.98 mg/gDCW/h和21.92 mg/gDCW/h,超过了光合细菌.综上所述,本文利用光催化模块与生物催化模块相耦合的方式,组装构建了一种新型的人工光合系统,实现了光驱动CO_(2)还原合成高附加值化学品,为理性设计材料-生物杂合系统提供了借鉴,同时也为挖掘绿色生物制造潜力、开发太阳能化学制造平台提供参考.

摘要：挖掘功能基因,提升菌株环境胁迫耐受性,对高效利用纤维素水解液产乙醇至关重要。产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)是具有多重抗逆性的工业菌株,经基因组文库筛选,获得能够提高酵母乙酸耐受性的rRNA甲基转移酶基因CgBmt5。在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中表达CgBmt5提高了乙酸耐受性,重组菌在胁迫下乙醇产量为60.5 g/L,提高17.7%。在***中过表达CgBmt5后,乙酸胁迫下乙醇产量提高17.6%,2种过表达的单位菌体产量、底物转化率、生产强度均有提高。进一步将***过表达菌应用于纤维素水解液发酵,乙醇产量提高71.7%,转化率提高65.0%,生产强度提高155.7%。乙酸胁迫下,过表达菌中脂质过氧化水平降低,且过氧化氢酶(catalase,CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性增加;转录分析发现,Pfk1和Arg3基因上调,Gpd1和Cox3下调,表明CgBmt5可能通过降低脂质过氧化水平、提高SOD和CAT活性及影响糖代谢和精氨酸合成促进菌株的乙酸耐受和胁迫下的发酵能力。该研究为酵母的胁迫耐受机制和纤维素乙醇技术发展提供了新的生物材料。

摘要：中国白酒产业正面临产业转型升级,包括制曲在内的关键工艺采用基于经验式的直接改造,关键工程学机理的缺乏导致无法进行理性设计。该研究从大曲升温机理角度,对曲房固态发酵热量的产生与流动进行了定量分析,跟踪记录大曲发酵过程参数,简化大曲发酵过程生化反应,构建大曲热量平衡模型。通过模型计算,整个曲房发酵过程产生的热量,经水分蒸发途径散热占比54.22%,墙壁和微弱气体流动散热占比42.00%,由室内空气升温引起的热量变化可以忽略,剩余3.77%为累积热量部分,其与大曲升温呈正相关(R^(2)=0.85)。经验证,大曲温度变化模型的平均误差为5.05%,R^(2)=0.94。基于模型探讨了调控水分参数对大曲温度产生的影响,表明了水分控制对于调控大曲温度的重要性。初步探讨从数学建模的角度为未来大曲生产的调控与优化的可行性,研究结果可为智能曲房的构建提供理论支撑。

摘要：水凝胶材料因优异的亲水、生物相容性及可调节的仿生特性等备受关注,但其固有的非均匀微观结构和低密度分子链使得其力学性能较差,限制了其实际应用,制备出机械强度高又有韧性的水凝胶材料一直是本领域研究的难点。由于复合材料不断向功能化和智能化的方向发展,将高分子水凝胶引入纺织领域制备凝胶基纺织复合材料不仅能改善凝胶材料的缺陷,还可提升纺织材料的性能,扩宽其潜在的应用前景。本文综述了水凝胶纺织复合材料的研究进展,重点介绍了水凝胶基纺织复合材料的设计策略及其力学性能、抗菌性能等方面的增强,讨论了复合材料在油水分离、医用敷料、可穿戴电子设备和阻燃防护等方面的应用进展,并对未来研究方向进行了展望。

摘要：【目的】以猪链球菌2型NT15B菌株为研究对象,通过优化发酵培养基组分提高菌株活菌数,降低生产成本,为猪链球菌2型NT15B菌株的高密度培养及猪链球菌病疫苗的大规模生产和推广提供参考。【方法】试验以培养的猪链球菌2型NT15B菌株最高活菌数为筛选指标,通过单因素试验筛选菌株发酵培养基中碳源、氮源(有机氮源和无机氮源)、无机盐金属离子、磷酸缓冲液的最佳组分及浓度,并根据单因素筛选结果选择碳源浓度、有机氮源总浓度、有机氮源比例、磷酸盐缓冲液浓度4个因素各3个水平设计正交试验,并进一步进行多因素的筛选与验证。【结果】猪链球菌2型NT15B菌株发酵培养基最优条件为6.0 g/L蔗糖、1.0 g/L尿素、10 g/L酵母提取物YE7与20 g/L酵母蛋白胨Nucel 887混合氮源,1.0 g/L NaCl、9.58 g/L K_(2)HPO_(4)·3H_(2)O、1.09 g/L KH_(2)PO_(4)、1 mmol/L MgSO_(4)·7H_(2)O、0.3 g/L L-抗坏血酸。采用此最优组合,摇瓶培养猪链球菌2型NT15B活菌数最高达80.83×10^(8)CFU/mL,较优化前提高256.08%。【结论】优化后的培养基能有效提高猪链球菌2型NT15B菌株活菌数,降低了生产成本,为发酵罐水平的优化提供参考。

摘要：《酿酒工厂综合设计》是江南大学生物工程学院酿酒工程专业的一门集中性实践环节课程,实践性较强,学生学习和教师教学难度均较大。基于新工科背景,借助江南大学生物工程学院引入工程认证为契机,授课教师团队近年来通过讲解工厂实际案例以及邀请专家报告等方式优化了该课程的教学内容,使其能够保持与时俱进;进一步通过引入师生小组讨论、设置挑战性课题以及经验分享和观摩学习法,对教学方法进行了系统改革,最终完善细化了课程考核方式,建立了“教学-反馈-改进”闭环持续改进策略。在《酿酒工厂综合设计》课程实际教学过程中,课程目标的达成度随教学年度显著提升,说明课程教学改革取得了良好的效果,提升了学生对该课程内容掌握程度的同时夯实了其工程实践思维。

摘要：聚羟基脂肪酸酯解聚酶(polyhydroxyalkanoate depolymerase,PHAD)可用于聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)的降解回收,为开发热稳定性好的PHAD,本研究在大肠杆菌(Escherichiacoli)BL21(DE3)中成功表达了来自短须嗜热单孢菌(Thermomonospora umbrina)的PHA解聚酶(TumPHAD),并通过二硫键理性设计获得了热稳定性提升的突变体A190C/V240C,其最适温度为60℃,比野生型提高20℃,50℃半衰期为7h,是野生型酶的21倍。将突变体A190C/V240C用于典型PHA之一的聚羟基丁酸酯(polyhydroxybutyrate,PHB)降解,在50℃条件下,PHB的2 h和12 h降解率较野生型分别提高了2.1倍和3.8倍。本研究获得的TumPHAD突变体A190C/V240C具有耐高温、热稳定性好和PHB降解能力强的特点,对PHB的降解回收具有重要意义。

摘要：郫县豆瓣是我国优势传统发酵食品,其高品质生产具有重要的工业与文化价值。蚕豆曲制备是郫县豆瓣生产的重要工序,目前使用米曲霉沪酿3.042纯菌株作为工业菌剂。米曲霉沪酿3.042水解酶活力较高却酶系不均,获得新的、具有更高且更均匀酶系的优质菌种或复合菌剂用于蚕豆曲生产,将对郫县豆瓣生产品质提升有极大促进作用。该研究自传统酿造食品微生物菌种库中筛选获得并鉴定2株米曲霉菌株,LBM 30007及LBM 30008,经基础发酵表型研究,2株菌在发酵性能方面优势互补:LBM 30007分泌的水解酶活力及分布均匀度高,LBM 30008孢子萌发速率极快。基于此,结合工业米曲霉沪酿3.042的发酵性能,该研究设计了3菌株复合菌剂制曲。经检测,经复合菌剂制作的蚕豆曲中,酸性和中性蛋白酶活力、亮氨酸氨肽酶活力、氨基酸态氮含量及鲜味氨基酸含量较沪酿3.042单菌制曲均有所提升,特别是对郫县豆瓣酿造至关重要的酸性蛋白酶活力提高了23.25%,鲜味氨基酸含量上升11.33%。该研究获得的优质米曲霉菌株/菌剂及复合菌剂构建思路,对包括郫县豆瓣在内的传统高盐高氮发酵食品生产有潜在应用价值。

摘要：酿酒工业是我国食品饮料行业的重要组成部分,酿酒工程师的培养更是酿酒工程专业人才培养的首要任务。酿酒工艺实验是酿酒工程专业实践课程建设中必不可少的的一个环节,要求学生将理论知识与酿酒实践相结合,锻炼学生的工程实践能力。基于目前教学方法中以教师教学为主的现象,该研究将基于项目的体验式教学方法应用于酿酒工艺实验课程中,探索体验式教学法在学生的工程实践学习过程中发挥的作用。基于项目的体验式教学模式有助于提高学生自主学习能力,学生在完成指定项目过程中与教师建立有效的线上/线下沟通,不断修正完善项目方案,完成实验实践,进一步培养工程实践能力。将该教学方法应用于酿酒工艺实验课程,学生通过反复思考与实践、结合讨论最终完成了啤酒工艺配方设计,完成啤酒小试酿造并提交最终产品,获得了较好的课程教学效果。