芽胞杆菌属产α-淀粉酶的研究进展

α-淀粉酶是一种重要的淀粉水解酶,可以从动物、植物或微生物中获得。但应用于工业生产的α-淀粉酶绝大多数来自芽胞杆菌。自α-淀粉酶工业化生产以来,研究人员针对其生产菌株芽胞杆菌进行了一系列的诱变选育和基因工程等分子生物学育种,使得菌种的产酶能力不断得到提高。另外,优化芽胞杆菌发酵培养基及发酵参数也是提高α-淀粉酶工业化生产产量的重要方法。     

固体发酵法生产α—淀粉酶的研究

固体发酵是一种有效的α-淀粉酶的生产方法,它的淀粉酶产酶水平较高,能达1500μ／g,发酵周期60h,发酵培养基为麸皮。     

产α-淀粉酶菌株的分离、鉴定及酶学性质研究

目的:筛选高产α-淀粉酶菌株,为工业生产α-淀粉酶提供储备菌株。方法:利用碘液显色法和摇瓶发酵法,从土壤中筛选产α-淀粉酶菌株;通过菌落形态、菌体特征观察和16S rDNA序列比对对菌种进行鉴定;发酵粗酶液经硫酸铵沉淀、透析脱盐后,对其酶学性质进行初步研究。结果:从土壤中筛选到一株高产α-淀粉酶菌株,枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis XL-15。该菌株所产α-淀粉酶的最适反应温度为50℃,最适作用pH为6.5;Ca2 和Mn2 对酶有激活作用,而Cu2 、Zn2 和EDTA对酶有抑制作用;酶的动力学研究测出米氏常数Km值为1.726mg/mL。结论:该菌株是产α-淀粉酶的较好材料,且具有一定的应用前景。     

中温α-淀粉酶在地衣芽孢杆菌中的异源表达

提高中温α-淀粉酶生产菌株的发酵温度,对减少冷却水消耗降低生产成本有重要意义。本文利用基因删除技术删除了地衣芽孢杆菌CBBD302菌株α-淀粉酶的编码基因(amy L)获得突变株D402。将表达解淀粉芽孢杆菌中温α-淀粉酶基因Ba A的重组质粒p HY-WZX-Ba A转化D402,获得表达中温α-淀粉酶的重组地衣芽孢杆菌D402/p HY-WZX-Ba A。摇瓶发酵实验显示,重组菌最适发酵温度为42℃,比原生产菌株提高8℃,最高产酶水平达到301 U/m L。30 L发酵罐发酵试验,78 h达到最高酶活531 U/m L。重组酶的最适作用温度为60℃,最适作用p H 6.5,在90℃保温20 min可以完全失活,保持了中温α-淀粉酶既能在淀粉糊化温度下保持稳定又便于灭酶的优良性能。     

一株中温淀粉酶菌株的分离鉴定及其产酶条件分析

利用固体淀粉筛选培养基,从安阳市郊区面粉厂附近的土壤里分离筛选出1株产淀粉酶的菌株,编号为MF-3-2.经过菌株形态、革兰氏染色、16S rDNA鉴定及系统进化树分析,初步确定其为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis).摇瓶培养后对其酶学性质研究发现,该菌株淀粉酶的最适温度为65℃,最适pH值为6.0,在pH值4.8～6.0范围内仍能残余70％以上的酶活力.该菌株的最适生长温度为40℃,最适生长pH值为6.5.产酶条件优化结果表明:最适碳源为马铃薯淀粉,最适氮源为豆粕粉,最适碳氮比为1∶15,发酵温度30℃,发酵pH值6.0,装液量10％,种龄10h,接种量5％,转速200 r/min,48 h达到产酶高峰.通过发酵产酶条件优化,其淀粉酶活性达到86.8 U/mL,是优化前的35倍.另外,在酸性条件下还具有较好的活性.因此,该菌株的淀粉酶具有潜在的工业应用前景.     

酸性α-淀粉酶生产菌株的选育的初步研究

从淀粉厂的酸性土壤中筛选得到一株生产酸性α-淀粉酶的野生菌,YX-1。此菌株具有较高的产酶能力,初步鉴定为Bacillus stearothermophilus。YX-1能够生产两种α-淀粉酶,在其发酵过程中具有两个产酶高峰,提取两个产酶期的粗酶EI和EII,经特性分析发现两种酶的最适pH值分别为4.5和5.0,最适温度均为60℃。     

链霉菌A048产几丁质酶最佳发酵工艺研究

将链霉菌A048在完全培养基中培养至对数生长末期,离心洗涤收集菌丝体,然后接种入发酵产酶培养基中,进行二步发酵工艺牛产几丁质酶,几丁质酶活力比一步发酵工艺提高1．1倍,发酵周期共54h,比一步发酵工艺缩短66h;把菌丝体与几丁质粉共固定化,接入发酵产酶培养基中培养36h,几丁质酶活力比一步发酵工艺提高1．8倍,发酵周期缩短54h;在二步发酵工岂中另添加0．4％纤维素,几丁质酶活力可提高4倍,比一步发酵工艺提高10倍,酶活力达18．52U／mL。采用几丁质和纤维索双因子诱导二步发酵工艺可能是链霉菌A048生产几丁质酶的最佳工艺。     

耐低温淀粉酶产生菌Y89微波诱变及发酵工艺

为进一步提高耐低温淀粉酶产生菌的发酵生产水平,以前期筛选得到的1株耐低温兼性厌氧淀粉酶产生菌Y89为出发菌株,对其进行微波诱变处理,通过酶产量及遗传性能稳定检测筛选高活力突变株,并采取单因素优化法对菌株的培养基和培养条件进行优化。获得1株遗传稳定的高活力突变株Y89-11,淀粉酶产量达750.2 U/m L,是原出发菌株的1.94倍。采用单因素实验确定该突变株的最佳发酵条件:最适生长及产酶温度为16℃,最佳产酶时间60 h,最优碳源为可溶性淀粉,氮源为酵母膏,培养基中添加Ca2+可显著提高产酶量。经诱变选育出的突变株Y89-11与原菌株相比产酶量提高了94%,所产淀粉酶为中低温酶,最适反应温度30℃,耐低温效果较好,应用前景广阔。     

枯草杆菌BF-7658α-淀粉酶高产菌株209的选育和投产

以甲基磺酸乙酯(EMS)处理枯草杆菌(Bacillus subtilis)BF-7658的孢子,经过增殖培养,从中分离到209号菌株,其α-淀粉酶摇瓶发酵单位比原生产菌株06-11约高30％;在孢子接种,低浓度发酵,高浓度补料,少加勤补的工艺条件下,投入10,000升、20,000升罐发酵生产α-淀粉酶,发酵单位可增加一倍。     

一株产生淀粉酶杆菌Bacillus sp. GEL-09的筛选、鉴定及发酵条件优化

【背景】生淀粉酶可以水解生淀粉颗粒,在酒精发酵、白酒、黄酒和食醋的生料酿造工业中具有广阔的应用前景。【目的】从自然环境中筛选产生淀粉酶的菌,对其发酵条件及酶性能进行考察,为淀粉生料发酵过程提供优良菌种和酶资源。【方法】取木薯田土壤,经过稀释、热处理、富集培养以及木薯淀粉平板筛选培养基初筛,摇瓶复筛得到产高效降解生淀粉酶的菌株;经过菌落形态、细胞染色观察以及16S rRNA基因序列比对进行鉴定;对筛选菌株的发酵培养基和发酵条件进行优化,并对酶蛋白进行分离纯化和酶学性质分析。【结果】分离到一株具有较高生淀粉酶水解活力的菌株GEL-09,经鉴定为芽胞杆菌Bacillus sp.GEL-09;该菌在最优发酵条件下培养96 h,胞外酶活力达到430.6 U/m L,是优化前的2.8倍;酶学性质分析发现该酶为中温、中性酶,最适温度和p H为50°C和7.0;生淀粉降解能力对比发现,该酶的生淀粉降解能力值为62.3%,显著高于细菌α-淀粉酶、生麦芽糖淀粉酶和甘薯β-淀粉酶对生淀粉的降解能力。【结论】Bacillus sp.GEL-09在生淀粉酶生产方面具有良好的开发应用前景。     

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。     

地衣芽抱杆菌A.4041耐高温α-淀粉酶的研究

地衣芽抱杆菌A.4041是一株产生耐高温α-淀粉酶的突变株。本文研究了A.4041发酵培养基的成份,发现用天然碳源原料产酶优于葡萄塘、乳糖和淀粉。葡萄糖对发酵产酶有一定程度的抑制作用。此外还发现A.4041所产生的耐高温α-淀粉酶的热稳定性与Ca²⁺浓度有关,高浓度氯化钠与淀粉能促进该酶的耐热性。     

链霉菌A048产几丁质酶最佳发酵工艺研究*

将链霉菌A048在完全培养基中培养至对数生长末期,离心洗涤收集菌丝体,然后接种入发酵产酶培养基中,进行二步发酵工艺生产几丁质酶,几丁质酶活力比一步发酵工艺提高1.1倍,发酵周期共54h,比一步发酵工艺缩短66h;把菌丝体与几丁质粉共固定化,接入发酵产酶培养基中培养36h,几丁质酶活力比一步发酵工艺提高1.8倍,发酵周期缩短54h;在二步发酵工艺中另添加0.4%纤维素,几丁质酶活力可提高4倍,比一步发酵工艺提高10倍,酶活力达18.52U/mL。采用几丁质和纤维素双因子诱导二步发酵工艺可能是链霉菌A048生     

棘孢曲霉固态发酵柚皮产柚苷酶及其在柑橘果汁脱苦中的应用

为了建立柚皮固态发酵产柚苷酶的工艺以及阐明其柚苷酶的应用价值,利用棘孢曲霉Aspergillus aculeatus JMUdb058对柚皮进行固态发酵,并研究其产酶特性。采用高效液相色谱法检测酶活力,通过单因素实验方法研究豆饼粉及培养基灭菌对柚苷酶发酵的影响;采用酶活力、还原糖以及生物量的变化解析发酵的动态规律;采用柚皮苷的水解活性表征柚苷酶对柑橘果汁的脱苦效果。结果表明,棘孢曲霉JMUdb058固态发酵柚皮可产生柚苷酶,额外添加豆饼粉可大幅度提高其柚苷酶活力;对培养基进行121℃20min的灭菌将导致柚苷酶活力急剧下降;当培养基组成为5g柚皮粉、0.75g豆饼粉、5.75mL蒸馏水,经30℃发酵8d时,柚苷酶和α-L-鼠李糖苷酶活力分别达到5.81IU/gds和6.08IU/gds;通过对产酶进行动力学拟合,发现柚苷酶和α-L-鼠李糖苷酶主要在棘孢曲霉的对数生长期内合成,它们的积累属于生长关联型;该柚苷酶可高效水解柚汁中的柚皮苷,柚皮苷去除率高达99.6%。因此,柚皮是固态发酵柚苷酶的良好原料,用棘孢曲霉对柚皮进行固态发酵是生产柚苷酶的有效方法。     

嗜热菌Anoxybacillus 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Anoxybacillus 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、Ca~(2+)浓度和Mg~(2+)浓度,对单因素筛选的最佳碳源、氮源、Ca~(2+)和Mg~(2+)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p H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DL4,差异有统计学意义(P0.05)。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Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度均为0.02%,差异有统计学意义(P0.05)。培养基优化结果显示:C源0.1%,N源0.2%,Mg~(2+)0.04%,Ca~(2+)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p H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(P0.05)。结论:培养基的优化及最适的产酶条件能提高嗜热菌Anoxybacillus sp.DL4产淀粉酶能力,Ca~(2+)、Mg~(2+)离子对菌株产淀粉酶有促进作用。     

柚子皮黑曲霉的分离鉴定及产酶特性研究

对柚子皮上自然生长的黑曲霉进行分离鉴定,并探讨其产酶特性。以平板稀释法从柚子皮上分离出一株霉菌菌株,通过观察其形态特征和培养特征,对照《真菌鉴定手册》判定该菌株的种属;采用鉴定培养基法对其产酶特性进行分析。根据柚子皮的成分特性,以干柚子皮为主要原料,该菌为生产菌株,采用固态发酵法探究培养基的成分、柚子皮含量、培养基初始含水量及发酵时间4个因素对纤维素酶活力的影响。结果表明,该菌株为黑曲霉(Aspergillus nige),可产淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、果胶酶;固态发酵培养基中添加柚子皮12g,麸皮0.5 g和(NH_4)_2SO_40.5 g,培养基初始含水量保持在68.5 mL/100 g,培养时间控制在60 h左右时纤维素酶产量较高。     

米曲霉(Aspergillus oryzae)FSO179产α-淀粉酶固体发酵优化的研究

米曲霉(Aspergillus oryzae)FSO179产α-淀粉酶固体发酵优化结果表明:最佳有机碳源为玉米粉,最佳有机氮源为花生饼粉;培养基正交试验表明最佳培养基配方为:花生饼粉20%,玉米粉5%,无机盐为c组配方;初始发酵pH为7.4;最适的发酵温度为33℃;在以上最适条件下固体培养6d,发酵产酶水平可达1300.6u/g,优化结果比初始设计提高了42.9%。该酶酶学特性研究表明:该酶作用的最适温度为55℃;最适作用pH为4.0;Fe2 、Ba2 、Cu2 、Mn2 、Fe3 金属离子对酶具较强抑制作用,而Ca2 对酶具有一定激活作用。     

产耐酸性α-淀粉酶菌株的分离、鉴定、酶学特性研究及发酵培养基的优化

从富含淀粉的土壤中筛选获得多株产耐酸性α-淀粉酶的菌株,将酶活最高的一株经16S rDNA鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),命名为Bacillus subtilis A-7,其所产的耐酸性α-淀粉酶最适温度和pH分别为60℃和4.5。通过单因素筛选及正交试验优化发酵培养基,得到最佳配方为可溶性淀粉2%,蛋白胨2%,CaCl20.07%,Na2HPO40.8%,在此条件下耐酸性α-淀粉酶活力达到221 U/mL,是未优化条件下的2.3倍。     

木薯发酵产丁醇的研究

对丙酮丁醇梭菌发酵木薯产溶剂进行研究,分别考察了N源、木薯含量、酶处理条件和培养基pH对发酵产丁醇的影响。结果表明：最佳的产丁醇发酵培养基为木薯粉120g／L,乙酸铵6g／L;木薯粉先用高温淀粉酶按酶量20U／g、90℃水解60min,再糊化30min;发酵初始pH为6．0,发酵96h。在此条件下,5L发酵罐中丁醇产量达到13．5g／L,总溶剂达到22．8g／L。     

糖化酶生产工艺的改进

在前面研究的基础上,仍采用黑曲霉突变株ＷＭＣ－１５为产酶菌株,对糖化生产和提取工艺进行了较大的改进,提高了菌株的产酶缩短了发酵时间,提高回收率,大幅度降离糖化酶的生产成本,按最佳的培养基配方和发酵工艺条件,采用突变株ＷＭＣ－１５仅发酵９６小时左右,酶活力可达２５,０００ｕ／ｍｌ以上,对提高我国的糖化酶活力及设备利用率都具有现实意义。