分批发酵动力学模型参数的估算

本文基于通用的发酵动力学数学模型,导出了用于描述分批发酵特征的解析解。藉助于由FORTRAN－77编写的POWELL优化算法,以赖氨酸分批发酵为倒^［5］,一举估算出该解析解中所有的发酵动力学参数;μ_max、K_s、α、β、Y_G、Y_p,及m。结果表明t(1)用模型所得到的计算值与实测值具有较好的一致性,(2)赖氨酸合成速度取决于微生物的生长速度及浓度。     

根表面养分吸收通量和根围溶质浓度的近似解析解

该文用Nye-Tinker-Barber模型来研究植物根系表面的养分吸收通量和根围溶质浓度的近似解析解。将根围区域分为远场区域和近场区域, 在远场用相似变量, 在近场用尺度变换, 将远场解在根表面展开并与近场解进行待定函数的匹配, 从而获得对流扩散方程根表面通量和浓度的一阶近似解析解, 该解能够简化到扩散方程的解的形式。对氮、钾、硫、磷、镁、钙的养分吸收通量和氮、钾的浓度分别进行数值模拟, 比较模型的数值解、Roose的近似解析解和该文的近似解析解。结果表明: 在扩散方程中, 6种元素通量的解析解与Roose解析解相近, 但均高于数值解, 钾和磷的通量在短时间内迅速衰减; 钾和氮浓度的全局近似解析解与Roose解析解接近, 并与数值解的变化趋势一致。在对流扩散方程中, 除氮外的5种元素通量的近似解较Roose的解析解更接近于数值解, 且没有奇性。     

Approximate analytical solutions of root surface nutrient uptake flux and rhizosphere solute concentrations

该文用Nye-Tinker-Barber模型来研究植物根系表面的养分吸收通量和根围溶质浓度的近似解析解。将根围区域分为远场区域和近场区域, 在远场用相似变量, 在近场用尺度变换, 将远场解在根表面展开并与近场解进行待定函数的匹配, 从而获得对流扩散方程根表面通量和浓度的一阶近似解析解, 该解能够简化到扩散方程的解的形式。对氮、钾、硫、磷、镁、钙的养分吸收通量和氮、钾的浓度分别进行数值模拟, 比较模型的数值解、Roose的近似解析解和该文的近似解析解。结果表明: 在扩散方程中, 6种元素通量的解析解与Roose解析解相近, 但均高于数值解, 钾和磷的通量在短时间内迅速衰减; 钾和氮浓度的全局近似解析解与Roose解析解接近, 并与数值解的变化趋势一致。在对流扩散方程中, 除氮外的5种元素通量的近似解较Roose的解析解更接近于数值解, 且没有奇性。     

典型喀斯特河流汛期溶解性有机质空间变化及其光学参数的耦合关系

内陆水体溶解性有机质（DOM）在全球及区域碳循环中扮演至关重要的作用。然而,具有特殊生物地球化学过程的喀斯特河流DOM成分和来源空间格局却鲜有报道。以我国典型喀斯特河流-芙蓉江为对象,探索了光学参数（SUVA₂₅₄、SUVA₂₈₀、E2：E3、S_290-350、BIX、FI、Frl和HIX）的空间变化及其相互耦合关系,并利用三维荧光矩阵平行因子分析（EEM-PARAFAC）解析了该河流DOM主要构成,同时分析了各光学参数之间的相关性。结果显示,芙蓉江标准化吸光系数（SUVA₂₅₄和SUVA₂₈₀）较低而E2：E3和S_290-350值较高,说明汛期DOM同时受生物和水文过程影响。EEM-PARAFAC表明该喀斯特河流DOM包括3项主要成分,即C1（陆源腐殖质）、C2（色氨酸）和C3（络氨酸）。河流BIX和FI分别在（0.77-1.11）和（2.14-2.39）范围,表明生物内源是DOM的主要来源。Frl值（0.75-0.94）显示河流水体以新生DOM主导,而HIX值（0.14-0.79）阐明其腐殖化程度较低。光学参数之间存在显著的相关关系,揭示了河流DOM成分、分子大小和来源具有一致的生态水文学意义。     

青霉素补料分批培养的人工神经网络模型

用基于△规则和最速下降法的反向传播算法构建了一个能够超前１ｈ预测青霉素补料分批培养状态变化的人工神经网络模型。分别考察了不同隐层层数及神经元数、不同步长、不同初始权矩阵及不同收敛准则对人工神经网络模型的影响。研究结果表明：当网络拓扑结构为５-３-５-３,步长为１、初始权值取０.９８及收敛准则为１０^-１０时,所得到的模型能够很好地描述青霉素补料分批培养过程     

地衣芽孢杆菌产生碱性蛋白酶的动力学研究

应用自动控制发酵设备,首先进行分批发酵试验摸索了地衣芽孢杆菌2709生长与代谢的基本规律。然后采用补料分批发酵方法限制生长基质浓度,测定了一系列(S_I,μ_I)、(μ_j,q_pj)数据,获得K_S、μ_max、α、β等参数的值,并且推导出了细胞生长与产物合成的动力学公式,从而证明了用Monod方程描述地衣芽孢杆菌2709生长速率与基质浓度关系的合理性和合成碱性蛋白酶的发酵属于生长部分关联型。     

超临界CO2流体对纤维素酶催化反应的影响

超临界二氧化碳流体预处理对纤维素超分子结构及纤维素酶催化反应有重要影响。一定含水量的微晶纤维素用SC-CO₂ 在 10MPa,50℃处理 30min ,其结构发生了有利于进一步被酶解的变化。上述超临界条件单独作用于纤维素酶时 ,并未造成酶催化活力的降低 ;但与纤维素共同进行SC-CO₂ 处理时 ,纤维素酶则失去催化活性 ,但这种处理却能提高纤维素进一步被酶解的效率。一定范围内处理时的酶用量与酶解效率的增加正相关。纤维素的含水量对SC-CO₂ 处理后的酶解效率有显著影响.     

怀槐细胞悬浮培养的结构化动力学模型

为探明怀槐细胞生长、异黄酮染料木素合成与底物消耗间的关系,建立了怀槐细胞悬浮培养的结构化动力学模型。模型预测分析了胞内外的蔗糖代谢、胞内结构组分变化、胞内中间组分的变化、细胞呼吸损失以及胞内外异黄酮染料木素的合成情况。模型各参数灵敏度的分析表明kM_b1、k_b2 和k_p是最为灵敏的参数,其调节10%时,目标函数变化的最大比例分别达12.8%、4.61%和2.54%,其它参数对目标函数变化的影响均小于0.5%。该模型预测值与实验值具有较好的吻合性。     

植物与微生物碳利用效率及影响因子研究进展

陆地生态系统碳循环是生物地球化学循环的关键过程之一。碳利用效率（carbon use efficiency,CUE）是描述生物用于形成生物量的碳占其所吸收总碳比例的一个定量指标,反映了生物的碳同化能力和固碳潜力,是研究生态系统碳循环中碳通量和碳分配模式的重要参数,能有效预测生物与周围环境之间的碳流通和碳反馈。目前,关于CUE的研究还不充分,尤其是对CUE及其影响因子的系统性综合论述还较少。为此,本文综述了国内外有关碳利用效率（植物碳利用效率（CUE_a）和微生物碳利用效率（CUE_h））的研究方法和研究进展,分析了CUE_a和CUE_h的异同、内在联系及作用机理。基于分析对今后的研究提出几点展望：（1）优化测量手段和计算方法,适当地调整参数,将模型方法与实测数据结合,使CUE的定量描述结果更准确;（2）结合不同尺度的研究结果,探究个体、种群、群落、生态系统等不同空间尺度和时间尺度上CUE的联系及变化规律,为碳循环和碳流通的时空变化规律提供新证据;（3）研究CUE对全球变化（如高温、干旱、CO₂浓度增加等）的响应,探讨CUE对未来气候情景的响应和适应机制;（4）开展有关物种丰富度或生物多样性的梯度变化对CUE的影响研究,阐释物种多样性减少或物种灭绝等现象对碳循环过程的影响,将生态系统物种多样性与生态系统功能相联系;（5）加强对CUE_h的研究,定量探究其与CUE_a的异同,并将二者结合起来,更全面地解释地上-地下生态系统碳的分配特征。同时适当开展动物CUE的研究,目前该类研究还缺乏系统性。     

蜗牛酶中一种人参皂苷Rb1水解酶的分离纯化

通过DEAE-Sepharose离子交换分段层析,DEAE-Sepharose离子交换梯度层析和Sephadex G100凝胶过滤层析三种方法的联用从中华白玉蜗牛消化酶中分离出一种人参皂苷Rb1水解酶。分离后该酶在SDS-PAGE上呈单一蛋白质条带。应用SDS-PAGE和凝胶过滤层析对分子量的测定,提示该酶是由4个分子量为110～115 kD的相同亚基组成的同源四聚体。Rb1为底物的动力学参数K_m和V_max分别为0.790 mmol/L和10.192 μmol/min/mg。该酶对人参皂苷Rb₁糖键进行有选择的水解,可水解人参皂苷Rb₁C₂₀位的一个糖苷键生成人参皂苷Rd。     

碱提水溶性安络小皮伞多糖的研究——B1与B2的分离纯化及结构研究

从曾用水提取过水溶性多糖的安络小皮伞残渣中用稀碱液提取了二种水溶多糖B₁和B₂。它们分别给Sepharoe 4B柱,2B柱层析,超离心分析,醋酸纤维薄膜电泳鉴定,表明B₁和B₂均为纯多糖。采用气相色谱,红外光谱,淀粉酶解,甲基化分析等方法确定了它的基本结构。     

补料分批培养过程模拟

引用广义对数方程描述了两次恒流补料分批培养的全过程。结果表明：过程模拟的好坏很大程度上取决于模拟精度的选择;微生物比生长速度μ及限制底物比消耗速度qs,与微生物细胞中棱糖核酸的含量存在某种定量关系。     

秃病蚤蒙冀亚种与长爪沙鼠密度的状态空间模型

 给出了一个描述秃病蚤蒙冀亚种Nosopsyllus laeviceps kuzenkovi与长爪沙鼠M eriones unguiculatus密度的状态空间模型,模型为x_t+1=-0.336x_t+0057y _t+0107z_t, y_t+1=0.586x_t-0369y_t-0274z_t, z_t+1=0.189x _t+0247y_t-0309z_t, 其中x_t,y_t和z_t分别为t月份的沙鼠密度, 巢秃病蚤 和体秃病蚤指数。结果表明,模型能够较好地描述野外秃病蚤蒙 冀亚种与长爪沙鼠间的关系,并发现沙鼠密度显著地影响巢秃病蚤指数。     

喀斯特湖泊-河流系统溶解性有机质光谱特征

为探索喀斯特湖泊-河流系统溶解性有机质(DOM)光谱特征空间格局,该研究以我国贵州红枫湖、百花湖和老马河为对象,分析了表层水体DOM紫外参数(SUVA₂₅₄、SUVA₂₈₀、S_275-295、S_350-400、S_R和E2/E3),利用三维荧光-平行因子(EEM-PARAFAC)解析DOM主要成分,同时基于荧光参数(HIX、FI、BIX和β：α)揭示其来源信息。该研究运用Spearman相关性分析及主成分分析(PCA)方法,揭示DOM参数的内在联系及重要组分贡献。结果显示,红枫湖、百花湖和老马河SUVA₂₅₄和SUVA₂₈₀值较低,而E2/E3、S_275-295和S_350-400值较高,说明芳香类成分占比较少且DOM整体分子量较小。水体DOM主要成分为:红枫湖/百花湖(C1:微生物代谢类腐殖质;C2:可见光范围腐殖质;C3:色氨酸),老马河(C1:色氨酸;C2:富里酸;C3:陆源类腐殖质)。水体BIX范围在0.77-1.12之间,说明生物源和陆源输入共同贡献DOM。红枫湖与百花湖FI值小于1.4,而老马河在1.4-1.9间,说明河流内源DOM贡献率高于湖泊。水体β：α值范围在0.73-1.10之间,说明新生DOM具有显著贡献。湖泊与河流HIX值低于4,表明水体腐殖化程度低。老马河HIX与S_R和S_275-295呈正相关(P ＜ 0.05)且与FI呈负相关(P ＜ 0.05),说明DOM腐殖化程度与分子大小和来源密切联系。芳香类DOM的同质性导致SUVA₂₅₄和SUVA₂₈₀相互耦合。研究发现新生DOM多具有生物降解性,表现为BIX和β：α强相关。相对于激流系统,湖泊具有更多的水力停留时间,这可能进一步促进内源微生物的代谢,导致生物驱动的有机质快速循环,因此不同DOM生物讯号相互耦合。研究阐明了喀斯特湖泊-河流系统DOM成分与来源特征,有望为研究全球碳循环过程提供数据支撑。     

白腐菌产锰过氧化物酶条件的研究

白腐菌Phanerochaeta chrysosporium MIG. 383降解桉木时具有显著的选择性,30天内降解37．23％Klason木素,7.29％综纤维素。该菌株产胞外锰过氧化物酶,并在高碳低氧培养基中显示较高酶活。静置液体培养的优化培养条件是(L^-1)：10g葡萄糖,2mmol酒石酸铵,10mmol pH4.5醋酸钠缓冲液,1g吐温80,2gK₂PO₄,0.5g MgSO₄·7H₂O,0.1g CaCl₂·2H₂O,lmg VB₁,70ml微量元素混合液：最适产酶温度是37℃。上述条件下,该菌接种后静置培养4天,产锰过氧化物酶活达1840U／L,酶作用最适温度是37℃,最适DH是3.5。     

酵母tRNAAla中修饰核苷酸T54,Ψ55的生物功能

酵母tRNA^Ala的3′半分子与一个11聚的DNA片段(5′GGAATCGAACC3′)杂交后用RNase H酶解,该酶能在Ψ₅₅的3′侧定点剪切,这样就制备得片段C₃₆-Ψ₅₅该片段经1～2个高碘酸氧化和β-消去得片段C₃₆-T₅₄和C₃₆-G₅₃机器合成了3个酵母tRNA^Ala的片段,分别j是片段C₅₆-A₇₆,U₅₅-A₇₆(以U替代Ψ₅₅)和U₅₄-A₇₆(以UU替代T₅₄Ψ₅₅).合成和制备的片段以适当的组合用T₄RNA连接酶连接,产物是酵母tRNAtRNA^Ala的3′半分子或其类似物.3种3′半分子或其类似物分别与天然5′半分子连接得重组天然酵母tRNA^Ala(tRNAr)和2个酵母tRNA^Ala的类似物:(1)tRNAa(以U替代Ψ₅₅),(2)tRNAb(以UU替代T₅₄Ψ₅₅).体外测定了它们的丙氨酸接受活力和参入活力,发现酵母tRNA^Ala的类似物tRNAa和tRNAb与天然重组酵母tRNA^Ala相比,它们的氨基酸接受活力分别降低了25%和55%,参入活力分别降低了35%和30%.说明酵母tRNA^Ala中的修饰核苷酸T₅₄和Ψ₅₅对该tRNA的功能有重要的影响.     

球形红杆菌W1分批发酵和恒化培养的研究

本文对球形红杆菌Ｗ１的培养方式进行了研究。由分批培养确定了适于常规发酵的培养基及培养条件。恒化培养该菌的最大生长速率Ｐ＝３．８ｇ／ｌ．ｈ;最适稀释率Ｄ＝０．１５０ｈ＾－１;最大比生长速率为０．２０ｈ＾－１;饱和常数Ｋｓ＝２．８２ｇ／ｌ。恒化培养可获得比分批培养高的生长速率。     

高密度培养大肠杆菌YK537/pSBHL11生产重组人细胞白介素-3

在B.Braun ES-10型15L和NBS BioFlo 3000型5L发酵罐中,利用补料分批培养技术高密度表达培养含重组质粒pSBHL-11的大肠杆菌YK537,生产重组人白细胞介素-3(IL-3),发现在发酵过程中,限制性流加甘油,控制溶解氧在30%～40％左右、30℃生长11h,42℃诱导培养4h,能将发酵液中最终菌体密度从OD₁₆600提高到OD₅₃600(相当于每升发酵液含106克湿菌体),并且保持了白细胞介素-3的表达量,占菌体总蛋白的30%左右,含量超过3.3%g/L,使IL-3包涵体产量从湿重2.2g/L提高到8.5 g/L,纯化步骤比较简单,超声破菌后经两次洗涤纯度就达到70%以上。     

剪切波弹性成像定量参数对乳腺肿块良恶性的鉴别价值及其与组织Ki-67和C-erbB-2表达的关系研究

摘要 目的：探讨剪切波弹性成像（SWE）定量参数对乳腺肿块良恶性的鉴别价值,分析其与组织Ki-67和表皮生长因子受体2（C-erbB-2）表达的关系。方法：选择2021年1月至2022年1月于湖南省妇幼保健院超声医学科行乳腺SWE检查的106例乳腺肿块患者,根据术后或组织活检的病理检查结果分为恶性组59例和良性组47例。对比恶性组和良性组SWE参数的差异以及不同Ki-67和C-erbB-2表达乳腺癌病灶SWE参数的差异。Spearman分析乳腺癌病灶SWE参数与乳腺癌组织Ki-67和C-erbB-2表达的相关性。绘制受试者工作特征（ROC）曲线分析乳腺病灶SWE参数鉴别乳腺肿块良恶性的价值。结果：恶性组AE-max、Shell1 E _max 、Shell2 E _max 、Shell3 E _max 高于良性组（P＜0.05）。联合AE-max、Shell1 E _max 、Shell2 E _max 、Shell3 E _max 鉴别乳腺肿块良恶性的曲线下面积为0.841,高于单独参数鉴别的0.657、0.599、0.642、0.609（P＜0.05）。Ki-67阳性组、C-erbB-2阳性组AE-max、Shell1 E _max 、Shell2 E _max 、Shell3 E _max 高于阴性组（P＜0.05）。乳腺癌病灶AE-max、Shell1 E _max 、Shell2 E _max 、Shell3 E _max 与Ki-67和C-erbB-2表达均呈正相关（P＜0.05）。结论：乳腺恶性肿块与良性肿块的SWE参数存在明显差异,且与乳腺癌组织的Ki-67、C-erbB-2阳性表达有关,乳腺SWE检查有助于鉴别乳腺肿块良恶性。     

固定化纤维二糖酶的研究

黑曲霉（Aspergillus niger LORRE 012）的孢子中富含纤维二糖酶,将这些孢子用海藻酸钙凝胶包埋后,可以方便有效地固定纤维二糖酶。固定化后的纤维二糖酶性能稳定,半衰期为38 d,耐热性和适宜的pH范围均比固定化前有所增加,其K_m和V_max值分别为6.01 mmol/L和7.06 mmol/(min·L)。利用固定化纤维二糖酶重复分批酶解10 g/L的纤维二糖,连续10批的酶解得率均可保持在97%以上;采用连续酶解工艺,当稀释率为0.4 h^-1,酶解得率可达98.5%。玉米芯经稀酸预处理后,其纤维残渣用里氏木霉（Trichoderma reesei）纤维素酶降解,酶解得率为69.5%;通过固定化纤维二糖酶的进一步作用,上述水解液中因纤维二糖积累所造成的反馈抑制作用得以消除,酶解得率提高到84.2%,还原糖中葡萄糖的比例由53.6%升至89.5%,该研究结果在纤维原料酶水解工艺中具有良好的应用前景。