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。     

利用黑曲霉固态发酵啤酒糟生产饲料复合酶的研究

以啤酒糟为主要基质,利用黑曲霉固态发酵生产酸性蛋白酶、木聚糖酶和纤维素酶等多种饲料复合酶,研究了黑曲霉固态发酵培养基组成对复合酶酶活的影响,确定最优培养基配方为:啤酒糟75%,麸皮25%,硫酸铵1%,KH_2PO_4 0.2%,MnSO_4 0.1%、ZnSO_4 0.2%,料水比1:2。在适宜的发酵条件下,经30℃发酵5 d,烘干后得到的复合酶制剂中,具有多种酶活性(以干基计)。其中酸性蛋白酶活力3 800 U/g,木聚糖酶活力12 00 U/g和纤维素酶活力18 U/g。     

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.     

黑曲霉固态发酵生产酸性β-甘露聚糖酶

以黑曲霉WA301为生产菌固态发酵生产酸性β－甘露聚糖酶,较适的培养基组成和培养条件为：麸皮10g,魔芋粉0.4g,豆饼粉1.5g,硫酸铵0.2g,起始湿度55％,pH自然,发酵温度35℃,发酵周期约96h。在此条件下,WA301的酸性β－甘露聚糖酶产率为950U／g干曲左右。     

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。     

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。     

黑曲霉HG-1发酵苹果渣生产果胶酶的工艺优化及部分酶学性质

目的：采用价格低廉的农业废弃物苹果渣为主要原料生产果胶酶,优化其生产工艺,并对果胶酶的部分酶学性质进行研究。方法：以黑曲霉HG-1为生产菌种,采用单因子实验和正交试验进行固态发酵。结果：最适培养基为苹果渣10g、棉粕10g、（NH4）2SO40.2g、K2HPO40.06g、初始水分含量60%;最适发酵条件为装料量为20g干料/250ml三角瓶,30℃恒温培养48h,果胶酶酶活力可达22248U/g。果胶酶酶促反应最适温度为45℃,最适pH为5.0;在50℃以下,pH3.0～6.0时稳定性良好;Ca^2＋、Mg^2＋、Fe^2＋对该酶有激活作用,而Ba^2＋、Mn^2＋、Zn^2＋有抑制作用。结论：以苹果渣代替麸皮作为黑曲霉HG-1固态发酵生产果胶酶的主要原料在技术上具有可行性,可大幅度降低生产成本;同时还可以部分解决苹果渣的综合利用问题。     

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。     

酸性β-甘露聚糖酶的固体发酵和一般特性

研究了培养基组分和培养条件对黑曲霉WM20-11菌株合成β-甘露聚糖酶的影响。最适培养基和发酵条件为：水12mL,麸皮8g,豆饼粉2g,魔芋粉0.4g,玉米浆0.5mL,(NH4)2SO4 1.0%,CaCl2 0.1%、MgSO4 0.1%,KH2PO4 0.2%(相对于固体料的百分数）,自然pH:31-32℃固体静置培养84h,WM20-11产β-甘露聚糖酶活力达1295U/g干曲。该酶最适作用温度和pH分别为70℃和3.5;在pH2.5-7.0之间稳定,保温30min的半失活温度t1/2为58℃;Ca^2 对酶有激活作用,而Pb^2 、Co^2 、Fe^3 对酶有抑制作用。     

枯草芽孢杆菌β-甘露聚糖酶在毕赤酵母中的分泌表达

目的:研制高效分泌表达枯草芽孢杆菌β-甘露聚糖酶的毕赤酵母基因工程菌株。方法与结果:将优化设计的枯草芽孢杆菌MA139β-甘露聚糖酶基因用EcoRⅠ/XbaⅠ双酶切,克隆到诱导型表达载体pPICzαA中α因子信号肽编码序列的下游,转化大肠杆菌筛选重组质粒,转化毕赤酵母X-33感受态细胞,经Zeocin筛选,获得重组表达菌株X-33/mann。将重组菌株在10L全自动发酵罐中进行高密度发酵培养,甲醇诱导72h发酵活力达到2100U/mL。重组甘露聚糖酶的最适催化温度为40℃,最适催化pH值为6.0。结论:枯草芽孢杆菌β-甘露聚糖酶在毕赤酵母中获得了高效分泌表达,具有开发作为饲料添加剂的潜能。     

β-甘露聚糖酶Man5A和木聚糖酶Tlxyn11B的融合表达

甘露聚糖酶和木聚糖酶是主要的半纤维素降解酶,在食品、饲料、纺织、造纸等工业应用广泛且通常搭配使用。文中将蓝状菌Talaromyces leycettanus JCM12802来源的性质优良的甘露聚糖酶编码基因man5A的CBM(Carbohydrate-bindingmodule)编码区去除,留下连接区和催化区,并将木聚糖酶基因Tlxyn11B成熟区编码序列与man5A的连接区进行融合,形成Tlxyn11B-linker-man5A融合基因,并在毕赤酵母中成功表达,获得了融合蛋白Tlxyn11B-Man5A。Tlxyn11B、不含CBM区的Man5A和Tlxyn11B-Man5A的理论分子量分别为21.6kDa、41.0 kDa、62.6 kDa。对纯化后的融合蛋白进行了性质分析,融合蛋白同时具有高的木聚糖酶和甘露聚糖酶活性。融合后的木聚糖酶的最适温度为70℃,较单独表达时提高了5℃。甘露聚糖酶的最适温度为90℃,与融合前一致。融合后的木聚糖酶热稳定性明显提高,60℃处理1 h剩余48%的酶活力,单独表达的木聚糖酶60℃处理20 min仅剩余20%的酶活力。融合后的木聚糖酶和甘露聚糖酶的最适pH分别为4.0和5.0,较单独表达时分别提高了0.5和1.0个单位,融合后酶的作用pH范围有所拓宽。融合前后的蛋白均具有较好的pH稳定性。融合后木聚糖酶和甘露聚糖酶的比活分别为1 784.3 U/mg和1 639.6 U/mg,较单独表达时比活(8 300 U/mg和1 979 U/mg)降低,与融合酶分子量增大相关。融合后的木聚糖酶和甘露聚糖酶的K_m值分别为1.2 mg/mL和1.7 mg/mL, V_(max)分别为2 000.0μmol/(min·mg)和2 831.6μmol/(min·mg)。综合其性质特点,融合木聚糖酶和甘露聚糖酶在饲料、食品等工业生产中有较大应用潜力,并为酶的性能改良提供了新的思路。     

毛壳霉CQ31的鉴定及固体发酵产木聚糖酶条件的优化

从土壤中筛选出一株产木聚糖酶的真菌CQ31, 经鉴定后命名为毛壳霉CQ31。该菌能够利用几种农业废弃物固体发酵高产木聚糖酶, 玉米杆为最佳碳源。单因素优化试验表明: 以玉米杆为碳源, 胰蛋白胨为氮源, 初始水分含量80%, 初始pH值9.0为最佳产酶条件。在优化后的条件下培养7 d产木聚糖酶水平高达4897 U/g干基碳源, 此时甘露聚糖酶酶活达803 U/g干基碳源。因此, 毛壳霉CQ31固体发酵产木聚糖酶和甘露聚糖酶具有一定的工业化应用前景。     

枯草杆菌manA基因的克隆及定点突变

manA是编码β-甘露聚糖酶(β-1,4-mannan mannohydrolase EC3.2.1.78)的基因。将枯草杆菌A33株的manA基因插入到pET-32a载体,并在大肠杆菌BL21(DE3)中实现了异源非融合表达,表达活力为41.58U/mL。为了提高酶的表达活力,当采用PCR介导的定点突变技术将该基因第2号密码子CUU突变为GUU,构建成突变表达载体pET-32a-manA*并转入大肠杆菌BL21(DE3)中表达,目标酶表达活力增加到138.65U/mL。说明当β-甘露聚糖酶N端第二号氨基酸由亮氨酸突变为缬氨酸后,酶在大肠杆菌中的表达活力大大提高。推测是由于突变后的β-甘露聚糖酶在大肠杆菌中的稳定性增强所致。突变表达的β-甘露聚糖酶最适作用温度和pH值并没有发生明显改变。     

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。     

木聚糖酶生产菌株的筛选及产酶条件的优化

以甘蔗渣半纤维素为碳源,从垃圾场土壤中分离到6株分解半纤维素的菌株。通过固态发酵的木聚糖酶活力比较筛选到1株木聚糖酶活力较高的菌株。该菌株18S rDNA序列与曲霉（Aspergillus sp.）的同源性达97%,根据对菌株形态学分析和18S rDNA序列分析的结果,将该菌株鉴定为曲霉HQ3。HQ3的最佳产酶条件为：甘蔗渣:麸皮为7:3（W/W）,固液比为1:4（W/W）,尿素0.4 %,pH7.0,温度30℃,发酵产酶时间4 d。在最佳产酶条件下,其木聚糖酶活最高可达3421U/g干曲。     

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-甘露聚糖酶基因异源表达的研究

亚克隆的碱性β-甘露聚糖酶基因(man)来源于嗜碱芽孢杆菌N16-5,构建了大肠杆菌-枯草芽孢杆菌诱导型表达质粒pDG-man,在大肠杆菌JM109中获得了活性表达,经0.5 mmol/L的IPTG诱导后,可表达5 U/mL碱性β-甘露聚糖酶。重组大肠杆菌DE3-RIL(pDG-man)表达β-甘露聚糖酶水平是大肠杆菌JM109(pDG-man)的2倍。重组枯草芽孢杆菌WB600(pDG-man)可表达19.2 U/mL碱性β-甘露聚糖酶。     

苹果渣基质柠檬酸高产菌株选育

分别以固态苹果渣、苹果渣固态酶解物、苹果渣酶解液和10%葡萄糖溶液为发酵基质研究了17株野生黑曲霉的柠檬酸产生能力,并对获得的4株柠檬酸高产菌进行了诱变育种。结果表明:17株黑曲霉在4种发酵基质中均能良好生长并发酵产生柠檬酸,不同菌株在同一发酵基质中产酸能力间存在差异。FG17、FG23、FG26、FG30等4株菌苹果渣基质柠檬酸产生能力较高,且在4种不同发酵基质中产酸性能稳定。4株菌分别经紫外线和60Co-γ射线诱变后得到的正向突变株柠檬酸产率均显著提高,突变株中FG26-15-4(UV)发酵苹果渣后柠檬酸产率最高,达11.32%,FG23-13-3(γ)发酵苹果渣酶解液后柠檬酸产率最高,达2.73 mg/mL,均高于现有研究报道,可作为不同类型苹果渣基质柠檬酸发酵用菌种。     

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。     

耐酸性黑曲霉β-甘露聚糖酶的克隆及其在毕赤酵母中的表达分析

目的:克隆黑曲霉β-甘露聚糖酶基因,研究该基因在毕赤酵母中的表达情况。方法:运用RT-PCR从黑曲霉AN070902中克隆β-甘露聚糖酶cDNA片段,与载体pPIC9K相连,构建重组载体VMAN-pPIC9K,电转化毕赤酵母GS115,筛选产酶最高菌株进行5 L液体发酵,对该菌株所产重组酶进行酶学性质分析。结果:克隆获得1152 bpcDNA,编码由383个氨基酸残基组成的蛋白质,该蛋白质属于GH5家族,理论pI和相对分子质量分别为4.48和41.6×103;筛选获得的重组菌株VMAN-pPIC9K-GS115在5 L液体发酵中上清酶活达11 785 U/mL;表达的重组酶是一种酸性β-甘露聚糖酶,最适反应pH值为3.0,经pH2.0～9.0处理2 h后剩余酶活保持90%以上;该重组酶最适反应温度为65℃,70℃处理1 h后剩余酶活保持75%以上;该重组酶活性被1 mmol/L的Fe3+和Mn2+显著抑制,被1mmol/L的Co2+显著激活。结论:重组耐酸性β-甘露聚糖酶的特性,决定了其在工业生产中,特别是动物饲料和食品加工中具有应用价值。