深海太平洋火色杆菌琼胶酶Aga2660的克隆表达及发酵优化

【背景】琼胶寡糖已成为化妆品、食品、医药等领域的研究热点,而生物酶法被认为是制备琼胶寡糖的高效方法。【目的】从深海太平洋火色杆菌(Flammeovirga pacifica WPAGA1)筛选获得琼胶酶基因aga2660,对基因aga2660进行克隆转化,使其在大肠杆菌中进行表达,分析重组酶的性质以及酶解产物。【方法】采用克隆表达和镍柱纯化方法获得aga2660基因表达的纯化产物;采用薄层层析和离子色谱法分析酶解产物;5L发酵罐采用补料阶段指数流加、诱导阶段乳糖连续流加的策略进行产酶发酵条件的优化。【结果】基因aga2660是具有GH50家族典型特征的基因,酶解产物为单一的新琼二糖。最适温度为30°C,最适pH为7.0,Mn2+、Ca2+和Mg2+能促进琼胶酶Aga2660的酶活。采用发酵优化策略后的酶活达到11.81U/mL,比优化前提高了13.2倍。【结论】琼胶酶Aga2660具有良好的热、酸、碱稳定性,其酶解产物为单一的新琼二糖,这为特定聚合度琼胶寡糖的制备奠定了良好基础。     

海洋细菌Agarivorans sp.HZ105的琼胶降解酶系

通过克隆得到菌株Agarivorans sp.HZ105中3个琼胶酶基因,长度分别为2 988 bp、1 437 bp和1 362 bp,分别编码琼胶酶HZ1、HZ3和HZ4,分别属于糖苷水解酶GH50、GH118和GH16家族。将这些琼胶酶基因与质粒p ET-32(a)构建重组表达载体,转化大肠杆菌BL21(DE3),实现了琼胶酶基因的重组原核表达,制备了重组酶,研究了琼胶酶的酶解产物。琼胶酶HZ1降解琼脂糖以及高聚合度新琼寡糖(聚合度为8、10、12和14)得到新琼二糖和新琼四糖;琼胶酶HZ3降解琼脂糖的终产物是高聚合度新琼寡糖;琼胶酶HZ4降解琼脂糖和高聚合度新琼寡糖为新琼四糖和新琼六糖。因此推测菌株HZ105主要先用琼胶酶HZ3和HZ4降解琼脂糖为较高聚合度的新琼寡糖,随后这些寡糖被琼胶酶HZ1和HZ2(课题组先前报道的另一个琼胶酶)降解为低聚合度新琼寡糖。首次研究报道了Agarivorans属中能产生4个琼胶酶的细菌菌株及其琼胶降解酶系,丰富了有关细菌降解琼胶酶体系及其中各琼胶酶作用的研究和认识,也有利于菌株HZ105琼胶酶的有效开发应用。     

一株产琼胶酶细菌的鉴定和发酵条件优化

从烟台地区的海藻样品中,本课题组分离到一株产琼胶酶细菌菌株YTB2-3。通过生理生化特征和16 S r RNA分析,鉴定YTB2-3为Cellulophaga fucicola。为提高YTB2-3产酶潜力,本研究阐述了培养基成分和培养条件对琼胶酶活力的影响。结果表明琼脂粉既可以作为YTB2-3产琼胶酶的碳源,又可以作为诱导因子,而麦芽糖和可溶性淀粉则对产酶具有抑制作用。单因素研究结果显示C.fucicola菌株YTB2-3产琼胶酶的最适培养基组成(g:m L)为:乳糖0.01%、牛肉膏0.70%、海盐2.0%、琼脂0.05%。最佳产酶条件:250 m L三角瓶装90 m L培养基,初始p H为6、发酵温度为16℃,发酵时间为24 h。上述培养条件下,发酵液的酶活力达到3.88 U/m L。本研究结果有助于YTB2-3琼胶酶的进一步研究开发。     

Agarivorans albus RZW1-1产琼胶酶的发酵条件优化

为了提高菌株Agarivorans albus RZW1-1的产琼胶酶能力,本研究通过单因素实验探究碳源、氮源、海盐浓度、琼脂浓度、初始pH、装液量、培养时间、培养温度等因素对产酶的影响,得到该菌株的最佳发酵条件。在单因素实验的基础之上,运用正交试验的方法,得到菌株RZW1-1产酶最高的培养基组分。综合单因素实验和正交设计,最终确定了最佳产酶条件为:葡萄糖0.2 g/L、酵母粉9 g/L、海盐浓度4%、琼脂粉浓度0.1%,在装液量25 m L (250 m L三角瓶)、初始pH7.0、28℃、130 r/min条件下培养48 h酶活力达到最高为23.020 U/mL,较基础培养基提高了2.01倍。     

一株转化琼胶为新琼寡糖菌株的筛选及鉴定

摘要:【目的】筛选一株可以将琼胶转化为新琼寡糖的菌株,并对该菌株进行鉴定。【方法】从紫菜生长区域采集紫菜和该区域海水,用含1‰琼胶的培养基富集培养,逐级稀释涂布、平板划线进行初筛,液体培养进行复筛,DNS法测定琼胶降解产物中还原糖的含量。通过16S rDNA序列分析,结合菌体形态、菌落特征及生理生化特性,确立该菌的系统发育学地位。【结果】从紫菜振荡液中筛选出一株可以产琼胶酶的菌株HJPHYXJ-1,该菌属于革兰氏阴性菌,16S rDNA序列同源性与需钠弧菌(Vibrio natriegens)的达到了99%,结合形态特征和生理生化实验结果鉴定该菌为需钠弧菌。HPLC法测定酶解产物为新琼寡糖。【结论】HJPHYXJ-1被筛选用于转化琼胶,酶解产物的聚合度在2－12 之间,是以二糖为单位的新琼寡糖,该菌产生的酶为β-琼胶酶。     

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。     

1株褐藻胶降解菌的筛选、鉴定及产酶条件优化

为获得可产生褐藻胶裂解酶并高效降解褐藻胶的菌株,以海藻酸钠为唯一碳源配制培养基,以透明圈法进行初筛,DNS法复筛,从海洋生物中筛选得到1株高酶活力褐藻胶降解菌株B12,经16S rDNA序列分析、生理生化试验、电镜观察,确定该菌为弧菌属(Vibrio sp.)。通过单因素试验及响应面优化试验对影响菌株生长和产酶条件的5个因素(发酵初始pH值、发酵温度、NaCl质量浓度、接种量和装液量)进行优化。得到该菌株最佳产酶条件:pH 6.52,发酵温度28.2℃,NaCl质量浓度20.1 g/L,接种量2.1%,装液量59.5 mL。在最佳发酵条件下,B12菌株酶活力可达91.68 U/mL,相比于优化前提高了38.5%。菌株开始产酶时间提前6 h, 4℃冷藏酶活力稳定性较好。     

一株Bacillus sublitisJH-1发酵产木聚糖酶培养基的响应面优化

利用刚果红透明圈法从秸秆堆肥中筛选出一株产木聚糖酶菌株Bacillus sublitis JH-1,以单因素试验为基础,采用响应面试验设计对Bacillus sublitis JH-1液态发酵产木聚糖酶的培养基进行了优化,得到产木聚糖酶发酵最适条件为:培养温度33℃,p H值6.0,麦芽糖浓度为2.6%,酵母粉浓度为1.2%,KH2PO4浓度为1.2%,发酵产酶量比优化前提高了1.8倍。     

Galactomyces geotrichum Y25产脂肪酶条件的优化

应用响应面法对Galactomyces geotrichumY25液体发酵产脂肪酶的条件进行了优化。首先采用Plackett-Burman设计对影响产酶因素的效应进行评价,筛选出黄豆粉、玉米浆和发酵时间3个对产酶影响显著的因素。用最陡爬坡路径逼近最大产酶区域后,利用响应面设计对显著因素进行优化,得出黄豆粉、玉米浆最佳质量分数分别为2.51%、2.12%,最佳发酵时间101.95 h。优化后液体发酵液中脂肪酶活力提高到34.65 U/mL,比初始酶活力9.6 U/mL提高了3.61倍。表明响应面法可显著优化Galactomyces geotrichumY25液体发酵产脂肪酶条件。     

产脂肪酶粘质沙雷氏菌发酵产酶条件的优化

目的：通过对产脂肪酶粘质沙雷氏菌发酵条件的优化,使其酶活力得到大幅度提高。方法：用响应面法对产脂肪酶粘质沙雷氏菌的发酵产酶培养条件进行了优化。首先通过逐因子实验考察了该菌株产酶所需的最适碳源和氮源,在此基础上通过Plackett-burman法设计实验,考察了几种因素对产酶影响的大小,然后用最陡爬坡实验逼近以上几种因子的最大响应区域后,采用Box-Behnken设计25组实验,并利用Design-Expert对实验结果进行二次回归分析。结果：对产酶具有显著效应的4个因素为：蛋白胨、CaCl2、吐温、大豆油。实验优化到最佳的产酶条件为：糊精1%,蛋白胨0.7%、CaCl20.3%、吐温-80 1.68%、大豆油1.81%、K2HPO40.05%、MgSO40.05%、FeSO40.1%。结论：优化后发酵液上清的脂肪酶活力可达97.52U/ml,比优化前提高了10倍。     

重组大肠杆菌产NAD激酶发酵条件的优化研究

本研究将重组大肠杆菌E.coli BL21(DE3)/p ET30α(+)-NADK作为NAD激酶生产菌种,对其产酶发酵培养基及发酵条件进行优化。采用Placket-Burman(PB)设计先筛选出影响重组菌产NAD激酶的三个主要因素:葡萄糖浓度、Mg SO4浓度和诱导表达时间,试验结果表明,增加葡萄糖和Mg SO4的浓度及缩短诱导表达时间对产酶有利。根据中心组合实验设计(Central Composite Design,CCD)原理,利用PB设计确定的这三个显著影响因素,通过最陡爬坡实验逼近最大响应区域,挑选出实验范围内的最优点,以此作为响应面中心组合设计的中心点,用NAD激酶酶活作为响应值,使用Design Expert 8.0软件设计中心组合实验,通过对实验数据进行分析,得出最佳发酵培养基成分及发酵条件为:葡萄糖14.24 g/L、酵母粉8 g/L、胰蛋白胨8 g/L、Mg SO40.94 g/L、Na Cl 5g/L、NH4Cl 2 g/L、KH2PO42 g/L、K2HPO49 g/L,诱导表达时间8.34 h,接种量2%。在此最佳条件下,NAD激酶酶活实验验证值可达10.17 U/mg,与优化前相比提高了2.77倍。对诱导表达结束后的细胞上清液进行SDS-PAGE分析也证明优化取得了显著的效果。     

甲壳素脱乙酰酶产生菌产酶条件的优化

采用斜面培养和液体发酵培养产甲壳素脱乙酰酶的真菌构巢曲霉,并且研究了产酶条件。结果表明,构巢曲霉的最适产酶条件为：发酵培养基初始pH值为6.5、发酵时间为96h、培养温度为31℃、碳源浓度为2%、氮源浓度为2%、金属离子浓度为0.01mol/L、接种量为6%。     

响应面法优化洋葱假单胞菌产脂肪酶液体发酵工艺

用响应面法对洋葱假单胞菌G-63液体发酵产脂肪酶条件进行了优化。首先运用单因子试验筛选出麦芽糖和豆粉水解液为最适碳源和氮源。在此基础上,通过Plackett-Burman设计试验,对影响产酶条件的11个相关因子进行评估并筛选出具有显著效应的3个因子:橄榄油、豆饼粉水解液以及初始pH值。在用最陡爬坡实验逼近以上3个因子的最大响应区域后,采用响应面分析法,确定出橄榄油、豆粉水解液的最佳浓度和最佳初始pH值分别为4.337%,1.956%和8.38。优化后液体发酵培养基中脂肪酶活力提高到44.39 U/mL,比初始酶活13.45 U/mL提高了3.3倍。     

黑曲霉SL2-111固体发酵生产果胶酯酶的研究

目的:研究黑曲霉(Aspergillus niger)诱变菌株SL2-111产果胶酯酶的发酵及浸提条件。方法:通过固体发酵,考察碳氮源、无机盐及培养条件等因素对产酶的影响。采用不同浸提剂与硫酸铵浓度,比较浸提与分离效果。结果:以麸皮为主要原料,培养物最高酶活力可达到32 975U/g鲜曲。产酶最适培养基为:麸皮10g,柚皮粉1.5g,(NH4)2SO41.0g,CaCl20.075g。最佳产酶条件为:28℃,pH 6.5,培养52h。成曲的最佳浸提剂为蒸馏水,果胶酯酶硫酸铵分级沉淀的浓度为50~90%。结论:黑曲霉(Aspergil-lus niger)诱变菌株SL2-111产果胶酯酶的发酵及浸提条件值得进一步研究。     

大肠杆菌基因工程菌诱导表达重组琼胶酶rAga0917的条件优化

琼胶酶可催化长链琼脂糖分子内糖苷键水解产生具有生物活性的琼胶寡糖。琼胶酶具有重要的科研和应用价值,从而对琼胶酶的研究也日益增多。为获得基因工程菌株BL21(DE3)ply Ss-p ET28a(+)-Aga0917重组琼胶酶r Aga0917的高效表达条件,本研究通过单因素实验及正交设计探索了种龄、诱导剂浓度、诱导时机、诱导温度和诱导时间对基因工程菌株表达的r Aga0917酶活力的影响。单因素实验结果显示,种龄6 h、诱导剂终浓度0.05 mmol/L、诱导时机4 h、诱导温度25℃、诱导时间16 h时酶活力最高;正交设计结果显示,r Aga0917的最优表达条件组合为:种龄6 h、诱导时机4 h、诱导剂终浓度0.1 mmol/L、诱导温度16℃。对正交设计结果的直观分析和方差分析结果均表明,四个因素对异源表达目的蛋白琼胶酶酶活力影响的顺序为:诱导时机诱导温度种龄诱导剂终浓度。     

竹黄菌液体培养下产竹红菌素的研究

先对不同产地采集的竹黄菌进行筛选,得到优产竹红菌素的菌株,然后采用单因子和3因素3水平正交试验法对竹红菌素液体发酵条件进行优化,在优化培养基的基础上,选用不同浓度的Cr3+、Fe3+、Cu2+和Ca2+对竹红菌素进行离子调控研究。结果表明:从休宁所采集的菌株不仅生长速度最快,发酵所产的竹红菌素含量也最高;竹红菌素最佳发酵碳源是葡萄糖,最佳发酵氮源是硝酸钠,最佳培养基组合为2%葡萄糖,0.2%硝酸钠,pH7.5;Cr3+和Fe3+浓度为0.005%时竹红菌素含量均最高;0.05%的Ca2+最有利于竹红菌素的分泌;Cu2+为0.03%时竹红菌素含量达到最大值。     

多孔聚氨酯固定化黑曲霉产β-葡萄糖苷酶条件的研究

以多孔聚氨酯材料为固定化载体 ,就固定化培养条件中的孢子浓度、pH值、温度、固液比等进行考察 ,经正交试验优化后的最佳固定化条件为固液比为 1 / 90、孢子浓度为 1 0 5mL-1 、温度为 2 8℃ ,pH值 4 .5 ,固定化条件中影响黑曲霉产 β 葡萄糖苷酶的因素显著性顺序为固液比 >孢子浓度 >pH值 >温度。与游离态菌丝体相比较 ,固定化细胞发酵产酶的持续稳定性和活力都有所提高 ,固定化细胞酶产量达 1 30 .0 0u/mL。     

嗜热菌Anoxybacillu sp.产淀粉酶培养基优化及产酶条件研究

目的：对产淀粉酶嗜热菌Anoxybacillu sp.菌株进行培养基优化及产酶条件研究,以便提高菌株的产酶能力,并为下一步菌 株的诱变育种研究提供基础。方法：常规方法液体培养菌株,用平板初筛和DNS法复筛选择产淀粉酶能力较高的菌株;单因素筛 选培养基最适的碳源、氮源、Ca2+浓度和Mg2+浓度,对单因素筛选的最佳碳源、氮源、Ca2+和Mg2+的三个较佳浓度进行四因素三 水平正交试验优化培养基;对培养基不同pH值及不同培养温度进行培养条件研究。结果：产淀粉酶菌株筛选结果显示：六株菌中 淀粉酶酶活力值最大的是菌株Anoxybacillu sp.DL4,差异有统计学意义（P＜0.05）。培养基单因素筛选结果显示：最适碳源为麦芽糖、最适氮源为 硝酸铵、最适Ca2+、Mg2+浓度均为0.02%,差异有统计学意义（P＜0.05）。培养基优化结果显示：C 源0.1 %,N源0.2 %,Mg2+ 0.04%, Ca2+ 0.04 %为最佳的培养基成分组合。产酶条件筛选结果显示：培养基pH 值为6、培养温度为55 ℃时菌株产酶水平最高,差异有 统计学意义（P＜0.05）。结论：培养基的优化及最适的产酶条件能提高嗜热菌Anoxybacillu sp.DL4 产淀粉酶能力,Ca2+、Mg2+离子 对菌株产淀粉酶有促进作用。     

混合菌株降解褐藻胶的筛选、鉴定及产酶条件优化

为获得仿刺参（Apostichopus japonicus）肠道菌群中可有效降解褐藻胶的混合菌株,以海藻酸钠为唯一碳源配制培养基,以透明圈法进行初筛,DNS法和紫外法复筛,从已驯化仿刺参肠道中筛选得到4株高酶活力褐藻胶降解菌株S1、S2、S10和S11,经16S rDNA序列分析、电镜观察,确定菌株S2与S11分别为微杆菌属（Microbacterium sp.）和微小杆菌属（Exiguobacterium sp.）。对该4株菌株分别进行混合培养,获得菌株S2与S11最佳配比组合,并通过单因素试验及响应面优化试验对影响混合菌株产酶条件的发酵初始pH值、NaCl质量浓度、装液量和发酵温度4个因素进行优化。得到混合菌株最佳产酶条件为pH 8,NaCl质量浓度为40 g/L,装液量80 mL,温度28 ℃。在最佳发酵条件下,混合菌株酶活力可达94.78 U/mL,相比于优化前提高了43.9%,优化后混合菌株的酶活力显著提高。     

桔青霉生产核酸酶的发酵条件研究

对通过紫外线和60Co两次育种得到的桔青霉W48高产菌株培养基的单组分和发酵条件进行了优化,最后又用正交实验对培养基的各组分的浓度进行了优化。得到了产酶量最高的培养基组分(质量分数)是:KH2PO40.05%,K2HPO40.03%,酵母膏+蛋白胨0.7%,CaCl20.02%,MgSO40.04%,ZnSO40.03%,葡萄糖5%,pH5.5。最佳发酵条件是:接种量10%,装液量50 mL,摇床转速180 r/min,温度30℃,发酵时间66 h。用最佳培养基和最佳发酵条件发酵生产核酸酶的酶活力为758.10 U/mL,原始菌种产核酸酶的酶活力为272.26 U/mL,提高了2.78倍。