牦牛源木聚糖酶产生菌的筛选和鉴定

目的以牦牛粪便为样本,筛选并鉴定产木聚糖酶菌株。方法利用碱提取法从玉米芯中提取木聚糖,以自制木聚糖为唯一碳源,从牦牛牛粪中筛选产木聚糖酶细菌,利用16S rDNA基因序列分析鉴定菌种,3,5-二硝基水杨酸法(DNS)测定其产酶能力并分析所产酶的酶学特性。结果筛选获得牦牛源产木聚糖酶类芽胞杆菌,所产木聚糖酶的最适反应条件为50℃、pH 8.0,在pH值为7.0或8.0以及温度50℃条件下,表现出较好的稳定性,Mn~(2+)对酶活力具有显著抑制作用,该菌最佳发酵时间为12 h,酶活最高达到1.2 U/mL。结论该菌所产木聚糖酶能够针对性地降解玉米芯木聚糖,在畜牧业和工业上有一定的应用价值。     

木聚糖酶生产菌Saccharothrix variisporea YJ的筛选、发酵条件及酶学性质研究

以Azo-xylan为底物,利用双层平板法从堆肥中筛选到可降解木聚糖的菌株,16S rRNA测序分析显示该菌株与糖丝菌属（Saccharothrix variisporea）的同源性最高（99.33%）,命名为S. variisporea YJ。研究发现以酵母提取物或(NH₄)₂SO₄作为氮源、甘蔗叶作为碳源、初始pH值 7.0、发酵温度40 ℃、发酵时间5 d时,发酵液中木聚糖酶的酶活性最高。酶学性质研究表明该木聚糖酶的最适反应温度及pH值分别为55 ℃和8.0,在55 ℃以下及pH值 4.0~10.0的范围内保持较高稳定性。Na⁺能有效提高木聚糖酶活性,Mg²⁺和Mn²⁺没有明显影响,Cu²⁺则严重抑制木聚糖酶活性。此外,发酵液还可以直接对天然底物玉米芯进行降解。     

Bacillus pumilus WL-11木聚糖酶A的纯化、鉴定及其底物降解方式

对一株Bacilluspumilus WL_11木聚糖酶的纯化、酶学性质及其底物降解模式进行了研究。经过硫酸铵盐析、CM_Sephadex及SephadexG_75层析分离纯化,获得一种纯化的WL_11木聚糖酶A ,其分子量为26.0kD ,pI值9.5 ,以燕麦木聚糖为底物时的表观Km 值为16.6mg mL ,Vmax值为12.63μmol (min·mg)。木聚糖酶A的pH稳定范围为6 0至10 4 ,最适作用pH范围则在7.2至8.0之间,是耐碱性木聚糖酶;最适作用温度为45℃～55℃,在37℃、45℃以下时该酶热稳定性均较好;50℃保温时,该酶活力的半衰期大约为2h ,在超过50℃的环境下,该酶的热稳定较差,55℃和60℃时的酶活半衰期分别为35min和15min。WL_11木聚糖酶A对来源于燕麦、桦木和榉木的可溶性木聚糖的酶解结果发现,木聚糖酶A对几种不同来源的木聚糖的降解过程并不一致。采用HPLC法分析上述底物的降解产物生成过程发现木聚糖酶A为内切型木聚糖酶,不同底物的降解产物中都无单糖的积累,且三糖的积累量都较高;与禾本科的燕麦木聚糖底物降解不同的是,木聚糖酶A对硬木木聚糖降解形成的五糖的继续降解能力较强。采用TLC法分析了WL-11粗木聚糖酶降解燕麦木聚糖的过程,结果表明燕麦木聚糖能够被WL-11粗木聚糖酶降解生成系列木寡糖,未检出木糖,这说明WL-11主要合成内切型木聚糖酶A,同时发酵液中不含木糖苷酶,适合用来酶法制备低聚木糖。     

纤维素分解混合菌的扩繁条件研究

目的:开发纤维素分解混合菌制剂。方法:以菌数、纤维素酶活性及木聚糖酶活性做为评价指标,对具有开发潜力的菌群进行了培养条件研究。结果:该菌群的最适培养温度为35℃;最适接种量为1%;培养基的初始pH值以7.0-7.5为好;在培养基中添加一定量的FeSO4,有利于菌的生长;适当控制氧气浓度,可以确保混合菌群中纤维素酶产生菌的正常繁殖。结论:获得了纤维素分解混合菌的扩繁条件。     

来源于瘤胃厌氧真菌Neocallimastix frontalis木聚糖酶在毕赤酵母中的表达

厌氧真菌Neocallimastix frontalis是瘤胃中降解木聚糖和纤维素的主要微生物之一,其木聚糖酶具有潜在的应用价值。对来源于Neocallimastix frontalis木聚糖酶基因Xyn11B进行密码子优化;通过全基因合成优化后的木聚糖酶基因Xyn11Bm,构建该基因的酵母表达载体p PIC9K-Xyn11Bm,并在毕赤酵母GS115中诱导表达。摇瓶水平时,重组Xyn11Bm酶活性最高为4 874.8U/m L。在10 L发酵罐中诱导96 h后,重组Xyn11Bm的酶活性为5 139.7 U/m L,菌体湿重和干重达到216.7 g/L和117.3 g/L。酶学性质分析表明,重组Xyn11Bm的最适反应温度为50℃,最适反应p H为5.0。在p H5.0-8.0时该酶具有较好的稳定性,但温度稳定性较差。底物特异性分析表明,重组Xyn11Bm可水解燕麦木聚糖、桦木木聚糖和可溶性木聚糖4-O-Me-D-glucurono-D-xylan,但不降解地衣多糖和大麦β-葡聚糖。结果表明重组Xyn11Bm具有潜在的应用价值。     

Bacillus pumilus阿拉伯呋喃糖苷酶的重组表达及水解木聚糖的研究

从短小芽孢杆菌中克隆阿拉伯呋喃糖苷酶基因xyn43并重组表达,有利于将该酶分离纯化后应用于其他半纤维素多糖的水解。该研究利用E.coli BL21表达系统对实验室克隆到的短小芽孢杆菌的α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶基因xyn43进行重组表达并分析其酶学性质,将重组α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶Xyn43和来源于棒曲霉突变菌株的商业木聚糖酶联合作用于燕麦木聚糖。结果表明:以燕麦木聚糖为底物,重组α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶Xyn43的最适温度为50℃,最适p H为6.0。该酶在p H 5.0~10.0和45~55℃下较稳定。与木聚糖酶单独作用相比,重组Xyn43酶与商业木聚糖酶同时加入以及先用木聚糖酶水解后加入Xyn43酶,水解产物中的还原糖含量分别增加了16%和20%,木糖含量增加了35%和48%。该结果研究结果表明重组Xyn43酶能够和商业木聚糖酶协同降解燕麦木聚糖,提高水解效率,产生更多的木寡糖,阿拉伯糖和木糖。     

Bacillus pumilus WL-11木聚糖酶A的纯化、鉴定及其底物降解方式

对一株BacilluspumilusWL_11木聚糖酶的纯化、酶学性质及其底物降解模式进行了研究。经过硫酸铵盐析、CM_Sephadex及SephadexG_75层析分离纯化,获得一种纯化的WL_11木聚糖酶A ,其分子量为2 6 0kD ,pI值9 5 ,以燕麦木聚糖为底物时的表观Km 值为16 6mg mL ,Vmax值为12 6 3μmol (min·mg)。木聚糖酶A的pH稳定范围为6 0至10 4 ,最适作用pH范围则在7 2至8 0之间,是耐碱性木聚糖酶;最适作用温度为4 5℃～5 5℃,在37℃、4 5℃以下时该酶热稳定性均较好;5 0℃保温时,该酶活力的半衰期大约为2h ,在超过5 0℃的环境下,该酶的热稳定较差,5 5℃和6 0℃时的酶活半衰期分别为35min和15min。WL_11木聚糖酶A对来源于燕麦、桦木和榉木的可溶性木聚糖的酶解结果发现,木聚糖酶A对几种不同来源的木聚糖的降解过程并不一致。采用HPLC法分析上述底物的降解产物生成过程发现木聚糖酶A为内切型木聚糖酶,不同底物的降解产物中都无单糖的积累,且三糖的积累量都较高;与禾本科的燕麦木聚糖底物降解不同的是,木聚糖酶A对硬木木聚糖降解形成的五糖的继续降解能力较强。采用TLC法分析了WL_11粗木聚糖酶降解燕麦木聚糖的过程,结果表明燕麦木聚糖能够被WL_11粗木聚糖酶降解生成系列木寡糖,未检出木糖,这说明WL_11主要合成内切型木聚     

具有高木二糖形成活力的木聚糖酶生产菌株的筛选与产酶培养基的优化

从土样中筛选出一株产木聚糖酶的青霉,该青霉所产木降糖酶具有很高的木二糖形成活力,经鉴定为顶青霉,其木聚糖酶的合成与分泌受木聚糖等木糖苷类物质的诱导,麸皮对其木聚糖酶的合成也有促进作用,优化产酶液体培养主要成分的配比为：麸皮：玉米芯木聚糖：玉米芯粉;蛋白胨（或尿素）＝1：1：1：0．6（0．4）,摇瓶96h达到最大酶活,最高木聚糖酶活达到289．3U／ml,该菌所产木聚糖酶的最适作用条件为45－50度,PH4．4,在PH4．4－8．0范围内稳定。     

真菌分解玉米芯生产低聚木糖的研究

从53种真菌中筛选出3株能分解玉米芯木聚糖并产生低聚木糖的菌株。摇瓶发酵的适当条件为：基质含木聚糖提取物5％,蛋白胨0.1％、尿素0.1%,温度32℃,摇床转速180r／min,培养时间48h,木二糖相对于木聚糖的转化率最高为52．2％;直接用固体玉米芯接种培养所选菌种,加水保温,分解玉米芯中的木聚糖生产低聚木糖,在适宜的条件下木二糖相对于玉米芯的最高转化率为8％。     

高效木聚糖降解酶系定制的新进展与挑战

木聚糖是植物细胞壁中含量最丰富的非纤维素多糖,大约占陆地生物质资源的20%-35%。不同物种来源的木聚糖结构因取代方式不同而具有广泛的异质性,这对生物质资源向生物燃料和其他高值产品高效转化提出了重大挑战。因此,需要开发由不同类型酶组成的最佳混合物以有效糖化木聚糖类底物。但是针对特定类型的底物设计高效降解酶系十分困难,应考虑底物的类型、底物的组成和物理性质、多糖的聚合度以及不同降解酶组分的生化性质等。本文从不同植物木聚糖的结构异质性与合成复杂性方面展示了其抗降解屏障,同时介绍了木聚糖主链降解酶系及侧链降解酶系的多样性以及协同降解作用,综述了复杂生境中微生物种群产生的混合酶系、降解菌株产生的高效酶系,以及基于特定木聚糖底物改造并定制简化高效的酶系统。随着不同种类木聚糖精细结构和木聚糖降解酶底物特异性的深入研究,针对特定底物类型进行绿色高效木聚糖酶系定制,加速木聚糖类底物的降解,从而实现木质纤维素资源的绿色高值化利用。     

耐碱芽胞杆菌木聚糖酶的形成条件及特性

通过碱性选择平板分离到耐碱的芽胞杆菌B－141菌株。该菌在碱性（pH10）条件及木聚糖存在下能产生胞外木聚精酶。该酶最适反应温度为60℃,在60℃以下基本稳定;酶反应的最适pH为3～7,但在碱性条件下稳定,在pH10环境处理60min,仍保持约70％的活性。从TLC分析可知,该酶作用于燕麦木聚糖时,主要产物为大于三体的寡糖。     

一株培菌白蚁后肠木聚糖降解细菌的分离与鉴定

【目的】从培菌白蚁——黄翅大白蚁肠道微生物菌群中分离能降解木聚糖的细菌。【方法】以木聚糖为唯一碳源,利用刚果红染色,根据透明圈大小进行筛选。通过显微形态,革兰氏染色及16S r RNA基因序列分析进行菌株鉴定。二硝基水杨酸(DNS)法测定细菌生长过程中木聚糖酶酶活变化,比较酶活与菌株生长状况的关系。【结果】从黄翅大白蚁肠道中筛选到一株具有较高木聚糖降解活性的革兰氏阳性菌Mb1,16S r RNA基因序列分析表明为类芽孢杆菌属细菌,命名为Paenibacillus sp.Mb1。该菌培养72 h后菌体浓度达到最高,木聚糖酶酶活主要存在于培养液上清中,酶活在对数期增长快,在培养96 h时达到最高值,之后趋于稳定。【结论】从黄翅大白蚁肠道中分离出一株具有较高木聚糖酶活的类芽孢杆菌,可作为产细菌木聚糖酶的潜在优良菌株。     

16S rDNA-RFLP分析六氯苯好氧降解菌群的结构及其多样性

从某化工厂排水沟底泥中取样,经2个月的富集驯化得到六氯苯好氧降解菌群。通过测定该微生物菌群在降解六氯苯过程中累积耗氧量、微生物生长曲线及Cl-浓度的变化,证明在好氧条件下该微生物菌群能够以六氯苯为唯一碳源和能源生长。当培养温度为30℃,pH为7.0时,该菌群能在18d内将无机盐培养基中浓度为4.5mg/L的六氯苯降解55%以上,降解速率达到137.5μg/(L.d)。对降解菌群提取总DNA,选择性扩增细菌16S rDNA片段,建立克隆文库。通过限制性内切酶(限制性内切酶HaeⅢ和RsaⅠ)分析,得到9种不同的谱型,其中3种谱型是主要谱型。对主要谱型的克隆子测序,结果表明,它们分别与Alcaligenes和Azospirillum菌属相似性最高。该菌群在去除环境中难降解的有机氯污染物方面具有应用前景。     

H_2O_2预处理结合微生物发酵提取玉米芯木聚糖的工艺研究

为提高微生物发酵玉米芯提取木聚糖的效率,本研究采用H2O2预处理结合微生物发酵的方法提取玉米芯中的木聚糖,并通过扫描电镜(SEM)从微观结构初步探讨了H2O2预处理提高微生物发酵提取玉米芯木聚糖的原因。其结果表明:利用4%H2O2预处理玉米芯1小时,木聚糖含量可达40. 21±0. 21 mg/g,较未处理组玉米芯中木聚糖含量提高了87. 72%;4%H2O2预处理结合微生物发酵玉米芯,可显著提高木聚糖得率,其含量可达52. 72 mg/g,较未经H2O2预处理组提高了186. 67%;进一步利用响应面法优化微生物发酵经H2O2预处理玉米芯提取木聚糖的工艺,得到了发酵最佳培养基组成为含水量50%、尿素添加量0. 25%、葡萄糖添加量0. 75%,此条件下木聚糖含量达70. 84 mg/g,较未发酵提高了249. 82%;SEM图像显示H2O2预处理使得玉米芯结构变得疏松,微生物发酵结合H2O2预处理后的玉米芯出现较大孔洞,结构变得更为疏松。因此,H2O2预处理可改善玉米芯结构,促进微生物发酵,提高玉米芯木聚糖的提取效率,为玉米芯木聚糖的高效开发利用提供了参考。     

解木聚糖类芽孢杆菌木葡聚糖酶的分离纯化及酶学性质研究

解木聚糖类芽孢杆菌(Paenibacillus xylanilyticus)发酵液经硫酸铵分级沉淀、HiPrep26/10 Desalting柱脱盐、HiPrepDEAE FF16/10阴离子交换柱、HiPrep 16/60 Sephacryl S-100凝胶柱、HiPrep 16/10 Source 30S阳离子交换柱等,最终纯化出单一组分的木葡聚糖酶,经过SDS-PAGE电泳分析,此木葡聚糖酶相对分子量约为39 kD。该菌所产木葡聚糖酶的最适反应温度是50℃,在60℃以下较稳定;最适反应pH是7.0,在pH5.0-10.0范围内酶活力较为稳定。酶的动力学研究显示Km为65 g/L,Vmax为6.49μmol/min,kcat=10.86 s-1。底物特异性研究表明对木葡聚糖具有较高比活力。酶蛋白经质谱分析,比对结果显示与来源于Paenibacillus pabuli的木葡聚糖酶有较高同源性。本研究为首次报道解木聚糖类芽孢杆菌(P.xylanilyticus)产木葡聚糖酶。     

低温木糖苷/阿拉伯呋喃糖苷酶AX543的基因克隆及性质研究

旨在获得在低温条件下具有高催化能力的低温木糖苷酶,并对其进行异源表达研究和酶学性质分析。利用Touch down PCR和TAIL PCR方法,从枝顶孢菌中克隆得到一个序列新颖的GH43家族双功能木糖苷酶/阿拉伯呋喃糖苷酶基因ax543,该酶基因在毕赤酵母中成功表达。酶学性质分析发现重组酶AX543的最适温度为25℃,在15℃和4℃仍有54%和21%的相对酶活;具有木糖苷酶和阿拉伯呋喃糖苷酶活性,并可以降解木二糖、木三糖、桦木木聚糖、榉木木聚糖和小麦阿拉伯木聚糖;可以与木聚糖酶Xyn11-1协同作用,协同度达1.46;具有高木糖/阿拉伯糖耐受性,抑制常数Ki分别为84.78 mmol/L和54.01 mmol/L。     

嗜热真菌耐热木聚糖酶的产酶条件和酶谱分析*

嗜热真菌Thermomyces lanuginosus CBS288.54-M18耐热木聚糖酶的产酶条件和酶谱分析结果表明：玉米芯水不溶木聚糖相对于其它来源木聚糖为最佳碳源,而酵母提取物和蛋白胨作为复合氮源时效果最好。培养基最适初始pH值为7．0,最适培养温度为50℃。在最适条件下发酵所产木聚糖酶活力最高达1.834u／mL。另外,SDS-PAGE和酶谱分析(变性和非变性状态下)结果都表明该菌只产生一种分子量约为26kD的G/11族木聚糖酶。     

厌氧菌群SVY42产酶条件分析及产木聚糖酶菌株的分离鉴定

以美国内华达州大盆地温泉采集样品为材料,富集获得纤维素及半纤维素高效稳定降解厌氧菌群SVY42,以巨菌草、甘蔗渣、废菇筒、羧甲基纤维素钠、滤纸、木聚糖为碳源,分析菌群SVY42产内切葡聚糖酶(CMC酶)、β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶的情况。在此基础上,以木聚糖为底物筛选高产木聚糖酶的菌株。菌群SVY42在以巨菌草作为碳源时的β-葡萄糖苷酶活最高为0.23 U/mL,以木聚糖作为碳源时CMC酶活和木聚糖酶活均为最高,分别为0.31 U/mL和0.35 U/mL。从菌群SVY42中筛选得到1株高产木聚糖酶厌氧菌株SVY42-1,该菌在最适温度41℃和pH 8.0条件下,其木聚糖酶活力为0.26 U/mL,对其进行16S rDNA序列系统进化分析,SVY42-1与已知菌株的最高同源性仅为93.81%,初步鉴定属于新属。     

混合菌群YC-BJ1对有机磷阻燃剂的降解及16S rRNA基因多样性分析

作为阻燃剂,有机磷酸酯广泛应用于工业制品和人类生活用品中,是一种全球性的环境污染物,因其具有特殊的理化性质,自然条件下很难水解。因此,对有机磷酸酯的微生物降解成了当下的研究热点。通过持续逐级富集,从北京某垃圾处理厂渗透液中富集到一个混合菌群(编号为YC-BJ1),并在降解特性、底物谱以及物种组成多样性3个方面对其进行定性鉴定。该菌群能够高效降解磷酸三苯酯(Triphenyl phosphate, TPhP)和磷酸三甲苯酯(Tricresyl phosphate, TCrP),培养4 d能够实现对100 mg/L TPhP和TCrP的基本降解,降解率分别为99.8%和91.9%。降解特性研究发现,该混合菌群具有出色的环境适应能力,能够在较宽的环境条件下(温度15–40℃,pH 5.0–12.0, 0%–4%盐)保持对TPhP的降解能力。底物谱分析发现,混合菌群YC-BJ1能够降解部分含氯有机磷阻燃剂,培养4d,对磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯(Tris(1,3-dichloroisopropyl)phosphate,TDCPP)和磷酸三(2-氯乙基)酯(Tris(2-chloroethyl) phosphate, TCEP)的降解率分别为16.5%和22.0%。16S rRNA基因物种多样性分析发现,混合菌群YC-BJ1中物种丰度最高的3个菌属分别是生丝微菌属Hyphomicrobium (38.80%)、金黄杆菌属Chryseobacterium (17.57%)和鞘氨醇盒菌属Sphingopyxis (17.46%)。与目前已报道的有机磷阻燃剂降解菌和菌群相比,混合菌群在降解效率和环境适应能力方面都具有极大的优势,有较广泛的应用空间。高效降解菌群的富集能够为有机磷阻燃剂的降解及其环境污染生物修复提供微生物资源,并为其降解机理的探索提供支持。     

象白蚁肠道中一个纤维素降解菌群的分离和特性研究

利用滤纸培养基从象白蚁(Nasutitermes sp.)肠道中分离出一个具有纤维素降解能力,能够降解滤纸的混合菌群。在起始pH 6.5,37℃培养条件下培养6d可得到最高的纤维素酶(CMCase和FPase)活性。在优化条件下,混合菌群的滤纸降解率在第15d达到最大值66.3%,显示出较高的滤纸降解效率。酶谱活性染色分析显示,混合菌群在以滤纸为唯一碳源的生长过程中至少表达了8种内切葡聚糖酶和4种木聚糖酶。扫描电镜观察到该混合菌群包含短杆状和球形两种形态的细菌。基于16SrRNA基因的系统发育分析表明,该混合菌群中至少存在两种细菌,分别属于沙雷氏菌属(Serratia)和类芽胞杆菌属(Paenibacillus)。这两种细菌协同降解纤维素的机制值得进一步深入研究。