淀粉酶产生菌的筛选、鉴定及其发酵条件优化

[背景]淀粉酶可以水解淀粉,在淀粉制糖、白酒、黄酒、啤酒和食醋等食品发酵行业有着广泛的应用.[目的]从高温酒曲中筛选获得产淀粉酶的芽孢杆菌属菌株,并对其进行分类鉴定和产淀粉酶发酵条件优化,为发酵过程提供优良的淀粉酶资源.[方法]取高温酒曲,经过富集培养和可溶性淀粉平板筛选培养基初筛,摇瓶复筛得到高产淀粉酶的菌株;通过菌...     

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。     

对我国酶制剂产业发展的思考

酶的利用已有几千年的历史.在古代,人们在酿造、鞣革和奶酪的制造中,就自觉和不自觉地利用酶来制造和加工产品.1897年,Buchner发现了蔗糖转化酶的转化作用,最终使糖生产出酒精.至今已过去了一个多世纪.20世纪40年代,日本第一个实现了α-淀粉酶的工业化生产.中国的第一个酶制剂厂是1965年在无锡建立的无锡酶制剂厂.中国科学院微生物研究所也几乎于同时代建立了我国第一个专业化的酶工程研究室.半个世纪来,我国的酶制剂产业从无到有,由小到大,迅速发展.产量从当初的几百吨,发展到现在的近80万吨,品种从当初只有一种淀粉酶,到现在二十几个品种,应用领域也从当初的淀粉和纺织等少数领域,发展到现在涉及食品工业、饲料工业、纺织工业、造纸工业、皮革工业、医药工业、洗涤剂工业、化工工业、酿造工业、环保工业、淀粉糖工业等十几个行业.     

酶制剂在淀粉生产和淀粉加工上的应用

本文简单回顾了淀粉生产和应用的历史,讨论了不同酶制剂在淀粉生产和淀粉深加工生产淀粉糖上的应用,以及酶制剂的使用对生产过程中的效率和产品质量的影响。指出使用好的酶制剂,把酶制剂用好对企业提高竞争力,可持续发展有重要意义。同时也展望了未来酶制剂在淀粉制造和淀粉糖生产中的发展。     

解淀粉乳酸细菌在L-乳酸发酵生产中的应用

对解淀粉乳酸细菌及其产生的淀粉酶和发酵工艺等方面的国内外研究现状进行了综述。解淀粉乳酸细菌具有分泌淀粉酶的能力,可免去原料水解处理工序直接发酵淀粉质原料生产乳酸,可以简化生产工艺,并可节约设备投资,进而降低生产成本。解淀粉乳酸细菌主要分离自传统发酵食品,也可从有机废弃物和厨余垃圾中分离得到。介绍了解淀粉乳酸细菌直接利用淀粉质原料的机理,比较了解淀粉乳酸菌发酵生产L-乳酸的工艺。提出通过诱变育种和基因工程育种等方法获得更加高效的解淀粉乳酸细菌,并结合先进的发酵、分离技术来提高乳酸生产效率。     

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。     

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。     

α-淀粉酶基因研究进展

a-淀粉酶作为一种有效的水解剂普遍应用于食 品、酿造、轻纺和造纸等工业中,是目前生产及销售量 最大的酶制剂之一。用传统的诱变法筛选高产淀粉酶 菌株以提高淀粉酶活性是有限的,远不能满足生产之 需求。如何用遗传工程的手段构建新的淀粉酶产生 菌,提高淀粉酶活性,是迫切需要解决的问题。     

日本育成葡糖淀粉酶重组酵母菌

1986年在大阪召开的大阪发酵工程学年会上,三得利啤酒公司应用微生物研究所和酒类研究所发表了一项研究成果。用DNA组入染色体的方法选育成功稳定的基因重组酵母菌。将根霉的葡糖淀粉酶基因组入乙醇发酵能力接近于生产菌的酵母菌中,使其分泌产生葡糖淀粉酶,而无需加热处理(无蒸煮)就能由淀粉产生13％以上的乙醇。特别在用木薯淀粉为原料时分解率很高。转化为乙醇的产率与现行工业生产法相同。为使染色体中重组性能稳定,从小瓶到大容器重组体经数十代仍可稳定产生葡糖淀粉酶。 此重组体有可能在良好的通用发酵罐中实现工业化。该公司已实现用根霉的葡糖淀粉酶进行淀粉的无蒸煮乙醇生产,这种方法由淀粉产乙醇的能耗量约减少了三成。     

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。     

木薯淀粉原料生料酒精发酵的研究

利用木薯淀粉原料生料酒精发酵,对影响其发酵的主要因素进行单因素和正交试验,确定其发酵温度、pH值、料水比和发酵剂及氮磷添加量等最佳的工艺条件,结果表明:在木薯淀粉中添加占原料重0.4% 的尿素和0.2%的磷酸氢二钾、0.7% 的生料酒精发酵剂以及在料水比1:4、起始pH6.0、35℃条件下发酵5～6d,原料淀粉利用率和酒精产率分别达到85.3% 和48.4%.     

一株高产淀粉酶的解淀粉芽胞杆菌的分离鉴定及其产酶条件优化

目的从土壤中分离产淀粉酶相对较高的菌株,并对其产酶条件进行优化,以期获得更经济、易得的高活力淀粉酶。方法用平板稀释涂布法分别从温州及其周边地区多个淀粉含量高的土壤、污水中采集的样品中筛选产淀粉酶菌株,通过菌落形态、生理生化反应和16S rDNA序列比对对菌株进行鉴定;并从碳源、氮源、离子浓度及紫外诱变等产酶条件对高产淀粉酶菌株进行优化;利用碘-淀粉法等对粗酶液酶学性质进行初步研究。结果从采集到的26个样品中共筛选到19株酶活较高、产酶稳定的野生型菌株。其中编号为Z19的菌株酶活最高,达到351.78 U/mL。经形态和生理生化鉴定,结合16S rDNA序列分析,将该菌株鉴定为解淀粉芽胞杆菌。对菌株Z19的液体发酵条件研究表明,最佳条件为玉米粉1.0%,明胶1.5%,淀粉含量0.5%,NaCl 0.5%,pH7.0,发酵温度37℃,72 h,酶活达到1 360.92 U/mL;在固体培养基上,直接用麸皮,接种量为0.1%,含水量为60%,pH7.0,120 h时,酶活达到1 504.2 U/mL。其最适酶反应pH为6.5,反应温度55~60℃,底物浓度为0.5%。结论从土壤中分离得到了产淀粉酶相对较高的解淀粉芽胞杆菌Z19菌株,产酶条件适用于工业生产,具有一定的应用前景。     

甘薯淀粉废水发酵生产微生物油脂的研究

研究了废水预处理方式及添加营养因子对产油菌株FR在甘薯淀粉废水中生长、产油及COD去除的影响。发现不经稀释的废水发酵效果优于稀释后的效果,采用淀粉酶液化处理、添加碳氮比、添加Mn2 均能够促进菌株FR生长、产油和COD去除,淀粉酶液化处理后的产油率可达45.3%,淀粉酶和糖化酶先后处理后的COD去除率可达66.3%。Mg2 的加入可以提高生物量。     

利用淀粉直接发酵生产肌苷菌株的构建

以肌苷生产菌枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)TF_2为受体菌,利用质粒DNA的原生质体转化法,将携带糖化型α-淀粉酶基因的重组质粒pBX96导入肌苷产生菌TF_2中,转化频率为5.7×10^(-6),获得一株能以淀粉为碳源生产肌苷的转化子T140(pBX96),该工程菌株能在以淀粉为碳源的培养基上平均积累肌苷4.64g/L,经过92代,质粒自发丢失率为0.78％。培养48h后,工程菌株的糖化型α—淀粉酶活力为受体菌的7.79倍。并对工程菌株TI40(pBX96)的发酵条件做了初步摸索。     

高效表达淀粉酶Bacillus koreensis的培养基响应面优化

为降低烟叶中的淀粉含量,提高烟叶的可用性,从云南马龙C3F-2014烟叶表面筛选出一株高产淀粉酶的细菌,经16sRNA测序鉴定为 Bacillus koreensis 。本研究利用响应面法优化 Bacillus koreensis 的培养基提高了其表达淀粉酶的产量。首先,单因素优化试验表明培养基的最优碳源、氮源和金属离子分别为淀粉、蛋白胨和Ca2+,培养条件单因素试验表明 Bacillus koreensis 最适初始pH、最适温度和最适接种量分别为pH8.0、37 ℃和3%。利用Box-Behnken中心组合设计对可溶性淀粉、蛋白胨、Ca2+设计三因素三水平实验,通过响应面回归分析,得到模型预测的最优培养基条件。在18.74 g/L可溶性淀粉,21.56 g/L蛋白胨,0.52 g/L CaCl2的培养基条件下 Bacillus koreensis 产淀粉酶最高。验证试验得到的淀粉酶活力达到959.39±22.34 U/mL,与模型的预测值相近,比未优化前提高了69.76%。本研究结果为烟草天然源淀粉酶处理烟叶,提高烟叶品质的工业化应用提供了基础。     

碱性淀粉酶的发酵生产及其应用研究进展

碱性淀粉酶是诸多碱性酶中的一种,指的是其最适稳定及反应pH值在碱性范围内,在碱性环境中可以保持稳定且可高效催化降解淀粉。碱性淀粉酶在纺织、洗涤剂、医药、食品等领域具有广泛应用。利用嗜碱微生物可以生产碱性淀粉酶。以下综述了碱性淀粉酶的发酵生产及其应用的研究进展。     

四种羊肚菌在固体发酵条件下的菌丝生物量和降解淀粉作用

本文对4种羊肚菌在固体发酵条件下的菌丝生物量和降解淀粉作用进行了研究,结果表明：羊肚菌(Morchella esculenta)、尖顶羊肚菌(M conica)、黑脉羊肚菌(M angusticeps)和皱柄羊肚菌(M. crassipes)在玉米粉培养基或马铃薯粉培养基上进行固体发酵时,菌丝生物量之间无显著差异;但a-淀粉酶活力、淀粉降解率差异显著。4种羊肚菌中,尖顶羊肚菌的降解淀粉能力最强。在培养基中添加Ca²⁺和氮源以及将发酵时间从15天延长到25天均能显著提高羊肚菌的菌丝生物量、a-淀粉酶活力和淀粉降解率。在添加10％黄豆粉、0.1％Ca(Cl)₂25℃发酵25天的玉米粉和马铃薯粉的发酵产物中,尖顶羊肚菌对玉米淀粉的降解率可达到74.2％,对马铃薯淀粉的降解率可达到79.8％。     

坚强芽孢杆菌β-淀粉酶基因的核苷酸序列分析

淀粉水解酶广泛用于淀粉加工业中,何秉旺等在选育产耐热β-淀粉酶菌株中得到一株坚强芽孢杆菌（Bacillusfirmus）725,该菌株产生的淀粉酶有较好的热稳定性,水解淀粉的主要产物为麦芽糖。自然菌株产生的淀粉酶往往是多种淀粉酶的混合,为进一步研究该菌株产生的淀粉酶的性质和在工业上应用的可能性,分离了三个淀粉酶基因,在大肠杆菌中克隆和表达[1]。其中重组质粒pBA150产生的淀粉酶的淀粉水解产物主要是麦芽糖［1］。β-淀粉酶（EC.3．2.1．2）水解淀粉的主要产物是麦芽糖,工业上可用于生产高麦芽糖浆,近年来又有β-淀粉酶用于啤酒工业的报道[2]。本文报道重组质粒pBA150的β-淀粉酶基因的序列分析及推导出的氨基酸序列同己知β-淀粉酶的氨基酸序列比较。     

坚强芽孢杆菌β-淀粉酶基因的核苷酸序列分析

淀粉水解酶广泛用于淀粉加工业中,何秉旺等在选育产耐热β-淀粉酶菌株中得到一株坚强芽孢杆菌（Bacillusfirmus）725,该菌株产生的淀粉酶有较好的热稳定性,水解淀粉的主要产物为麦芽糖。自然菌株产生的淀粉酶往往是多种淀粉酶的混合,为进一步研究该菌株产生的淀粉酶的性质和在工业上应用的可能性,分离了三个淀粉酶基因,在大肠杆菌中克隆和表达[1]。其中重组质粒pBA150产生的淀粉酶的淀粉水解产物主要是麦芽糖［1］。Β-淀粉酶（EC.3．2.1．2）水解淀粉的主要产物是麦芽糖,工业上可用于生产高麦芽糖浆,近年来又有β-淀粉酶用于啤酒工业的报道[2]。本文报道重组质粒pBA150的β-淀粉酶基因的序列分析及推导出的氨基酸序列同己知β-淀粉酶的氨基酸序列比较。     

通过同源介导a-淀粉酶基因扩增改良地衣芽孢杆菌a-淀粉酶生产菌株

地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶(BLA)是淀粉水解与生物加工过程中重要关键酶制剂之一。为了进一步提高地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶生产菌株的生产性能,本研究构建了一种含有地衣芽孢杆菌高温α-淀粉酶编码基因amyL的整合性重组质粒pBL-amyL。将重组质粒pBL-amyL转化入BLA工业生产菌株BacilluslicheniformisB0204,再在卡那霉素存在下介导其B.licheniformisB0204染色体中的同源整合与高温α-淀粉酶编码基因amyL的扩增,由此获得了携带多个amyL拷贝的转化子。对转化子的amyL拷贝数及其BLA发酵水平分别用荧光实时定量PCR及摇瓶发酵试验进行评价与鉴定。与出发菌株B0204相比,含2～5倍amyL拷贝数的重组菌的BLA的合成水平显著提高。其中,重组菌REBL18生产BLA的水平提高了89.2%。