温和酸催化解聚木质素磺酸盐产物的分离与分析北大核心CSCD

木质素解聚产物是异常复杂的混合物体系,本文以温和酸催化条件下的木质素磺酸盐解聚产物为研究对象,建立分离和分析测试木质素磺酸盐解聚产物和解聚效率的有效方法。采用超高效凝胶渗透色谱对解聚产物实现了高效分离,结果表明木质素磺酸盐高分子获得了高效解聚,解聚获得的产物分子量组成主要分布在三个低聚物区间;采用GC-MS鉴定了主要的木质素基单酚和双酚类官能团化合物9种,约占解聚液的30 wt%,表明解聚产物中含有大量的单体化合物;采用SEM和EDS分析测试木质素解聚后残渣,其结果也进一步证实了在温和酸催化条件下,木质素磺酸盐在解聚过程中还原位脱除了磺酸盐。木质素磺酸盐由于具有特有的Cα-SO3M基团,在酸催化条件下β-O-4键易于断裂,促进了木质素磺酸盐快速解聚,获得了解聚效率达95 wt%以上的解聚产物。     

工业木质素磺酸钠中磺酸盐组成与结构的初步分析

本论文以工业级木质素磺酸钠为实验对象,采用热重分析、原子吸收、多功能膜、超高效聚合物色谱等方法测定木质素磺酸盐的热性能、磺酸盐组成含量、膜分离后产物的分子量分布。分析结果表明,木质素磺酸盐中主要含有钠和钾离子,每1 g质素磺酸钠中含有钠、钾以及用SO3H-表示的磺酸根三种离子的物质的量分别为2.138 mmol、0.197 mmol、2.348 mmol,即每1 g木质素磺酸钠中主要含有磺酸钠222.35 mg、磺酸钾23.64 mg,占木质素磺酸钠的24.7%。采用多功能膜分离技术分离木质素解聚产物获得了很好的分离效果,其中分子量3500到15000及15000以上的两个截留产物,主要为木质素解聚后的产物;3500到600~800以及600~800以下的截留产物,初步推断主要是半纤维素的水解糖类。     

木质素转化成化学品研究新突破

<正>2017年8月21日,美国桑迪亚国家实验室的研究者在《科学报告》上发表论文,展示了两条木质素转化的化学-生物混合途径,该途径大大提高了木质素转化成粘康酸的产率和产量。木质素是植物细胞壁的主要成分之一,含有可转化为尼龙、塑料和药物等产品的化合物,但其顽拗性使得难以从中提取有价值的化合物。常用的方法包括生物方法和化学方法。温和的生物方法能够生产特定的     

采自武夷山高温木质素降解菌优良菌株筛选及其木质素降解效果测定

本文旨在筛选能够高效降解秸秆木质素的高温真菌。对来自福建武夷山的农田土壤进行富集,采用苯胺蓝、愈创木酚和α-萘酚3种筛选平板结合木质素磺酸钙降解试验筛选木质素高温降解菌,采用范氏洗涤剂法测定一株高效降解菌对秸秆木质素的降解效果;最后以经典形态学和多基因分子系统学相结合的方法对该菌株进行鉴定。结果表明：经钓饵法,分离获得8株高温菌;通过初筛和复筛,获得了1株较好的木质素高温降解菌A12638H;将其用于降解水稻秸秆和玉米秸秆,发现木质素降解率分别达到41.7%和48.3%;该菌株经鉴定为大孢戴氏霉Taifanglania major。菌株A12638H具有很好的应用价值,值得在秸秆资源的开发利用中开展更深入的研究。     

浅紫灰链霉菌CQ01819及其次级代谢产物的定向发掘

【目的】采用特征次级代谢产物生物合成的保守功能基因探针,定向分离土壤中产生特征次级代谢产物的菌种资源,借助基因转录分析为导向的培养基优化方法,获得目标次生代谢产物。【方法】首先,根据5种特征次级代谢产物保守的合成功能基因设计简并引物,定向从土壤样品中筛选、分离并纯化菌株。然后,以RT-qPCR为指导开展目标产物的发酵培养基优化;最后,对菌株进行发酵,利用多种色谱技术分离纯化目标天然产物,并结合高分辨质谱与核磁共振等技术对所获得的化合物进行结构鉴定。【结果】从土壤中筛选得到了一株AHBA合酶基因和环氧化酶基因均为阳性的链霉菌菌株(编号为CQ01819),根据转录分析优化发酵培养基,最终从该菌株分离纯化得到了含有AHBA结构单元的丝裂霉素C、聚醚类抗生素莫能霉素A和缬吲霉素。【结论】本研究通过菌株的定向分离纯化,筛选得到了产生预期抗生素的浅紫灰链霉菌菌株CQ01819;基于RT-qPCR指导的发酵培养基优化,确定了菌株的发酵条件;获得发酵粗提物后,采用多种色谱整合技术和光谱分析策略,快速分离并鉴定了目标产物。该研究为目标菌种资源的定向筛选、菌株的发酵条件的快速优化和化合物的定向分离提供了较好的参考。     

汽爆秸秆漆酶协同作用提取木质素

组分分离是秸秆炼制的关键技术。本文建立了汽爆耦合漆酶协同作用工艺,研究其对秸秆物理形态、化学组成以及木质素碱提取过程的影响。研究结果表明汽爆破坏秸秆表面致密结构,提高比表面积,促进漆酶对秸秆木质素的氧化作用;红外分析表明,漆酶破坏了汽爆秸秆中半纤维素酯键,且愈创木基吸收峰减弱,漆酶削弱了木质素与纤维素间相互作用;汽爆漆酶协同作用后的秸秆木质素提取率提高约20%(70℃,120 min)。Nuclei Growth模型分析温和条件下秸秆木质素提取过程,动力学结果表明,汽爆漆酶协同预处理增加了汽爆秸秆木质素碱提过程中反应起始作用位点,并提高了该过程对温度的敏感性。汽爆-漆酶协同预处理是一种有效的分离木质素的方法,将在木质纤维素原料的生物炼制中发挥重要作用。     

菌株YM32139转化黄山药生产薯蓣皂苷元的研究

选用菌株YM32139采用固体转化方式对中药材黄山药的根状茎进行微生物转化研究。根据形态、培养特征将菌株YM32139鉴定为微紫青霉(Penicillium janthinellum)。采用硅胶色谱技术对转化产物进行分离纯化,分离到化合物I;通过波谱分析鉴定单体结构,确定化合物I为薯蓣皂苷元(diosgenin)。通过薄层层析和高效液相色谱分析表明微紫青霉(YM32139)将黄山药中原来有效成分主要转化为化合物I(薯蓣皂苷元),测定其在转化产物中的百分含量为20.85%;同时表明转化后化合物种类增多。     

解淀粉芽孢杆菌MN-8对玉米秸秆木质纤维素的降解

微生物降解木质纤维素既是生物质资源化利用中的关键问题,也是亟需解决的难点问题.本文在前期获得木质素降解菌——解淀粉芽孢杆菌MN-8菌株的基础上,进一步研究该菌株对玉米秸秆木质纤维素的降解作用.研究利用玉米秸秆粉-MSM培养基对MN-8菌株进行固态发酵,监测发酵过程中木质纤维素酶活力和木质纤维素含量变化情况,并通过傅立叶红外光谱(FTIR)和气质联用色谱(GC/MS)对木质纤维素的降解情况及产物进行分析.结果表明:解淀粉芽孢杆菌MN-8菌株可产生木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、纤维素酶和半纤维素酶等木质纤维素降解酶,在发酵10～16 d陆续达到酶活力峰值,最高酶活力分别为55.0、16.7、45.4和60.5 U·g-1.发酵24 d后,玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解率可分别达到42.9％、40.6％和27.1％.FTIR光谱数据表明,玉米秸秆发酵后木质素、纤维素和半纤维素的特征吸收峰强度均有一定程度的下降,表明木质纤维素被部分降解.GC/MS分析结果也证实,解淀粉芽孢杆菌MN-8能有效降解秸秆木质纤维素.MN-8菌株可断裂玉米秸秆木质素单体之间的连接键β-O-4,将秸秆木质素解聚为苯丙胺、苯丙酮和苯丙酸等保留木质素苯丙烷结构的单体化合物,并将部分单体化合物进一步氧化为Cα羰基化合物,如2-氨基-1-苯丙酮和紫丁香基苯乙酮等.在对纤维素和半纤维素降解产物的GC/MS分析中发现,降解产物包含葡萄糖、甘露糖和半乳糖等多种单糖化合物以及甲酸、乙酸、丙酸、1,1-乙二醇和3-羟基丁酸等代谢产物.表明解淀粉芽孢杆菌MN-8对秸秆木质纤维素表现出强降解作用,且该作用依赖于菌株产木质纤维素降解酶的能力.     

木质素降解酶及相关基因研究进展

生物质的高效综合利用已成为全球关注的热点问题。生物质的主要成分是木质素、纤维素和半纤维素,其利用的关键是如何去除木质素,从而提高纤维素和半纤维素的得率。其中利用真菌的生物预处理方法因条件温和、无二次污染等优点符合全球经济可持续发展需要,受到研究者的普遍关注。综述了近年国内外真菌分泌的主要木质素降解酶,包括木质素过氧化物酶(Li P)、锰过氧化物酶(Mn P)、漆酶(laccase)和多功能过氧化物酶(VP)的主要特点,总结了木质素降解相关酶的基因工程、基因组学的研究成果,并对其发展前景进行了展望。     

高速逆流色谱分离真菌Aspergullus versicolor中二苯醚类化合物

首次运用高速逆流色谱(HSCCC)技术从经表观遗传试剂诱导的曲霉属真菌Aspergullus versicolor的次级代谢产物中快速分离纯化得到二苯醚类化合物diorcinol,建立了快速分离制备杂色曲霉次级代谢产物中的二苯醚类化合物的方法。本研究首先对经过表观遗传试剂诱导的菌株DJ013的发酵液用乙酸乙酯浸提,萃取富集二苯醚类成分,然后以石油醚-乙酸乙酯-甲醇-水(4∶5∶4∶5,v/v)为两相溶剂系统进行高速逆流色谱分离纯化,上相为固定相,下相为流动相,流速5.0 m L/min,实验温度25℃,转速为800 rpm,检测波长为220 nm。对所得到的目标化合物经超高效液相色谱(UPLC)纯度分析,其纯度在97%以上。通过质谱、核磁等波谱技术鉴定所分离得到的目标化合物为二苯醚类化合物diorcinol。与前期研究中采用的柱色谱法、HPLC等多种方法相结合的长达48 h的制备周期相比,高速逆流色谱法仅需55 min,效率大大提高。该结果表明,本研究建立的高速逆流色谱方法可高效高纯度获得具有抗菌活性的二苯醚类化合物,将为二苯醚化合物的进一步研究提供高效制备方法。     

木质素的微生物降解机制

研究微生物降解木质素的反应机理,可以从根本上解释微生物或酶对木质素的作用过程,对提高木质素降解效率,治理环境污染等具有非常重要的意义。从木质素结构的差异出发,总结了近年来研究木质素微生物降解机制所采用的主要模型化合物、研究方法,概述了微生物对木质素的三大作用机理:侧链氧化、去甲基化和芳香环断裂,以及参与这三个反应的主要微生物。     

忽地笑内生青霉菌GZWMJZ-39次生代谢产物研究

为获得活性微生物代谢产物,从贵阳忽地笑的鳞茎中分离得到内生真菌GZWMJZ-39,发酵产物经过硅胶柱色谱、凝胶柱色谱和半制备高效液相色谱进行分离纯化,运用NMR、MS等手段鉴定了6个化合物的化学结构,即peniginseng B(1)、peniginseng A(2)、4-(3,4-二羟基苯甲酰氨基)丁酸(3)、4-(3,4-二羟基苯甲酰氨基)丁酸甲酯(4)、peniamidone B(5)、chaetoglobosin G(6),其中化合物1和2首次以单体化合物形式报道。活性测试标明,化合物1~5具有较强的抗氧化活性,其IC50为3.9-27.4μmol/L;化合物1~6具有弱的乙酰胆碱酯酶抑制活性,在50μg/m L的浓度下抑制率在25.2%~32.6%。     

氢醌单丙酸酯的合成研究

采用氢醌双丙酸酯为原料,在甲醇-水溶液中,碱性条件下,加入适量抗氧化剂,经部分醇解脱酰化反应合成氢醌单丙酸酯。此合成工艺条件温和,反应时间较短,成本较低,产物易分离。氢醌单丙酸酯收率78.5%,纯度99.49%。     

木质素的微生物解聚与高值转化

木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源。我国每年产生约9亿吨农业秸秆,因得不到有效利用,不仅造成资源浪费,也产生了诸多严峻的环境问题。缺少木质素的高效降解和资源化利用技术是限制木质纤维素产业化的主要瓶颈之一。虽然木质素的降解与转化多年来一直都受到关注,但是由于木质素结构的复杂性及异质性,使其高效利用受限。近年来,微生物具有的“生物漏斗”式转化特性为木质素的高值转化和利用提供了新方向。本文就生物质利用研究以来,微生物在木质素解聚与转化方面的研究历程与最新进展进行了简要的回顾与总结,并初步讨论了目前木质素高值转化面临的机遇与挑战。     

海洋真菌Aspergillus jensenii SS5中化学成分研究

利用多种柱色谱分离技术从海洋真菌Aspergillus jensenii SS5的液体发酵产物中分离获得4个已知化合物,并通过NMR、HR-ESI-MS、X单晶衍射等技术鉴定了它们的结构,分别是epigriseofulvin(1)、sterigmatocystin(2)、brevianamide M(3)、meleagrin(4),其中化合物1～3是首次从曲霉属真菌A.jensenii中分离获得。采用SRB法对分离获得的天然产物进行体外细胞毒性测试,结果表明化合物4对人肺癌A549细胞和人肝癌Bel-7402细胞均有较好抑制作用,化合物2对A549人肺癌细胞株有较好抑制作用。本研究作为海洋真菌A.jensenii SS5的化学成分的补充研究,发现了2个具有较好细胞毒活性的化合物,为曲霉属海洋真菌活性天然产物的开发提供了理论依据。     

绿僵菌破坏素合成缺失株中分离鉴定pseurotin A

真菌次级代谢产物是医药活性成分的重要来源之一。就真菌基因组编码的次级代谢基因簇数量而言,由于普遍存在的基因沉默现象,常规培养中能够分离鉴定的化合物种类一般很有限。广谱杀虫的罗伯茨绿僵菌在液体培养基中的主要代谢产物为非核糖体环肽类的破坏素,本研究在对破坏素合成缺失突变株ΔdtxS1进行液体培养时获得了新的产物峰,对其中一个产物峰进行分离、纯化及结构鉴定,确定该化合物为螺环类的pseurotin A。结合在烟曲霉菌中解析的pseurotin A合成途径,推测获得了罗伯茨绿僵菌中的潜在合成基因簇,并推测了pseurotin A在绿僵菌中的合成途径。本研究首次在绿僵菌中鉴定获得pseurotin A,并揭示了在真菌中通过对主要次级代谢产物缺失的方法可以鉴定获得新型的化合物。     

蜈蚣肠道共生菌来源的吩嗪类化合物分离与鉴定

动植物共生菌是药物发现的重要来源之一。为了获取结构新颖且具有良好生物活性的微生物次生代谢产物,本文利用划线分离方法从蜈蚣肠道中分离获得一株共生菌WG4(未鉴定),经土豆液体发酵培养,发酵液经乙酸乙酯萃取、浓缩,获得次级代谢产物浸膏。浸膏经硅胶柱层析、高效液相色谱等分离方法反复纯化,获得3个化合物。通过核磁共振谱和低分辨质谱测试,3个化合物分别鉴定为1-羟基吩嗪(1)、吩嗪-1-甲酰胺(2)和吩嗪-1-羧酸(3)。据文献报道,吩嗪化合物具有抗菌、抗虫、抗病毒、抗肿瘤等生物活性,本实验证实了动植物来源的共生菌具有生产药源化合物的潜力。     

酶促反应制备壳寡糖条件的研究

通过膜分离法从Microbacterium sp.OU01的发酵液中分离到内切壳聚糖酶ChiN,并对其酶解制备壳寡糖条件进行了优化,获得的酶解产物数均分子量为1200。经薄层层析与HPLC分析,降解产物中不含单糖,初步说明降解产物为壳寡糖。酶解制备壳寡糖反应条件温和,操作简便,为实现壳寡糖产业化奠定了基础。     

链霉菌TJ430的鉴定及产物结构

【目的】通过对分离获得的土壤耐热放线菌株进行鉴定,并对该菌株产生的抗菌活性产物进行分离纯化和结构解析,达到判定该菌株归属及其产物新颖性目的。【方法】采用干热法对土壤样品进行前处理;采用经改良的HV培养基分离土壤耐热放线菌;通过琼脂块快速初筛法对分离获得的耐热放线菌进行生物活性快速评价;分别采用形态学观察法、细胞化学组分分析法、生理生化及酶学特征分析、16S rDNA序列分析、DNA杂交法,对分离获得的编号为TJ430的菌株进行菌株鉴定;采用柱层析法和制备色谱法,对发酵获得的有效成分粗提物进行分离纯化;采用红外光谱法、高分辨质谱法对分离获得的生物活性成分代谢产物进行结构探索。【结果】共分离获得570株耐热放线菌;抗菌活性快速初筛表明,编号为TJ430的菌株表现出优良的抗卵菌及广谱抗真菌活性;采用多种方法对菌株TJ430进行鉴定,结果表明该菌株为一株卡吾尔链霉菌;最终分离获得了纯度高达98%以上的有效成分纯品化合物;该有效成分的分子式为C40H66N3O11,分子量为765;分子中应含有亚胺基、甲基、亚甲基、羰基、共价双键、异丙基等化学基团。【结论】目前对该抗菌活性成分的详细化学结构研究尚有待深入,但该抗菌活性成分极有可能是一种新型化合物,具有较好的开发应用前景。     

海南黄芩中黄酮类化合物的分离与鉴定

目的:分离纯化海南黄芩中黄酮类化合物,并对其进行结构鉴定。方法:采用95%乙醇回流提取,醇提物用石油醚和氯仿萃取获得黄酮类化合物;采用岛津LC-10AD二元低压半制备液相色谱仪和Agilent半制备色谱柱(Phenyl,2.5 mm×25.0 cm,5μm)对氯仿萃取物进行分离纯化;采用高效液相色谱法对分离纯化获得的化合物进行纯度测定,并采用1H-NMR、13C-NMR波谱技术对其进行结构鉴定。结果:从海南黄芩中分离得到了5种化合物,纯度均大于95%,分别鉴定为5-羟基-7,8,2',6'-四甲氧基二氢黄酮、5,6,7-三羟基-2'-甲氧基黄酮、5,2'-二羟基-6,7-二甲氧基黄酮、黄芩素和黄芩素-7甲醚。结论:5种化合物均为首次从海南黄芩中分离得到,它们的获得丰富了海南黄芩化学成分组成,为其深入研究与开发提供了科学依据。