利用DNS法快速分析及优化柚皮苷的酶解过程

【目的】建立采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)法快速测定柚皮苷水解率的方法,并利用该方法对柚苷酶催化水解柚皮苷生成柚皮素的反应过程进行优化研究。【方法】利用棘孢曲霉JMUdb058发酵得到的柚苷酶催化水解柚皮苷,采用DNS法对柚皮苷酶解过程中还原糖的生成量进行分析,经过换算得到柚皮苷的水解率,并在此基础上通过单因素实验优化柚皮苷的酶解过程。【结果】在柚皮苷的水解过程中,还原糖的生成量与柚皮苷的水解量及柚皮素的生成量均呈现出良好的线性关系,因此可利用DNS法测定体系中还原糖的生成量,并通过换算得到柚皮素的生成量。利用该方法优化柚皮苷的酶解过程得到柚苷酶转化柚皮苷的最适温度为50°C、pH为5.0、酶用量为8 U/mL、底物浓度为0.2 g/100 mL。在此条件下,柚皮苷酶解150 min后可达到平衡,此时其水解率为85%。通过Lineweaver-Burk双倒数作图法测得Km为     

人肠道产柚苷酶菌株分离、鉴定及其对柚皮苷的转化特性

【目的】从健康人肠道微生物菌群中分离能将柚皮苷高效转化为柚皮素的特定细菌菌株,对分离得到的菌株进行菌种鉴定并研究菌株对柚皮苷转化特性,目的是为柚皮素的高效生物合成提供新细菌资源。【方法】取健康人新鲜粪样,在厌氧工作站内培养24 h后进行梯度稀释并涂板,从板上挑取单菌落与底物柚皮苷进行厌氧培养,用高效液相色谱检测底物被转化情况。根据16S rDNA序列及相关生理生化特性分析,对所分离的柚皮苷转化菌进行菌种鉴定,并测定转化菌株对底物柚皮苷的转化动态和转化能力。【结果】从人肠道菌群中分离得到4株能将柚皮苷转化为柚皮素的细菌菌株,分别命名为AUH-JLD3、AUH-JLD7、AUHJLD104和AUH-JLD109。根据16S rDNA序列分析,结合形态学及相关生理生化特性等,将其分别鉴定为布劳特氏菌(Blautia sp.AUH-JLD3)、肠球菌(Enterococcus sp.AUH-JLD7)、拟杆菌(Bacteroides sp.AUHJLD104)和巴氏链球菌(Streptococcus pasteurianus subsp.AUH-JLD109)。转化动态研究结果表明,所分离的4株细菌菌株均能在12 h内将0.2 mmol/L底物柚皮苷转化为柚皮素;转化能力测定结果显示,菌株AUHJLD3、AUH-JLD7、AUH-JLD104及AUH-JLD109能够高效转化底物柚皮苷的最大浓度分别为0.2 mmol/L(平均转化率66.67%)、0.8 mmol/L(平均转化率86.49%)、0.2 mmol/L(平均转化率73.68%)以及1.6 mmol/L(平均转化率93.20%)。【结论】本研究首次从人肠道菌群中分离得到4株能将柚皮苷转化为柚皮素的细菌菌株,其中巴氏链球菌AUH-JLD109对底物柚皮苷转化能力最强。     

恶臭假单胞菌NA-1菌株烟酸羟基化酶活性的诱导和转化条件的研究

恶臭假单胞菌NA-1菌株的培养和产酶特性与已报道的产酶菌株粘质沙雷氏菌(Serratiamarcescens)IFO12648和荧光假单胞菌(Psudomonasfluorescens)TN5有所不同,主要反映在最适碳源及浓度、最适诱导剂浓度和最适培养温度等方面。最适的转化条件是温度为30℃,pH为7.0,烟酸的浓度为3%。采用初步优化后的条件和流加底物的方式进行4L上罐生产,恶臭假单胞菌NA-1菌株的6-羟基烟酸产率可达到108.39gL。     

产柚苷酶菌株B04的分离及产酶特性研究

柚苷酶作为金柚和柑桔果实中主要苦味物质的分解酶有望在深加工生产中得到应用。本研究在金柚树林下土壤和金柚皮腐烂液中分离得到产柚苷酶菌株。研究证明采用添加低浓度蔗糖作为碳源的高层试管法是可行的初筛方法;复筛得到菌株B04,产酶需要诱导,酶底物柚苷和产物鼠李糖均有诱导作用,其中柚苷诱导作用更好,而且添加量为0.02%时菌株产酶能力较强;B04发酵类型为非生长偶联型,30℃,175r/min旋转摇床培养,60h菌体量最大,96h酶活力最高,达到342U/mL。     

沼泽红假单胞菌富硒发酵条件的研究

通过对沼泽红假单胞菌富硒发酵条件的研究,确定最优的富硒培养方式。采用单一因素变量法,利用微波消解与紫外分光光度法测定沼泽红假单胞菌在不同发酵条件下的生物量变化与富硒效果,确定其最佳培养方式。结果表明,最佳富硒培养条件为:培养温度30℃,环境硒浓度100μg/mL,培养基初始pH为7,硒添加方式应为梯度分次添加,添加时间应为培养周期的第3天、第4天。利用得到的富硒菌种,在最优条件下培养7 d后,测得环境硒浓度下降为10.9μg/mL,硒的转化率为89.1%,菌体富硒量可达到73.54 mg/g(干菌种),其中有机硒含量为97.1%。利用沼泽红假单胞菌生产有机硒具有可行性,富硒菌体可以作为动物饲料添加剂,也可以为人类提供富含有机硒的食品。在以后的实验中,将进一步进行验证和工业化应用。     

透性化嗜酸乳杆菌细胞转化亚油酸为共轭亚油酸的反应动力学

本实验旨在研究透性化嗜酸乳杆菌细胞生物转化共轭亚油酸的反应动力学。探讨了细胞浓度、底物浓度、反应体系pH值和温度等因素对生物转化共轭亚油酸反应速度的影响;建立了透性化嗜酸乳杆菌细胞生物转化共轭亚油酸的动力学模型。结果表明,透性化嗜酸乳杆菌细胞有利于共轭亚油酸的生物转化,最适细胞浓度、pH值和反应温度分别为10×1010ufc/mL、4.5和45℃;生物转化共轭亚油酸存在底物抑制现象,当亚油酸的浓度为0.6mg/mL时,反应速度达到最大值17.8μg/(mL·min)。在低亚油酸浓度下,反应初始阶段的反应规律与经典米氏方程相符,而在高亚油酸浓度下,存在底物抑制现象。在最适反应条件下建立了动力学模型,模型基本反映了共轭亚油酸的生物转化特性。     

恶臭假单胞菌NA_1菌株烟酸羟基化酶活性的诱导和转化条件的研究

恶臭假单胞菌NA_1菌株的培养和产酶特性与已报道的产酶菌株粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens) IFO 12648和荧光假单胞菌(Psudomonas fluorescens) TN5有所不同, 主要反映在最适碳源及浓度、最适诱导剂浓度和最适培养温度等方面。最适的转化条件是温度为30℃,pH为7.0, 烟酸的浓度为3％。采用初步优化后的条件和流加底物的方式进行4L上罐生产,恶臭假单胞菌NA_1菌株的6_羟基烟酸产率可达到108.39g/L。     

氧化葡萄糖酸杆菌生物催化1,3-丙二醇合成3-羟基丙酸

3-羟基丙酸是一种潜在的重要化工产品,可作为中间体合成多种有经济价值的工业用化合物。文中利用氧化葡萄糖酸杆菌生物催化1,3-丙二醇合成3-羟基丙酸。首先在50 mL摇瓶中(转化体系为10 mL)考察细胞加入量、底物和产物浓度等对催化反应的影响。在此基础上,在2 L鼓泡塔中(转化体系为1 L),采取适当的补料方式和生物转化与分离相耦合的手段解除抑制,以提高目标产物终浓度。结果表明:高底物和产物浓度通过降低反应初速度抑制转化的进行,并确定了最佳催化反应条件为6 g/L菌体量,pH 5.5。利用流加补料方式维持反应体系中底物浓度在15~20 g/L,经过60 h的反应,3-羟基丙酸的浓度达到60.8 g/L,生产强度为1.0g/(L.h),转化率为84.3%。采用生物转化与分离相耦合的方法,经过50 h的转化反应,3-羟基丙酸的总产量达76.3 g/L,生产强度为1.5 g/(L.h),转化率83.7%。研究结果对利用氧化葡萄糖酸杆菌的不完全氧化醇类化合物特性实现其在工业生物催化中的应用具有一定的指导意义。     

交替假单胞菌LP621菌株产右旋糖苷酶的培养条件优化

从江苏连云港海域分离和筛选到1株产右旋糖苷酶的海洋细菌交替假单胞菌Pseudoalteromonas tetraodonis LP621,通过单因素试验和正交试验对该菌株产右旋糖苷酶培养条件进行优化。单因素试验结果表明,最佳培养时间为24 h,最适产酶温度为25℃;产酶pH范围为5.0~11.0,最适产酶pH为6.0;产酶NaCl浓度范围为1%~10%,NaCl浓度为4%时产酶较高;装液量在25%。麦芽糖、胰蛋白胨和酵母膏促进产酶。利用响应面方法对LP621产右旋糖苷酶的发酵条件进行优化。选择培养基pH、时间、麦芽糖浓度和装液量4因素进行优化,结果为pH 7.07,发酵时间21.94 h,麦芽糖浓度0.42%,装液量为21.88%,酶活为270.1U/mL。     

双酶偶联转化富马酸制备β-丙氨酸的工艺的建立与优化

酶转化法是生产β-丙氨酸的重要途径,但单一酶法转化存在底物价格较高的问题。通过构建双酶催化体系制备β-丙氨酸,即将来源于大肠杆菌的天冬氨酸酶(AspA)和来源于谷氨酸棒杆菌的L-天冬氨酸α-脱羧酶(PanD)偶联,以富马酸和氨为底物进行酶促反应合成β-丙氨酸。催化反应中AspA与PanD的最适加酶比例为1∶80,其中AspA的浓度为10μg/mL,转化温度为37℃,pH为7.0;浓度为100 mmol/L的富马酸可在8 h内被完全转化,转化率为100%,摩尔产率为90.9%,β-丙氨酸的产量为90 mmol/L,约为7 g/L;浓度为200 mmol/L的富马酸在反应8 h后,体系中β-丙氨酸的产量为126 mmol/L,约合9.8 g/L,继续延长反应时间,转化率并没有明显提高。根据该研究提出的双酶偶联转化工艺可将价格低廉的富马酸一步转化为具有高附加值的β-丙氨酸。