响应面法优化α-蒎烯发酵培养基

利用响应面法对α-蒎烯发酵培养基进行优化。先利用单因素实验法筛选出MD牛肉粉为最有利于发酵产α-蒎烯的N源。此后用Plackett-Burman(P-B)实验方法对相关影响因素效应进行评估,筛选出有显著效应的3个因素:柠檬酸用量、牛肉粉用量以及培养基初始pH。然后用最陡爬坡实验逼近以上3因素最优水平。最后由中心组和实验设计法及响应曲面分析法确定主要因素的最佳条件。在优化后的培养条件下,发现α-蒎烯产量从1.710mg/L提升到7.053 mg/L,发现产量提高了3倍左右。     

利用基因工程改造的大肠杆菌合成蒎烯

目的:以大肠杆菌为底盘细胞,利用合成生物学手段导入外源杂合蒎烯合成代谢途径,构建高效合成蒎烯的微生物工厂。方法:将来源于酵母和粪肠球菌的异源杂合甲羟戊酸(MVA)代谢途径和来源于北美巨冷杉的牻牛儿焦磷酸合酶(GPPS)和蒎烯合成酶(PS)基因序列共同导入大肠杆菌,构建催化蒎烯合成的大肠杆菌工程菌。首先优化合成GPPS、PS基因,再分别以pETDuet-1和pET-24a(+)载体为基础构建GPPS、PS共表达和融合表达载体,并分别转化大肠杆菌获得工程菌E.hzh01和E.hzh02,摇瓶培养后利用GC-MS技术检测E.hzh01和E.hzh02的蒎烯产量。进一步获取MVA代谢途径相关酶基因mvaE、mvaS、ERG12、ERG8、ERG19、IDI序列,分别利用多顺反子模型和BioBrick方法构建2种不同方案的异源MVA代谢途径,再将异源MVA代谢途径和GPPS、PS融合表达基因共同转化大肠杆菌,构建完整蒎烯合成代谢工程菌株E.hzh03和E.hzh05。结果:摇瓶培养E.hzh01和E.hzh02的蒎烯产量分别为0.85和1.86 mg/L,结果表明融合表达更有利于蒎烯的合成。E.hzh03和E.hzh05摇瓶培养得到的蒎烯产量分别为6.32和19.26 mg/L。结论:利用融合表达载体和多顺反子模型导入异源蒎烯代谢途径构建大肠杆菌工程菌,可以显著提高蒎烯的产量,为工业生物合成蒎烯奠定了一定的基础。     

缬草-4,7(11)-二烯在大肠杆菌中的生物合成

缬草-4,7(11)-二烯是一种双环倍半萜烯类化合物,具有镇静、减缓压力、抗焦虑的作用,可用来治疗注意力缺陷多动症(ADHD)等精神疾病。旨在实现缬草-4,7(11)-二烯在大肠杆菌中的从头合成,通过在大肠杆菌BL21(DE3)过表达酵母源,甲羟戊酸途径中催化乙酰辅酶A合成焦磷酸法尼基(FPP)的8个相关基因及来源于缬草属植物(Valeriana officinalis)的缬草-4,7(11)-二烯合酶(VoTPS)基因;并采用水相和有机相双相发酵的方法,通过GC-MS在有机相中检测到了缬草-4,7(11)-二烯,实现了大肠杆菌中从头合成缬草-4,7(11)-二烯。并对IPTG浓度、蛋白诱导温度和选择不同的有机相等方面进行初步优化后,确定发酵条件为:蛋白诱导温度20℃、IPTG的浓度为0.1 mmol/L,有机相为正十二烷。     

高β-蒎烯含量思茅松松脂化学特征

采用气-质联用仪对5年生的40个思茅松高产脂嫁接无性系及1个对照松脂的组成成份进行分析,发现10个高β-蒎烯含量的思茅松无性系,与对照相比,松脂松节油化学组成中β-蒎烯平均质量分数(50.25%)约为对照(9.5%)的5倍;△3-蒈烯含量约为对照的3倍;异海松酸含量约为普通思茅松的8倍,可作为高β-蒎烯思茅松选择的重要指标之一。     

腈水解酶psn基因工程菌的发酵及产酶条件优化

来自恶臭假单胞菌的腈水解酶具有高效催化3-氰基吡啶产烟酸的能力,对表达该酶的基因psn进行发酵和产酶条件优化,通过对C源、N源、磷酸盐、金属离子、温度、诱导剂浓度和诱导时间进行单因素考察,获得最适培养基条件(g/L):葡萄糖5、蛋白胨15、酵母粉5、(NH4)2SO45、K2HPO424.5、KH2PO45.76、MgSO40.48;最佳诱导条件:培养2.5 h后添加IPTG诱导,浓度0.2 mmol/L,诱导温度30℃。在该条件下培养,重组大肠杆菌的腈水解酶比酶活可达到45.67 U/mL,比优化前提高了2.26倍。在此基础上,于5 L发酵罐上进行C、N源的补料研究,获得最适分批补料策略,发现其腈水解酶活力可达到75.40 U/mL,是优化前的3.74倍。     

重组大肠杆菌高效分泌表达β-木糖苷酶发酵条件的优化

[目的]嗜热拟青霉β-木糖苷酶基因在大肠杆菌中高效分泌表述重组β-木糖哥酶摇瓶发酵条件优化,及5 L发酵罐放大培养.[方法]通过单因素试验对诱导剂种类及其添加量、诱导起始 OD600、培养温度、培养时间进行优化研究.[结果]摇瓶优化结果表明:2％乳糖为诱导剂、培养温度为33℃C、OD600控制在0.8-0.9时诱导为最佳产酶条件,在此条件下培养48 h后胞外酶活达到103.9 U/mL,胞外分泌的比例高达99％以上.进行5L发酵罐放大培养,发酵48 h胞外酶活达到最高值392.5 U/mL,蛋白含量为10.1 g/L.[结论]该重组大肠杆菌高效分泌β-木糖苷酶,具有较好的工业化生产前景.     

产紫青霉中β-葡萄糖醛酸苷酶的诱导表达

针对产紫青霉(Penicillium purpurogenum)Li-3发酵生产β-葡萄糖醛酸苷酶存在的碳代谢阻遏现象,研究β-葡萄糖醛酸苷酶的高效诱导表达策略。在发酵条件优化的基础上,建立了新的产酶诱导工艺:葡萄糖的初始质量浓度5 g/L,在葡萄糖耗尽时加入20%诱导剂(10 g/L GL+1.2%Tween80)进行诱导,每24 h添加1次诱导剂,诱导72 h后立即转到40℃摇床发酵48 h。采用该工艺进行发酵,菌体出现了"二次生长"现象,比酶活从647.99 U/mL提高至2 356 U/mL,提高了近3倍。     

ART-中红外光谱在丁烯酸-β-环糊精酯合成中的应用

目的：利用衰减全反射（ATR）中红外光谱技术实现丁烯酸-β-环糊精酯制备条件的快速优化。方法：制备丁烯酸-β-环糊精酯以二甲基甲酰胺为溶剂、N,N-羰基二咪唑为羧酸活化剂、二甲氨基吡啶为催化剂;通过分析不同条件下制备的丁烯酸-β-环糊精酯红外图谱中不饱和酯羰基C=O的伸缩振动吸收峰（1 738 cm-1）评价β-环糊精的酯化率。结果：丁烯酸-β-环糊精酯的最佳合成条件为β-环糊精浓度50 mmol/L、二甲氨基吡啶的浓度12.5 mmol/L、丁烯酸浓度450 mmol/L、反应时间20 min、反应温度25℃。结论：ATR红外光谱技术的应用可极大地提升β-环糊精酯样品的分析速度,减少样品分析时间,适合用于丁烯酸-β-环糊精酯合成条件的快速优化。     

重组人干扰素βser17工程菌发酵培养条件的优化研究

实验对重组人干扰素βser17(rhIFNβser17)工程菌的发酵培养条件进行了研究,通过实验优化确定了适宜rhIFNβser17表达的培养基、诱导剂使用浓度、诱导时期和诱导后的收获时间等,建立了发酵培养工艺,并在50L发酵罐进行了中试发酵,菌体收获量湿重达13.08g/L,rhIFNβser17表达量占菌体总蛋白的20.2%,纯化后比活性达2×107IU/mg蛋白以上,为进一步的下游开发奠定了基础。     

外源物质对灵芝多糖和β-葡聚糖发酵的影响

研究了14种外源物质（化合物）对灵芝细胞生长和发酵合成多糖和β-葡聚糖的影响。结果表明,连翘水提物（3g/L）对灵芝细胞生长具有显著促进作用;薏苡仁酯（3g/L）对灵芝胞内多糖和β-葡聚糖的合成均具有促进作用;而桔梗水提物、硝酸铈铵、硝酸镨、茉莉酸甲酯和硝普钠对灵芝细胞生长和产物合成均具有抑制作用。进一步通过Box-Behnken试验设计和响应面法分析,建立了添加薏苡仁酯发酵产β-葡聚糖的二次多项式模型,经分析得到产β-葡聚糖的最优条件为：薏苡仁酯添加量10.5g/L、接种量16%、添加时间第88小时、发酵初始pH 7.00。在此条件下获得β-葡聚糖的产量可达(40.67±8.43)mg/L,与未添加薏苡仁酯的对照组相比,提高了41.86%;多糖产量为(0.99±0.21)g/L,与对照组相比,提高了31.99%。结果提示所得添加薏苡仁酯的优化条件可定向诱导灵芝β-葡聚糖的合成,同时也表明在灵芝液体发酵体系中添加薏苡仁酯发酵产多糖和β-葡聚糖具有一定的实用价值。     

重组毕赤酵母生产β-葡萄糖苷酶发酵条件初步研究

为提高重组毕赤酵母(P.pastoris KM71/pPIC9K-bgl)生产β-葡萄糖苷酶的产量,在摇瓶条件下对重组P.pastoris产β-葡萄糖苷酶的发酵过程进行了优化,得到最佳的条件:生长阶段甘油浓度为30 g/L,接种量为10%,诱导阶段甲醇的初浓度为4%,过程补加甲醇0.5%,诱导温度30℃,pH7.5,诱导周期120 h,酶活可达到245 U/mL。在此基础上,在3 L发酵罐上进行初步放大,流加甘油提高细胞密度至OD_(600)为170,开始流加甲醇诱导,最终BGL酶活达到1 175 U/mL。比摇瓶提高了4.8倍,为β-葡萄糖苷酶工业化生产打下了坚实的基础。     

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。     

重组人GST-TCF4βBD在大肠杆菌中的表达条件优化与活性鉴定

在大肠杆菌中优化重组人GST-TCF4βBD(recombinant human GST-TCF4β-catenin binding domain,rhGST-TCF4βBD)的表达条件及其生物学活性初探。化学合成的人TCF4βBD基因片段与pGEX-6P-1表达载体连接,构建重组质粒,再将其转化到Escherichia coli Rosetta(DE3)感受态细胞中诱导目的蛋白质表达。通过优化诱导时间、诱导温度和IPTG浓度,确定rhGST-TCF4βBD可溶表达的最佳条件。以GSTrapTM亲和柱分离纯化rhGST-TCF4βBD后,再以GST Pull-down实验进行生物学活性鉴定。SDS-PAGE结果表明,在大肠杆菌中成功进行了rhGST-TCF4βBD的可溶表达,确定诱导温度25oС、诱导时间8 h和0.2 mmol/L IPTG作为rhGST-TCF4βBD可溶表达的最佳表达条件,此时表达量达24%,趋于表达量峰值。GSTPull-down实验结果表明,纯化的rhGST-TCF4βBD能与重组人β-catenin和细胞内源β-catenin特异性结合,具有良好的生物学活性。本文成功进行了rhGST-TCF4βBD在大肠杆菌中的表达条件优化与活性鉴定,为靶向β-catenin/TCF4相互作用小分子抑制剂筛选模型的建立奠定了实验基础。     

重组枯草芽孢杆菌发酵生产乳铁蛋白N叶工艺优化北大核心CSCD

为实现乳铁蛋白N叶的大规模制备,本研究对表达乳铁蛋白N叶的工程菌枯草芽孢杆菌pMA0911-D60Y/Y92D进行了发酵工艺的优化。确定了最佳的培养条件:以葡萄糖为最佳碳源,以胰蛋白胨为最佳氮源,在pH 7.0、温度28℃、发酵25.5 h条件下诱导表达目的蛋白,目的蛋白的IOD值高达68.03%。在10L发酵罐上对重组菌株的发酵条件进行优化,获得如下的最佳发酵工艺,即采用300 r/min转速,0-7 h时,在pH 7.5、30℃条件下培养菌体;7-25 h时,在pH 7.0、28℃条件下诱导表达目的蛋白。发酵结束后,收集细胞并破碎后取上清液用HisTrapHP亲和层析及SuperdexTM200(10/300GL)亲和层析法对细胞上清液进行纯化至均一条带,获得了纯度>94%的重组乳铁蛋白N叶,1 L菌体能制备23.5 mg纯蛋白。本研究为重组牛乳铁蛋白N-叶的高效制备奠定了基础。     

3-甾酮-9α-羟基化酶基因的表达及其催化合成9α-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮

研究应用于甾体9α-羟基化的高效催化剂和催化体系是实现甾体药物9α位羟基高效合成的关键。本文中,笔者对来源于分支杆菌(Mycobacterium tuberculosis) H37Rv和红平红球菌(Rhodococcus erythropolis) SQ1的3-甾酮-9α-羟基化酶基因(reksh A,mtksh A)进行优化,并对2个基因的催化活性进行检测。通过构建工程表达菌株,以雄甾-4-烯-3,17-二酮(AD)为底物,对制备9α-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮(9α-OH-AD)的催化反应进行了探索。结果表明:基因序列优化显著提升了Re Ksh A和MtKshA蛋白的可溶性表达,其中Re Ksh A具有较好的雄甾-4-烯-3,17-二酮9α位羟基化活性。用TB培养基培养Re Ksh A的工程表达菌株BL21(DE3)-p ET28a-reksh A-yh,在30℃、500μmol/L底物浓度、0. 8%(体积分数)乙醇为助溶剂、0. 1 mmol/L IPTG诱导浓度、底物与诱导剂同时加入到工程菌液中的条件下,9α-OH-AD得率达到97. 09%。     

β-葡萄糖苷酶Bgl747的定向筛选、重组表达与酶学性质

【背景】β-葡萄糖苷酶(β-Glucosidase,EC3.2.1.21)是3种纤维素酶中的重要成分之一。目前工业用纤维素酶大都来源于木霉等真菌,较少来源于细菌,而且在应用中还存在反应条件(温度、pH等)适用范围窄、酶活力较低、获取成本偏高等问题,这大大限制了β-葡萄糖苷酶的应用。从秸秆还田土壤细菌中筛选β-葡萄糖苷酶有极大地可能性筛选出酶学性质较好的酶,从而解决现存的工业问题。【目的】从土壤中筛选β-葡萄糖苷酶,通过基因重组、表达优化和蛋白纯化获得一株新型β-葡萄糖苷酶,探究其酶学性质,为其在工业上的应用奠定基础。【方法】利用功能筛选法从土壤中筛选出β-葡萄糖苷酶,全长为747 bp,命名为Bgl747,构建重组表达质粒pET-28a-Bgl747,以Escherichia coli BL21(DE3)为宿主菌株,经IPTG诱导实现可溶性表达并优化表达条件,通过His标签蛋白纯化试剂盒纯化获得纯化酶,探究其酶学性质。【结果】β-葡萄糖苷酶Bgl747属于BglB超家族,分子量为27.23 kD,最适反应温度为45°C,最适p H 4.0;最佳诱导条件:当OD600为1.0,加入终浓度为0.6 mmol/L的IPTG,于37°C、220 r/min诱导10 h后β-葡萄糖苷酶Bgl747蛋白获得最高表达量1.82 mg/m L;底物为对硝基苯-β-D-半乳糖苷(p-Nitrophenyl-β-D-Galactopyranoside,p NPG)时的比酶活225.07 U/mg,米氏常数Km值和最大反应速率Vmax分别为0.268mmol/L、547.23μmol/(L·min);1mmol/LK+、1 mmol/L和10 mmol/L Fe2+、30%甲醇、30%乙醇、1 mmol/L和10 mmol/L盐酸胍对酶活都有促进作用,30%TritonX-100及10 mmol/L SDS抑制其酶活效果较为明显;该酶受到产物葡萄糖的反馈抑制,葡萄糖浓度越高,抑制效果越明显,但当葡萄糖浓度为1 mol/L时,酶活仍保持50%以上。【结论】Bgl747反应温度范围较广且稳定,酶学性质优异,为其在纤维素降解等工业应用奠定基础。     

牡蛎金属硫蛋白重组毕赤酵母菌株高效诱导表达工艺研究

金属硫蛋白(MT)作为一类广泛存在并高度可诱导的多功能内源性蛋白,具有重金属解毒、抗辐射、清除自由基等功能,近年来已成为研究和开发的热点。为解决MT原料来源的瓶颈问题,本文以一株海洋源MT重组巴斯德毕赤酵母菌株(GS~(-1)15-MT)为研究对象,对其进行培育条件(温度、pH、溶氧、接种量)、诱导表达条件(溶氧、甲醇浓度、菌株生产状况、诱导时间、诱导金属及浓度)综合优化,以获得MT高效表达最佳工艺。结果显示,GS~(-1)15-MT的最佳生长条件为培育温度30℃,培养基初始pH为9,摇床转速240r·min~(-1),接种量4%;最佳MT诱导发酵条件为摇床转速为220r·min~(-1),甲醇浓度为5%,菌液OD_(600)为9.7,诱导24h,Cu~(2+)诱导浓度50μmol·L~(-1)。在以上优化条件下,MT表达量达0.328mg·mL~(-1)。本结果可为海洋源MT的规模化工业生产提供一定理论依据。     

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。     

响应面法优化黑曲霉HDF05产β-葡萄糖苷酶过程参数

为获得黑曲霉Aspergillus niger HDF05菌株较高的β-葡萄糖苷酶酶活,对其发酵条件进行了优化。采用Plackett-Burman实验设计考察关键发酵操作参数对产酶的影响。继而采用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,并结合中心组合实验和响应面对4个显著性因素进行分析。Plackett-Burman实验结果表明,发酵温度、装液量、麦麸和 (NH4)2SO4浓度对β-葡萄糖苷酶合成影响显著。通过响应面分析得到一元二阶方程,对方程求解得到优化的发酵过程参数：发酵温度为28 ℃,装液量为71.4 mL/250 mL,麸皮浓度为36 g/L,(NH4)2SO4浓度为5.5 g/L。采用该优化的过程参数,菌株的最大产β-葡萄糖苷酶活力可达60.06 U/mL,较优化前提高了23.9％。将黑曲霉HDF05产生的β-葡萄糖苷酶用于酸解玉米芯纤维残渣的酶解实验中,可明显降低纤维二糖的积累,48 h内可使玉米芯纤维素残渣酶解得率达到80.4％。     

人β-淀粉样肽Aβ_(42)的融合表达与纯化

[目的]建立一种快速可靠、获取足量和高纯度的人β-淀粉样肽(Aβ_(42))的方法。[方法]首先利用重叠PCR技术扩增获得Aβ_(42)基因全长。随后将基因连入p GEX-4T-1载体,利用GST系统表达融合蛋白。分别在16℃、25℃、30℃和37℃诱导表达,SDS-PAGE检测融合蛋白的表达情况,确定表达的最佳温度。根据优化条件进行目的蛋白的大量表达,利用Gstrap FF柱亲和纯化GST-Aβ_(42)融合蛋白。[结果]成功构建p GEX/Aβ_(42)表达载体,确定30℃为诱导表达的最佳温度。大量表达并经过纯化可获得分子量为30.7 k Da的融合蛋白。[结论]利用GST融合系统表达纯化可得到纯度超过90%的GST-Aβ_(42)融合蛋白,重组蛋白的产率约为1.2 mg/L培养基。当用凝血酶切除GST融合标签后,Aβ_(42)易聚集沉淀。