外源表达γ-内酰胺酶菌株的构建及发酵条件优化

我们构建了重组γ-内酰胺菌株E. coli BL21/pCDFDuet-γ-lactam,研究了发酵产γ-内酰胺酶的条件并进行了优化。研究结果表明,将pCDFDuet-1表达载体转化到含有γ-内酰胺酶基因的感受态E. coli中,得到重组γ-内酰胺菌株E. coli BL21/pCDFDuet-γ-lactam,通过IPTG诱导表达和HPLC检测发现,重组酶可以水解(+)γ-内酰胺,其e.e.值比E. coli BL21/γ-lactam表达提高了约30%。重组菌中(+)γ-内酰胺酶蛋白表观分子量为50 kD。对重组菌株发酵条件进行了初步研究,结果进一步表明,当选择碳源葡萄糖5 g/L、温度30℃、接种量4%、装液量100 mL/500 mL,转速180 r/min条件下,(+)γ-内酰胺酶含量最高,e.e.值约98%。本研究为探索出一条适合规模化生产的酶催化反应工艺提供参考,该工艺的意义不仅可以节约经济,而且对环境友好,可以替代化学工艺。     

新型苏云金芽孢杆菌(−)γ-内酰胺酶基因的克隆与表达

【背景】γ-内酰胺是一种重要的医药中间体,其自身具备手性不利于药物合成,通过γ-内酰胺酶选择性拆分可实现光学纯γ-内酰胺的制备。【目的】挖掘来源苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)的γ-内酰胺酶基因,探索光学纯γ-内酰胺的制备工艺。【方法】通过"acetamidase/formamidase"关键词检索苏云金芽孢杆菌基因组,对检索出的两条序列进行异源表达,而后通过高效液相色谱法检测重组菌对γ-内酰胺的降解情况,确定克隆的基因是否为γ-内酰胺酶基因。利用构建的重组菌进行5L发酵、底物拆分、产物回收的生产应用尝试。【结果】构建的skA2重组菌株具有(-)γ-内酰胺酶活性,其在小规模制备生产中表现良好。【结论】A基因是一段未经报道的(-)γ-内酰胺酶基因,丰富了生产者的酶工具箱。构建的skA2菌株可以满足工业制备(+)γ-内酰胺的生产需求,为合成光学纯药物奠定坚实基础。     

微生物来源的γ内酰胺酶研究进展

γ-内酰胺酶属于酰胺酶,其中的(+)γ-内酰胺酶能够高效率的动力学拆分外消旋体γ-内酰胺,获得光学纯的(-)γ-内酰胺。光学纯的(-)γ-内酰胺是制备抗病毒药物碳环核苷化合物的重要手性中间体。目前报道共有7个来源于微生物的γ-内酰胺酶,其中来源于Aureoacterium sp.的(-)γ-内酰胺酶的晶体结构获得了解析。根据晶体结构推测的(-)γ-内酰胺酶的催化机理与α/β水解酶超家族的催化机理是类似的。但是,目前还没有(+)γ-内酰胺酶的晶体结构模型的数据及机理的描述。γ-内酰胺酶的研究方向主要包括γ-内酰胺酶的蛋白质工程改造,对不同对映体选择性的γ-内酰胺酶的催化机理的阐述,以及γ-内酰胺酶在生物体内的功能研究。     

羰基还原酶产生菌Candida ontarioensis制备(R)-2-氯-1-(3-氯苯基)乙醇

从实验室保藏的菌株中筛选获得Candida sp.PT2A,并通过18S rRNA鉴定为安大略假单胞菌Candida on-tarioensis。对C.ontarioensis不对称还原合成(R)-2-氯-1-(3-氯苯基)乙醇的发酵产酶条件和转化条件进行优化,确定了最适的发酵产酶条件和转化条件:温度30℃,初始pH 6.5,摇床转速180 r/min,菌体质量浓度200 g/L。采用2-氯-1-(3-氯苯基)乙酮质量浓度为10 g/L时,还原反应72 h,(R)-2-氯-1-(3-氯苯基)乙醇的e.e.值为99.9%,产率为99%;底物质量浓度提高至30 g/L时,产率下降为84.3%。采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对C.ontarioensis细胞进行通透性处理(CTAB g/L,4℃下处理20 min),在30 g/L底物下反应24 h,产物的e.e.和产率分别达到99.9%和97.5%。     

4-氯乙酰乙酸乙酯羰基还原酶产生菌的筛选及产酶条件研究

从实验室保藏的菌株中,筛选到一株立体选择性较高的产4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)羰基还原酶的菌株———出芽短梗霉(Aureobasidiumpullulans)SW0202,菌体产酶条件研究表明,最佳的发酵培养基配方为:麦芽糖30.0g/L,酵母膏20.0g/L,蛋白胨3.0g/L,(NH4)2SO45.0g/L,KH2PO42.0g/L,MgSO4.7H2O0.7g/L,最适发酵温度及初始pH分别为:28°C和pH6.0。该菌在此条件下发酵培养24h,产菌丝体生物量16.78g干菌体/L,COBE羰基还原酶酶活力达到1007U/L。在COBE的转化反应中,产物S-CHBE的浓度达到10.12g/L,光学纯度>97%e.e.。     

产γ_内酰胺水解酶菌株的筛选及发酵条件研究

(-)γ-内酰胺是合成两种抗艾滋病药物(-)carbovir和(-)abacavir的重要原料,具有重要的应用价值,微生物酶法拆分( /-)γ-内酰胺生产(-)γ-内酰胺的方法具有良好的应用前景。以N-乙酰苯丙氨酸为唯一碳源,从土壤中筛选得到了69株具有酰胺水解酶活性的菌株,利用液相色谱分析方法确定了其中20株有较高的酰胺水解酶活性,利用手性色谱分析的方法进一步得到了一株具有较高立体选择性,能拆分( /-)γ-内酰胺而获得(-)γ-内酰胺的菌株L29-9,对该菌株的产酶培养基的碳、氮源及初始pH值等进行了研究。结果表明:当选择碳源柠檬酸2g/L、氮源酵母提取物5g/Lp、H 7.0、培养时间40h时,通过完整细胞转化,在30℃下经过12h的反应,产物(-)γ-内酰胺产率达40%,ee值99.5%。     

E.aero高产1.3-丙二醇菌株发酵条件的研究(Ⅱ)

建立了1.3-丙二醇高产菌株(Enterobacter aerogenes简写为E.aero-N-56)1.3-PD厌氧发酵最适pH值、温度、时间、接种量分别为7.0、30℃、48h、9％;在最适发酵条件下,30L发酵罐中E.aero-N-56菌株1.3-PD产量为47.36g/L,生产率为23.68g/L·d。     

产γ-谷氨基甲酰胺合成酶菌株的筛选及产酶条件研究

以假单胞菌(Pseudomonas sp.)为出发菌株,通过紫外诱变筛选得到一株γ-谷氨基甲酰胺合成酶高产菌株UV-19,其酶活提高32.54%。以突变株UV-19为供试菌株,对γ-谷氨基甲酰胺合成酶的发酵条件进行优化。首先利用Plackett-Burman设计筛选出影响较大的4个因素:葡萄糖、蛋白胨、起始pH值、装液量。在此基础上再利用CCD响应面分析法进行优化,得到最佳产酶培养条件为(g/L):葡萄糖15、蛋白胨12、NaCl 5.0、MgSO4.7H2O 0.2、K2HPO4.3H2O 0.5、甲胺盐酸盐1.0g/L、起始pH值6.5、装液量72mL/250mL。该优化条件下进行产酶培养,假单胞菌发酵产γ-谷氨基甲酰胺合成酶酶活力可达32.68U/mL。     

拉曼被孢霉F5发酵生产γ-亚麻酸的研究

对拉曼被孢霉突变株F5发酵生产γ-亚麻酸的最适碳源、氮源、发酵时间及温度、无机盐离子添加、最适碳源浓度及补加碳源时间等发酵条件进行了研究探讨.最适发酵培养基组成为(g/L):葡萄糖100,酵母浸出粉4,蛋白胨1,K2HPO4 1,CaCl2 1×10-2,MgSO45×10-2,FeSO4 1×10-2,ZnSO4 7.5×10-3,CuSO4 0.5 × 10-5,MnSO4 2×10-3,pH 6.0.培养温度为25℃,140r/min振荡培养10天,培养8天后(即收获前2天)补加5%葡萄糖.发酵结果为:DC24.59g/L,TL 10.84g/L,TL/DC44.09%,GLA/TL10.67%,GLA产量为1156.63 mg/L. GLA产量较初始结果提高156.15%.该菌株已达到工业化生产菌株要求.     

暹罗芽孢杆菌高产γ-聚谷氨酸的发酵条件优化

【背景】γ-聚谷氨酸（poly-γ-glutamic acid,γ-PGA）产生菌多为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）等,而暹罗芽孢杆菌（Bacillus siamensis）相关研究较少。【目的】研究暹罗芽孢杆菌产γ-PGA的液体发酵条件。【方法】以自行分离的暹罗芽孢杆菌CAU83为出发菌株进行液体发酵,通过单因素试验和正交试验法研究了碳氮源、前体物质、发酵温度及pH对菌株生产γ-PGA的影响。【结果】经摇瓶优化,γ-PGA的最适碳源、氮源和前体物质分别为乳糖30g/L、酵母提取物5g/L和L-谷氨酸钠60 g/L,最适培养条件为发酵温度37℃和pH 7.0,γ-PGA产量由8.4 g/L提升至30.1 g/L,比优化前提高了260%。经分批补料发酵,60 h时γ-PGA产量最高为59.5 g/L,比摇瓶提高了98%,产率为0.99 g/（L·h）。所产γ-PGA分子量为3.8×10⁶ Da,聚合度较高。【结论】...     

4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯羰基还原酶产生菌的筛选及产酶条件研究

对实验室保藏菌种进行筛选,得到一株葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum SW-58,对其产酶条件进行优化,其发酵培养基组成:醋酸钠60 g/L,玉米浆30 g/L,KH2PO46 g/L,MgSO4.7H2O 1 g/L;培养条件为:发酵温度30℃,初始pH 6.0,发酵周期36 h。4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯羰基还原酶酶活最高可达388.1 U/L,产物的浓度由优化前的3.5 g/L提高到4.6 g/L,所得产物的光学纯度由优化前的60.8%e.e.提高到85.0%e.e。     

豆豉中高产γ-氨基丁酸乳酸菌的筛选及其谷氨酸脱羧酶酶学特性研究

目的从云南传统发酵豆豉中分离和筛选得到高产γ-氨基丁酸（GABA）的乳酸菌,同时研究其分泌产生的GAD酶学特性,以期为GABA的自动化发酵及GAD的固定化生产提供参考依据。方法通过高效液相色谱分析,筛选到一株高产GABA的乳酸菌,并初步研究其GAD酶学特性。结果从云南传统发酵豆豉中筛选得到高产GA-BA的Lactobacillus plantarum YM-4-3（产量高达5.74 mmol/L,即0.592 g/L）,其最适发酵条件为35℃,MSG含量为3%,初始pH 6.0,静置厌氧（5%CO2）发酵96 h;酶学特性研究结果表明,该菌株由来GAD是一种酸性酶,在酸性条件下稳定,最适反应pH为4.0,最适反应温度40℃,辅因子磷酸吡哆醛的最适浓度为200μmol/L。结论云南传统发酵豆豉可作为筛选具有较强GABA转化能力乳酸菌的资源库,该研究将有助于新型乳酸菌发酵豆豉的研发。     

固定化天冬氨酸酶制备(R)-3-氨基丁酸

从芽孢杆菌Bacillus sp.YM55-1基因组中克隆得到天冬氨酸酶基因,以pET-28a(+)为载体构建天冬氨酸酶基因的表达载体pET-28a(+)-Asp,将天冬氨酸酶基因进行定点突变,在E.coli BL21(DE3)系统中实现了天冬氨酸酶的异源表达。利用重组的天冬氨酸酶,以氨水、(NH_4)_2SO_4为辅料,将底物巴豆酸转化为(R)-3-氨基丁酸。将天冬氨酸酶的工程菌制备成固定化细胞,通过反应条件的优化研究,提高底物的转化率。结果表明:天冬氨酸酶最适pH为9.0,最适反应温度为40℃。在此反应条件下,加入30 g/L固定化细胞,转化22 h,(R)-3-氨基丁酸质量浓度达到220 g/L,对映体过量值e.e._s≥99.95%,底物转化率达到98%,固定化细胞重复使用次数不低于24次。     

微生物法生产γ-癸内酯的初步研究

研究了耶罗威亚酵母(Yarrowia sp.)转化蓖麻油生成γ-癸内酯的过程.根据菌株的生长特性,确定底物蓖麻油的最适加入时间;分批培养菌体转化,γ-癸内酯产量为2.4 g/L;采用转化液接种进行二次转化,γ-癸内酯产量可提高到4.0 g/L;考察了溶氧条件变化对γ-癸内酯积累的影响.     

E.aero高产1.3-丙二醇菌株发酵条件的研究(Ⅱ)

建立了1.3-丙二醇高产菌株(Enterobacter aerogenes简写为E.aero-N-56)1.3-PD厌氧发酵最适pH值、温度、时间、接种量分别为7.0、30℃、48h、9％;在最适发酵条件下,30L发酵罐中E.aero-N-56菌株1.3-PD产量为47.36g/L,生产率为23.68g/L·d。     

拉曼被孢霉F_5发酵生产γ—亚麻酸的研究

对拉曼被孢霉突变株F5发酵生产γ—亚麻酸的最适碳源、氮源、发酵时间及温度、无机盐离子添加、最适碳源浓度及补加碳源时间等发酵条件进行了研究探讨。最适发酵培养基组成为 (g/L) :葡萄糖 1 0 0 ,酵母浸出粉 4 ,蛋白胨 1 ,K2 HPO4 1 ,CaCl2 1× 1 0 - 2 ,MgSO4 5× 1 0 - 2 ,FeSO4 1× 1 0 - 2 ,ZnSO4 7.5× 1 0 - 3,CuSO4 0 .5× 1 0 - 3,MnSO4 2× 1 0 - 3,pH 6.0。培养温度为 2 5℃ ,1 4 0r/min振荡培养 1 0天 ,培养 8天后 (即收获前 2天 )补加 5 %葡萄糖。发酵结果为 :DC 2 4 .5 9g/L ,TL 1 0 .84g/L ,TL/DC 4 4.0 9% ,GLA/TL 1 0 .67% ,GLA产量为 1 1 5 6.63mg/L。GLA产量较初始结果提高 1 5 6.1 5 %。该菌株已达到工业化生产菌株要求     

具有差向选择性还原(R)-6-氰基-5-羟基-3-羰基己酸叔丁酯活性的微生物菌株筛选和鉴定

从土样中分离得到一株具有差向选择性还原(R)-6-氰基-5-羟基-3-羰基己酸叔丁酯活性的微生物菌株ZJB-09225,经生理生化特征鉴定和18S rDNA测序后鉴定为卡里比克毕赤酵母(Pichia caribbic ZJB-09225)。研究结果发现,在最适发酵条件下培养32 h,生物量为8.8 g/L,体积酶活达7.2 U/L;P.caribbic ZJB-09225最适作用温度、最适作用pH值分别为35℃和7.5。在最适的催化条件下,P.caribbic ZJB-09225细胞催化50.0 g/L(R)-6-氰基-5-羟基-3-羰基己酸叔丁酯3 h后,产物6-氰基-(3R,5R)-二羟基己酸叔丁酯得率3.4%,产物d.e.值99.5%以上。     

原生质体紫外诱变选育γ-癸内酯高产菌株

为选育γ-癸内酯高产菌株,以毕赤酵母TT009(Pichia guilliermondiiTT009)为出发菌株进行原生质体紫外诱变,确定原生质体形成和诱变的最佳条件为菌龄16 h,酶解浓度1%,酶解时间50 min,酶解温度28℃,15 W紫外灯于30 cm处照射25 min。经初筛和复筛,得到γ-癸内酯高产菌株M6,利用该菌株进行摇瓶发酵,γ-癸内酯产量达到1.25 g/L,比出发菌株提高了28.8%。     

酿酒酵母by1.1b产D-(-)-扁桃酸脱氢酶的发酵条件优化

对一株产D-(-)-扁桃酸对映选择性脱氢酶的酿酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae sp. strain by1.1b)发酵产酶条件进行了优化。研究各种碳源、氮源及无机盐对产酶的影响, 应用正交试验优化发酵培养基组成, 结果为: 蛋白胨 60 g/L, 麦芽糖 30 g/L, MgSO4 0.5 g/L, ZnSO4 0.01 g/L, KCl 1.0 g/L。优化后酶产量提高了7.9倍(由2.56 U/mL增至20.21 U/mL)。摇瓶培养最佳条件为: 装液量40 %, 发酵pH 6.5, 接种量10 %, 发酵温度30 ℃。考察了细胞生长及产酶的时间进程, 最佳培养时间为25 h。     

酿酒酵母by1.1b产D-(-)-扁桃酸脱氢酶的发酵条件优化

对一株产D-(-)-扁桃酸对映选择性脱氢酶的酿酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae sp.strain by1.1b)发酵产酶条件进行了优化.研究各种碳源、氮源及无机盐对产酶的影响,应用正交试验优化发酵培养基组成,结果为:蛋白胨60 g/L,麦芽糖30 g/L,MgSO4 0.5 g/L,ZnSO4 0.01 g/L,KCl 1.0 g/L.优化后酶产量提高了7.9倍(由2.56 U/mL增至20.21 U/mL).摇瓶培养最佳条件为:装液量40%,发酵pH 6.5,接种量10%,发酵温度30℃.考察了细胞生长及产酶的时间进程,最佳培养时间为25 h.