β-呋喃果糖苷酶的固定化及其在低聚乳果糖合成中的应用

【目的】探索适宜的树脂作为载体固定β-呋喃果糖苷酶,并研究该固定化酶催化合成低聚乳果糖。【方法】选择9种大孔吸附树脂和碱性离子交换树脂固定β-呋喃果糖苷酶,筛选固定化效果较好的树脂作为载体。用聚乙烯亚胺(PEI)修饰得到PEI-树脂,采用吸附法将酶固定于PEI-树脂上,并对固定化条件进行优化。考察固定化酶的重复使用稳定性及其催化合成低聚乳果糖的能力。【结果】通过筛选发现大孔阴离子交换树脂D311固定化效果较好,经过PEI修饰后,D311固定化效果显著提高。用PEI修饰的载体PEI-D311固定果糖苷酶,最优固定化条件为:PEI浓度2%,加酶量103 U/g,吸附温度25°C,吸附p H 6.0-8.0,吸附时间8 h。最优条件下固定化酶活达57 U/g,酶活回收率达55.3%。用固定化酶催化水解1 mol/L蔗糖,重复利用15批载体酶活没有明显降低。用固定化酶催化合成低聚乳果糖,8 h内低聚乳果糖产量最高达到137 g/L。【结论】PEI-D311固定的果糖苷酶具有较好的重复使用稳定性及较高的低聚乳果糖合成能力,这为固定化酶法生产低聚乳果糖研究奠定了基础。     

霉豆腐发酵前后蛋白质氨基酸组成的变化

本文报道以化学分析法测定霉豆腐和豆腐蛋白质水解物18种氨基酸组成和含量;实验结果表明:霉豆腐蛋白质水解物18种氯基酸的含量都普遍比豆腐高得多。每100g豆腐蛋白质所含18种氨基酸总量为76.67g,而霉豆腐蛋白质则为91.97g,提高20%。豆腐蛋白质限制性氨基酸苯丙氨酸和酪氨酸的含量为0.44g+0.00g;而发酵成为霉豆腐,这两种氨基酸的含量为2.13g+1.5g,增加7.25倍。从而使霉豆腐蛋白质利用率(即营养价值)也相应提高了许多倍,与以前生物学测定法结果基本上一致。     

L-苯丙氨酸生产的代谢工程研究

L-苯丙氨酸是一种重要的食品和医药中间体。工业上一般采用酶法和发酵法来生产L-苯丙氨酸。代谢工程的兴起,使得更加理性的改造菌株成为可能,这更加促进了发酵法的广泛应用。主要介绍了代谢工程在L-苯丙氨酸生产菌的改造中的应用情况,其中涉及苯丙氨酸生物合成途径中相关基因及其酶的调控、中央代谢途径的改造和芳香族氨基酸生物合成支路的修饰。并探讨了将来的发展前景。     

烷烃溶剂对耐有机溶剂极端微生物地衣芽孢杆菌YP1产胞外蛋白酶的影响

考察了添加5％(V/V)浓度的正庚烷、正辛烷、正癸烷、十二烷、十四烷、十六烷等烷烃溶剂对耐有机溶剂极端微生物地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)YP1的生长及产胞外蛋白酶的影响。结果表明5％(V/V)浓度的各种烷烃溶剂对YP1蛋白酶的稳定性及菌体生物量均无显著影响, 正庚烷、正辛烷、正癸烷等溶剂显著抑制YP1产蛋白酶, 而十二烷、十四烷、十六烷能提高YP1产蛋白酶1倍以上。发酵液中十四烷的浓度(1％－8％, V/V)与蛋白酶的活力呈正相关性, 添加十四烷后发酵过程中蛋白酶活力的显著增加出现在菌体生长的对数后期。培养过程中添加十四烷能导致YP1菌体形态显著变小。首次报道了烷烃溶剂对极端微生物产蛋白酶的影响。     

利用指数流加补料高密度发酵产β-呋喃果糖苷酶重组大肠杆菌

【目的】对重组大肠杆菌BL21(DE3)/pET22b-β-ffase进行高密度发酵产β-呋喃果糖苷酶工艺研究。【方法】比较溶氧反馈补料和指数流加补料对重组菌发酵产酶的影响,对不同比生长速率和诱导时机进行优化。【结果】确定了双阶段指数流加过程中重组菌生长的比生长速率,分别控制诱导前期比生长速率为0.20 h~(-1),诱导后期比生长速率为0.13 h~(-1),诱导时机为指数中期。获得细胞干重约为51 g/L,最高酶活达到1.79×10~5 U/L,单位菌体产酶量为3 510 U/g,单位产酶速率达到3.58×10~4 U/(L·h),生物量、单位菌体产酶量和产酶速率分别是指数流加未优化前的1.8、1.7和3.0倍。【结论】双阶段指数流加补料工艺能有效提高β-呋喃果糖苷酶的产酶量,为β-呋喃果糖苷酶的进一步工业化奠定基础。     

耐有机溶剂蛋白酶产生菌Bacillus cereusWQ9—2发酵条件及酶学性质

以蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus WQ9—2为产耐有机溶剂蛋白酶的出发菌株,对其产酶条件进行优化并初步研究了其酶学性质。在单因素实验基础上,通过中心复合实验确定了产酶的最佳发酵条件为酵母粉8g/L,葡萄糖17g/L,KH2P040．5g／L,无水MgS040．3g／L,CaCl20．5g／L,NaCl1．0g/L;pH7．5。实验中发现采用低温发酵能大大缩短菌体产酶周期;通过优化发酵时间由最初84h缩短到48h,最高比酶活为3921U／mL。金属离子螯合剂1,10菲罗啉（1,10-phenanthroline）、乙二胺四乙酸（EDTA）对该酶有较强的抑制作用,表明该酶可能为金属蛋白酶;Ca2＋对该酶的活力及热稳定性有显著提高作用。     

木质纤维素酸解副产物对D-乳酸生产菌Sporolactobacillus sp.Y2-8生长及发酵的影响

选择乙酸根、糠醛、5-羟甲基糠醛、苯酚、香草酸和丁香醛等6种典型木质纤维素酸解副产物,考察它们对D-乳酸生产菌Sporolactobacillus sp.Y2-8生长及发酵的影响。实验结果表明:酚类物质抑制作用最强烈,0.25 g/L丁香醛已经完全抑制了菌体的生长和D-乳酸的发酵;苯酚和香草酸在低浓度(≤1.0 g/L)时抑制作用较小,但质量浓度达到3 g/L时对D-乳酸产量的抑制率分别为99%和70%;3 g/L糠醛和5-羟甲基糠醛对产物的抑制率分别为60%与20%,抑制作用小于酚类;乙酸根的影响最小,10 g/L的乙酸钠对菌体的生长和发酵几乎无抑制作用;当抑制物混合时,存在着相互促进作用,抑制作用更强烈。     

内陆土壤冷适应细菌的筛选分类与细胞膜脂肪酸的适冷机制

嗜冷菌及耐冷菌是冷适应酶及生物活性物质的重要资源。本研究从内陆土壤筛得33株冷适应细菌,包括6株革兰氏阳性菌与27株革兰氏阴性菌。通过细胞膜脂肪酸分析表明,革兰氏阳性菌的膜脂肪酸主要为分支脂肪酸,推测分支结构是阳性菌膜脂的主要适冷机制。革兰氏阴性菌呈现了不饱和、分支、短链等多样的膜脂适冷调节方式。根据脂肪酸组分的多样性,选择并鉴定了17株嗜冷及耐冷菌分布在11个属中,细胞膜脂肪酸组成的变化规律与细菌16SrRNA的进化分布高度一致。研究还表明同为不饱和脂肪酸为主的革兰氏阴性菌呈现了不同的适冷机理。相关研究不仅阐述了冷适应细菌的细胞膜脂肪酸的适应机制,而且为相关适冷酶源的开发利用提供了宝贵的资源。     

基于生产工艺管理的生物工程综合性实验设计

生物工程综合性实验课程以企业人才需求为导向,解决实际生产过程中的复杂工程问题为教学目标,利用两步酶转化法制备L-天冬氨酸和L-丙氨酸的工艺路线,结合生物工程专业生产工艺管理的特点,借鉴生产企业现场管理经验,实施四班三运转的实验运行方式。成绩考核加入交接班总结评价与团队协作评价,该课程设置了包含多门专业核心课程原理、方法与实验技术和企业生产管理模式的新型生物工程综合性实验教学内容,并通过教学实践,持续改进,形成完整的实验教学过程与考核机制。生物工程综合性实验课程取得了良好的教学效果,促进了生物工程专业实验教学的发展。