产β-甘露聚糖酶菌株的筛选鉴定及产酶条件的优化

利用刚果红染色法从土壤中筛选到一株产β-甘露聚糖酶的菌株MY271,该菌株经形态学、生理生化及系统发育学方法鉴定为路德维希肠杆菌(Enterobacter ludwigii)。该菌株在初始条件下培养48 h,发酵上清液中β-甘露聚糖酶酶活可达2.87 U/m L。利用单因素试验对该菌产酶发酵条件进行优化以提高酶活,优化所得最佳发酵条件为:接种量9%,装液量50 m L/250 m L,初始p H7.0,发酵温度31℃,发酵周期48 h。最佳碳源为魔芋精粉(添加量0.8%),最佳氮源为蛋白胨(添加量1.9%)。在最佳条件下发酵48 h,发酵上清液中β-甘露聚糖酶活提升到38.42 U/m L,是优化前的13.4倍。     

β-甘露聚糖酶和木聚糖酶基因在大肠杆菌中共表达

【目的】β-甘露聚糖酶和木聚糖酶都属于半纤维素酶,它们已经同时运用于工农业生产的许多领域。构建β-甘露聚糖酶和木聚糖酶共表达菌株并进行相关评价。【方法】通过设计一个共同的酶切位点,将菌株Bacillus subtilis BE-91中的β-甘露聚糖酶和木聚糖酶基因串联到表达载体pET28a(+)上,转化大肠杆菌构建了一株能够共表达β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的菌株B.pET28a-man-xyl。【结果】菌株诱导21 h后,发酵液中β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的酶活分别为713.34 U/mL和1455.83 U/mL,是胞内酶活的11.8倍和2.53倍。【结论】SDS-PAGE分析、水解圈活性检测和胞外酶与胞内酶酶活检测表明:两个酶均以功能蛋白独立分泌到胞外。此外,与β-甘露聚糖酶和木聚糖酶单独酶解半纤维素相比,复合酶的酶解效果更好。菌株的成功构建为复合酶制剂(半纤维素酶制剂)的研究和生产奠定基础。     

Coexpression of β-mannanase and xylanase genes in Escherichia coli

[目的]β-甘露聚糖酶和木聚糖酶都属于半纤维素酶,它们已经同时运用于工农业生产的许多领域.构建β-甘露聚糖酶和木聚糖酶共表达菌株并进行相关评价.[方法]通过设计一个共同的酶切位点,将菌株Bacillus subtilis BE-91中的β-甘露聚糖酶和木聚糖酶基因串联到表达载体pET28a(+)上,转化大肠杆菌构建了一株能够共表达β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的菌株B.pET28a-man-xyl.[结果]菌株诱导21h后,发酵液中β-甘露聚糖酶和木聚糖酶的酶活分别为713.34 U/mL和1455.83 U/mL,是胞内酶活的11.8倍和2.53倍.[结论]SDS-PAGE分析、水解圈活性检测和胞外酶与胞内酶酶活检测表明:两个酶均以功能蛋白独立分泌到胞外.此外,与β-甘露聚糖酶和木聚糖酶单独酶解半纤维素相比,复合酶的酶解效果更好.菌株的成功构建为复合酶制剂(半纤维素酶制剂)的研究和生产奠定基础.     

枯草芽胞杆菌甘露聚糖酶发酵条件优化

旨在以枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis J为生产菌株,发酵生产β-甘露聚糖酶,通过优化产酶条件,以达到提高β-甘露聚糖酶产量的目的。利用DNS比色法检测β-甘露聚糖酶活力,采用单因素试验,研究碳氮源种类及碳氮源浓度、温度、pH、接种量和装液量对菌株Bacillus subtilis J发酵产β-甘露聚糖酶的影响,结合响应面试验设计确定菌株Bacillus subtilis J发酵产甘露聚糖酶的最优发酵培养条件。单因素试验和响应面试验得到最优的发酵条件为魔芋粉28 g/L,胰蛋白胨21 g/L,K₂HPO₄ 6 g/L,MgSO₄·7H₂O 1 g/L,温度31 ℃,pH值 8.5,接种量1%（体积分数）,装液量50 mL/250 mL,发酵周期24 h。利用优化后的培养基生产β-甘露聚糖酶,其酶活力达到84.38 U/mL,是初始发酵培养基产酶活力的3.36倍。通过对发酵条件的优化,大幅度提高了β-甘露聚糖酶的产量,为其工业生产提供数据参考。     

重组海栖热袍菌极耐热甘露聚糖酶的纯化和性质研究

研究了海栖热袍菌(Thermotoga maritima)MSB8甘露聚糖酶基因(TM_1227)的克隆、重组酶的纯化和性质.该基因全序列2010 bp,编码669个氨基酸,分子量为76.827 kD.根据氨基酸同源性分析,该β-甘露聚糖酶与Thermotoga sp.RQ2来源的β-甘露聚糖酶(GenBank登录号ACB09927.1)同源性最高,为99%.重组转化子经IPTG诱导酶比活可达39.7 U/mg蛋白.粗酶液经金属亲和层析,得到电泳纯甘露聚糖酶.以槐豆胶为底物时,该酶的最适反应温度和pH分别为95℃和pH 8.0,85℃处理30min酶活保存50%以上,很有潜力用于高温、偏碱性的造纸工业.对椰子甘露聚糖和槐豆胶的主要水解产物是不同聚合度的甘露寡糖,几乎没有单糖生成,适合生产低聚甘露糖.     

黑曲霉固态发酵苹果渣产β-甘露聚糖酶的工艺优化

目的:对黑曲霉SL-08固态发酵苹果渣生产β-甘露聚糖酶的生产工艺进行优化,旨在探寻苹果渣的综合利用方式,降低β-甘露聚糖酶的生产成本。方法:采用Plackett-Burman试验设计和响应面法进行优化。结果:最佳培养基组成为苹果渣与棉粕1∶1(w/w)、尿素2%(w/w)、KH2PO40.1%(w/w)、初始含水率59%(w/w)、CaCl20.2%(w/w)、MgCl20.1%(w/w),30℃恒温培养48h,β-甘露聚糖酶酶活力可达539U/g干曲,比基础培养基提高了28.3%,达到了以豆粕与麸皮为生产原料时的产酶水平。结论:采用黑曲霉SL-08对苹果渣进行固态发酵是一种有效的生物转化方式,既可用于β-甘露聚糖酶的生产,取代豆粕与麸皮等常规原料,降低生产成本;也可以对苹果渣进行综合利用。     

碱性β-甘露聚糖酶发酵工艺的研究

本文报道碱性β-甘露聚糖酶16L罐的发酵工艺。在发酵过程中,通气量影响菌体生长,最适通气量为1:0.75—1:1.0vvm。搅拌速度影响菌体产酶,最适搅拌速度为500r/min。碳源为魔芋粉,其适宜浓度为2%。发酵周期为40小时。发酵液中β-甘露聚糖酶的酶活力达300u/ml,比摇床上培养提高了2倍。     

枯草芽孢杆菌产β-甘露聚糖酶固体发酵条件的优化*

芽孢杆菌是产甘露聚糖酶的优良菌株,首次研究芽孢杆菌固体发酵条件的优化。以天然麸皮作为基本原料,研究利用枯草芽孢杆菌WY34固体发酵生产β-甘露聚糖酶的发酵条件。最佳固体发酵培养条件为:麸皮5 g,初始水分含量71%,初始pH 7.0,接种量为2 mL,1%Tween-80,0.4 g魔芋粉,培养温度50℃。在最适条件下培养5 d,甘露聚糖酶酶活高达7,650 U/g干基,是未优化前酶活的2.78倍。     

碱性β-甘露聚糖酶发酵工艺的研究

本文报道碱性β-甘露聚糖酶16L罐的发酵工艺。在发酵过程中,通气量影响菌体生长,最适通气量为1:0.75—1:1.0vvm。搅拌速度影响菌体产酶,最适搅拌速度为500r/min。碳源为魔芋粉,其适宜浓度为2%。发酵周期为40小时。发酵液中β-甘露聚糖酶的酶活力达300u/ml,比摇床上培养提高了2倍。     

头孢菌素脱乙酰酶的重组表达及固定化

本文构建了利用trp启动子表达头孢菌素脱乙酰酶(CAH)的重组大肠杆菌DH5α-pCAH。重组菌在7L发酵罐(装液量2L)中发酵28 h,发酵液OD_(600)达到27,产酶313 kU/L发酵液,粗略估算重组蛋白占细胞总蛋白的70%。发酵生产的重组CAH粗酶液经过硫酸铵分级沉淀分离纯化和超滤除盐浓缩两步操作,纯化倍数为1.44,总酶活回收率56%,聚丙烯酰胺凝胶电泳检测纯化后蛋白没有明显杂蛋白条带出现。纯化后的CAH共价结合固定在环氧基载体LX-1000EP(c)上,通过对固定化条件的优化最终得到固定化酶比活443 U/g。该固定化酶重复催化50 mL 5%7-ACA底物100次后,酶活没有降低。     

短小芽孢杆菌耐碱性β-甘露聚糖酶基因的异源表达及其酶学特性

摘要:【目的】本研究报道了一种新颖的耐碱性β-甘露聚糖酶基因的异源表达并研究其酶学特性,为其工业应用奠定基础。【方法】通过基因同源性分析以及染色体步移技术,从短小芽孢杆菌Nsic-2中克隆得到甘露聚糖酶基因(manB)。然后分别将manB基因在大肠杆菌BL21(DE3)和枯草芽胞杆菌WB800N中进行表达,并研究其酶学特性。【结果】克隆得到的manB基因序列有一个含1104 bp的开放阅读框,编码一种含有367个氨基酸的甘露聚糖酶(ManB)。经预测其蛋白序列N末端有一个含有31个氨基酸的信号肽。将ManB的氨基酸序列进行同源性分析,发现其与来源于短小芽孢杆菌CCAM080065的甘露聚糖酶具有很高的一致性,可以推测ManB属于糖苷水解酶家族26。manB基因在大肠杆菌BL21(DE3)中成功地表达,得到甘露聚糖酶最高酶活为11021.3 U/mL。与其它甘露聚糖酶比较,ManB在碱性条件下表现出较高的稳定性,在pH6.0－9.0之间酶活相对稳定。纯化后的ManB比活可达4191±107 U/mg。酶反应动力学参数Km和Vmax分别为35.7 mg/mL和14.9 μmol/(mL·min)。同时,在枯草芽胞杆菌WB800N中也成功地实现了重组蛋白ManB的分泌表达。【结论】β-甘露聚糖酶基因成功实现异源表达,并得到其酶学性质。本文是首次报道从臭豆腐卤液中分离菌株,克隆表达甘露聚糖酶,并描述其酶学特性。ManB在碱性条件下的酶活稳定性,使得其在工业应用中具备较高的潜在应用价值。     

葡萄穗霉中β-甘露聚糖酶基因在黑曲霉中的表达及酶学性质

【目的】以黑曲霉(Aspergillus niger)为宿主菌来表达葡萄穗霉(Stachybotrys chartarum)中的β-甘露聚糖酶(β-mannanase)基因。【方法】通过对葡萄穗霉全基因组进行比对分析,获得编码β-甘露聚糖酶基因s16942和s331的序列信息,通过设计引物,PCR扩增得到基因s16942和s331,连接到载体pGm上,并转化到黑曲霉中,获得的转化子经过amdS二筛平板复筛,测序验证,得到高效表达此基因的工程菌株G1-pGm-s16942和G1-pGm-s331。【结果】SDS-PAGE检测结果显示,G1-pGm-s16942和G1-pGm-s331表达的蛋白分子量大小分别约为48 kDa和60 kDa,且阴性对照中没有此条带。粗酶液的酶学性质表明,G1-p Gm-s16942表达的β-甘露聚糖酶的最适反应温度为60°C,最适反应pH为7,粗酶液的酶活最高达521 U/mL;G1-p Gm-s331表达的β-甘露聚糖酶的最适反应温度为50°C,最适反应pH为7,粗酶液的酶活最高达84 U/mL。【结论】本研究首次将葡萄穗霉的β-甘露聚糖酶基因转化到黑曲霉中并成功表达,并且具有较高的活性。     

黑曲霉嗜热β-甘露聚糖酶在毕赤酵母中的克隆表达及其魔芋降解产物分析

根据毕赤酵母密码子偏好性优化设计合成一段来自黑曲霉BK01的嗜热β-甘露聚糖酶基因,通过构建表达载体pPICZαA-man线性化后电转化入不同的毕赤酵母宿主,获得最佳重组菌KM71-MAN,其发酵罐发酵酶活最高达2 318.85 IU/mL。表达产物纯化后的分子量约为40 kD,最适反应温度为80℃,最适pH为5.0。该酶在70℃(pH5.0)保温44 h仍能保留43%的酶活力且在pH3.0-7.0范围内保温70 h(50℃)酶活力仍能保留85%以上。利用发酵罐所产重组酶酶解魔芋胶制备甘露低聚糖,产物以甘露二糖和甘露六糖为主,甘露低聚糖得率为55.6%。该重组β-甘露聚糖酶具有良好的热稳定性和pH稳定性,在魔芋制备甘露低聚糖中具有较好的应用潜能。     

产β-甘露聚糖酶Aspergillus sp. LQ21的分离、鉴定及发酵条件的研究

β-甘露聚糖酶是一类能够水解甘露聚糖、葡甘露聚糖、半乳甘露聚糖的半纤维素酶类,广泛存在于动植物和微生物中,此酶在食品、医药、饲料、造纸、石油等方面已得到广泛应用;近年来,其作为食品和饲料添加剂方面倍受关注。对采自土壤和树皮的样品通过富集培养、平板初筛和摇瓶复筛,得到1株具产β-甘露聚糖酶能力的曲霉属菌株LQ21,结合形态特征、培养特征及18S rRNA基因序列分析,将该菌株鉴定为Aspergillussp.真菌。考察了培养时间、起始pH、培养温度、碳源和氮源对该菌株产酶的影响。初步确定了其最适产酶培养基组成:魔芋粉0.5%,蛋白胨1%,NaNO30.2%,K2HPO40.1%,KCl 0.05%,MgSO4.7H2O 0.05%,FeSO4.7H2O 0.001%;最适培养条件:初始pH4.5,温度35℃,转速200 r/min,培养60 h发酵液上清中酶活达到最高。     

Bacillus subtilis BE-91生长及其胞外表达β-甘露聚糖酶的发酵条件优化

【目的】优化枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) BE-91生长及其胞外表达β-甘露聚糖酶的发酵条件。【方法】对影响菌株生长和发酵的主要因素(C源、N源、起始pH、温度等)进行单因素试验后,采用正交试验法研究B. subtilis BE-91生长培养条件和摇瓶发酵条件的优化组合。【结果】优化生长条件为：0.3%牛肉膏、0.2%酵母膏、0.1%葡萄糖、0.4%魔芋精粉、0.5% NaCl,初始pH 6.0、培养温度35 °C;胞外表达β-甘露聚糖酶活力的摇瓶发酵条件优化组合为：0.7%魔芋精粉、0.4%大豆蛋白胨、0.1% (NH4)2SO4、0.5% NaCl,发酵温度35 °C和起始pH 6.0;优化条件下发酵10 h,β-甘露聚糖酶活力最高达432.4 IU/mL,比国内外已有相关菌株报道的发酵时间缩短了14?86 h,最高酶活力提高了5倍以上。【结论】B. subtilis BE-91生长与发酵周期短、胞外表达β-甘露聚糖酶的活力高,是酶制剂产业具有重大开发价值的菌种资源。     

黑曲霉固态发酵苹果渣生产木聚糖酶与β-甘露聚糖酶

[目的]采用黑曲霉固态发酵苹果渣生产木聚糖酶与β-甘露聚糖酶,以降低生产成本,同时提高苹果渣的综合利用水平。[方法]采用单因素试验和响应面法对固态发酵工艺进行优化。[结果]培养基最佳组成为苹果渣60%(W/W)、棉粕40%(W/W)、(NH4)2SO41.36%(W/W)、KH2PO40.076%(W/W)、初始含水量55.6%(W/W),最佳培养温度为27.5℃;在所优化的条件下发酵48h,木聚糖酶活力可达5736 U/g,β-甘露聚糖酶活力可达896.24 U/g;培养物中自由棉酚残留量为24.6μg/g,低于饲料中自由棉酚的安全标准。[结论]采用黑曲霉固态发酵苹果渣生产木聚糖酶与β-甘露聚糖酶是可行的,发酵产物可用作饲料添加剂。     

Armillariella tabescens EJLY2098 β-甘露聚糖酶的克隆、表达及性质分析

本研究利用RT-PCR和RACE技术从Armillariella tabescens EJLY2098(一种食用真菌)中克隆出了β-甘露聚糖酶的全长cDNA,构建到pPICZaA载体上,并在毕赤酵母GS115中表达了含His标签的β-甘露聚糖酶(re-atMAN47)。该酶的全长cDNA共1481bp,编码445个氨基酸,序列分析表明该序列除含有β-甘露聚糖酶结构域外,还含有CBD和GHF5的结构域,因此可被归为糖苷水解酶家族5的一个新成员。诱导培养72h时重组酶活可达到1.067U/mL,蛋白含量为440mg/L。重组酶的最适反应温度为60°C,在30°C～65°C比较稳定;酶促最适pH为5.5、4.5～7.0之间比较稳定。这是首次关于Armillariella. tabescens EJLY2098产β-甘露聚糖酶的报道,得到了一个有较好热稳定性、pH稳定性和生物安全性的糖苷水解酶,将在饲料、食品、药物生产等方面有广泛的应用。     

芽孢杆菌β-甘露聚糖酶基因的克隆及表达

从新疆极端干燥环境土壤样品中筛选到具有高β-甘露聚糖酶活性的芽孢杆菌(Bacillus sp.MX).运用PCR技术从该菌基因组中克隆得到β-甘露聚糖酶基因,连接到表达载体pET-28a上.在大肠杆菌BL21中高效表达的基因产物经亲和层析纯化,SDS-PAGE凝胶电泳分析显示该蛋白的相对分子质量为41 kD.酶学性质分析表明该酶在25～95℃,pH3.0～9.6范围内均具有酶活.最适作用温度55℃和pH值5.0,酶比活力为4 572 U/mg.在最适pH 5.0,高温85℃和95℃分别处理10min后,该酶相对酶活力仍保持51%和34%,显示β-甘露聚糖酶具有较好的耐酸性和热稳定性.     

耐碱性甘露聚糖酶基因的克隆及其在毕赤酵母中的表达

通过功能平板从土壤中筛选得到含甘露聚糖酶基因的耐碱菌株。构建其基因组文库,从中筛选到甘露聚糖酶基因TM1并测序分析,用BLAST分析表明,TM1的氨基酸序列与其他在GenBank发表的甘露聚糖酶的氨基酸序列的同源性均低于60%,故确定其为一个新的甘露聚糖酶基因(GenBank登录号为AY623903)。将此基因去除信号肽后的编码序列克隆到表达载体pHBM905C上,得到重组质粒pHBM1201。经SalⅠ酶切后分别转化毕赤酵母(Pichiapastoris)KM71、GS115、SMD1168,得到分泌表达的重组毕赤酵母。挑选相对表达量最高的重组毕赤酵母SMD1168-3在摇瓶中诱导产酶,对该酶的粗酶进行酶学性质分析表明,其最适反应温度为55℃,最适PH值为7.5,以魔芋粉为底物所测得的最高酶活为41.8U,半衰期为1h,在80℃保温5min其酶活由最初酶活的77%下降到11%,温度下降到55℃后活性可恢复到最初酶活的60%以上。     

假密环菌Armillariella tabescens EJLY2098 β-甘露聚糖酶的克隆、表达及性质分析

本研究利用RT-PCR和RACE技术从Armillariella tabescens EJLY2098(一种食用真菌)中克隆出了β-甘露聚糖酶的全长cDNA,构建到pPICZaA载体上,并在毕赤酵母GSIl5中表达了含His标签的β-甘露聚糖酶(re-atMAN47).该酶的全长cDNA共1481 bp,编码445个氨基酸,序列分析表明该序列除含有β-甘露聚糖酶结构域外,还含有CBD和GHF5的结构域,因此可被归为糖苷水解酶家族5的一个新成员.诱导培养72 h时重组酶活可达到1.067 U/mL,蛋白含量为440 mg/L.重组酶的最适反应温度为60℃.在30℃～65℃比较稳定;酶促最适pH为5.5、4.5～7.0之间比较稳定.这是首次关于Armillariella.tabescens EJLY2098产β-甘露聚糖酶的报道,得到了一个有较好热稳定性、pH稳定性和生物安全性的糖苷水解酶,将在饲料,食品、药物生产等方面有广泛的应用.