产脱毛酶工程菌的发酵优化及对制革废弃物的利用研究

酶法脱毛是制革及纺织工业清洁化生产的关键环节,为提高枯草工程菌株WB800N/p HT43-npr产脱毛用中性蛋白酶(JW-3脱毛酶)的发酵水平,在单因素试验的基础上,采用4因素3水平的响应面分析法,对产酶培养基进行优化,同时对酶法回收制革中废弃的兔尾绒毛进行研究。结果表明工程菌株产酶的最佳培养基为:玉米粉23.00 g/L,蛋白胨26.00 g/L,Mn SO42.10 mg/L,Ca Cl20.13 g/L,在37℃,200 r/min的培养条件下,蛋白酶发酵活力可达990.12 U/m L。对兔尾脱毛试验表明JW-3脱毛酶能够全部脱掉兔尾绒毛,脱毛总用时较1398、2709蛋白酶短;JW-3脱毛酶处理兔毛纤维的显微结构与对照无明显区别,且能增加兔毛纤维鳞片的摩擦系数,从而降低兔绒织品的掉毛率。本研究为纺织工业中动物毛发的清洁化生产及制革工业废弃动物毛发的再利用提供了技术参考。     

芽孢杆菌N1碱性蛋白酶的克隆表达及酶学性质

【背景】蛋白酶广泛应用于制革行业中,酶法脱毛对环境污染较小,但蛋白酶对化学试剂的不稳定性及胶原降解活性限制了其工业应用。【目的】克隆芽孢杆菌(Bacillussp.)N1基因组的碱性蛋白酶基因,实现其在大肠杆菌中的异源表达,并对重组酶酶学性质及脱毛作用进行研究。【方法】利用基因组文库法克隆获得蛋白酶基因aprG,构建重组大肠杆菌(Escherichiacoli)BL21(DE3)pLysS/pET-28a-aprG。异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达该重组酶,以福林酚显色法对其酶学性质进行研究,并将AprG作用于羊皮、兔皮和羽毛。【结果】克隆得到蛋白酶基因aprG,并实现其在大肠杆菌中的表达。重组酶AprG最适反应温度为50°C,最适反应pH为10.0。各种金属离子对AprG活性影响较小,且AprG对表面活性剂和氧化剂、还原剂的耐受性较强。底物特异性分析表明,该酶胶原活性较低。AprG对羊皮和兔皮作用显著,且降解羽毛效果明显。【结论】蛋白酶AprG在制革行业中具有良好的应用前景。     

AS 1398蛋白酶对各种不同蛋白底物特异性的研究

AS1398中性蛋白酶,主要用于皮革脱毛。胶原蛋白酶、弹性蛋白酶、糖苷酶是酶法生皮脱毛中所涉及到的最主要的蛋白水解酶。在目前的实际应用中,一般以Folin单位计量使用。对未经处理而合有多种酶的粗粉来说,是不易得到理想的试验结果的。本文报道以AS1398中性蛋白酶为材料,通过硫酸铵盐析的各组分对不同底物作用表现的活力的结果。     

土壤中高产蛋白酶菌株产酶条件及酶学性质

【背景】微生物蛋白酶已经成为工业用蛋白酶的主要来源,筛选具有特殊环境适应性的微生物成为生物酶资源的开发热点。【目的】通过对青藏高原土壤微生物产蛋白酶菌株的筛选、优化及相关特性研究,寻找新的蛋白酶资源,为高原菌种资源利用提供科学依据。【方法】采用形态学和分子生物学对筛选菌株进行菌种鉴定,利用单因素试验和正交试验对菌株进行发酵条件优化及酶学性质的探究。【结果】筛选出一株高产蛋白酶菌株XC2,经鉴定菌株XC2为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。XC2最优产酶条件:可溶性淀粉4.0%,牛肉膏1.0%,K~+0.6%,培养温度34°C、初始pH 7.0、接种量2.0%的条件下200 r/min振荡培养13 h,所产蛋白酶活力最高为638.5 U/mL。XC2所产蛋白酶最适反应温度60°C,最适pH9.0;40-50°C、pH8.0-10.0条件下酶活稳定性较高;Mn~(2+)对酶活力有明显激活作用,而Zn~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(2+)、Fe3+对酶活力有明显抑制作用。【结论】枯草芽孢杆菌XC2有较强的产碱性蛋白酶的能力,具有较好的应用前景。     

地衣芽孢杆菌TG116胞外蛋白酶产酶条件与酶学性质

【背景】从独角莲中分离得到的地衣芽孢杆菌TG116是一株对植物病原菌具有广谱抗性作用的生防菌株。【目的】优化TG116的产酶条件并探索其酶学性质,进一步了解其抗菌机制。【方法】采用Folin-Phenol显色法与响应曲面法,优化菌株TG116的产酶条件并研究其蛋白酶的酶学性质。【结果】菌株TG116产酶最适条件为:温度40.83°C,p H 8.01,发酵时间53.74 h,增加通气量可以显著提高酶活力。按照优化后的条件培养48 h后,上清液蛋白酶活力从57.46 U/mL达到了254.07 U/mL。酶学性质研究表明:该酶为碱性蛋白酶,最适反应pH为8.5,最适反应温度为50°C,具有良好的温度和pH稳定性,EDTA对酶活具有强烈的抑制作用,金属离子Mg~(2+)、Ca~(2+)、Na~+、Co~(2+)、K~+等对酶活也具有一定的抑制作用。【结论】菌株TG116具有良好的p H与温度稳定性,在实际应用中蛋白酶不易失活,可以分解真菌的细胞壁蛋白成分,破坏细胞壁结构,从而抑制甚至杀死病原菌,达到抗菌作用。     

聚乙二醇对菠萝蛋白酶的化学修饰

方法:用琥珀酸酐法活化的聚乙二醇对菠萝蛋白酶进行化学修饰,得到菠萝蛋白酶的修饰酶,对比研究三种菠萝蛋白酶:修饰酶、混合酶、天然酶的热稳定性及酸碱稳定性,考察金属离子对三种菠萝蛋白酶的影响。结果:当在55℃水浴保温100min后天然酶活力只保留20%,混合酶活力保留37%,修饰酶活力保留58%;在pH3.0-4.5及pH6.0-7.0的条件下,修饰酶活力高于天然酶活力。当Ca2 的浓度达到0.05mg/mL时,修饰酶的活力高达257.66%;当Mg2 的浓度达到0.035mg/mL时,修饰酶的活力高达147.25%。一价离子Na 对三种菠萝蛋白酶无明显影响。结论:修饰的菠萝蛋白酶对温度和pH值的稳定性均比天然酶有很大程度的提高。混合酶的活力介于天然酶和修饰酶之间说明聚乙二醇对菠萝蛋白酶有一定的保护作用。二价离子Ca2 、Mg2 对三种菠萝蛋白酶活力均有不同程度的激活作用。     

双酶法制备螺旋藻多肽的工艺研究

选用碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶结合的双酶法对螺旋藻蛋白进行水解。其中,对木瓜蛋白酶水解螺旋藻蛋白的工艺进行优化。以水解度为指标,研究了酶解时间、酶与底物比、pH和酶解温度4种因素对酶解反应的影响。在此基础上设计了3因素(加酶量、酶解温度和pH)3水平的响应面试验。结果表明碱性蛋白酶水解螺旋藻蛋白的最佳酶解条件为:加酶量4300 U/g,pH 7.0,酶解温度55℃,酶解时间160 min;木瓜蛋白酶的最佳酶解条件为:酶底比为4.5%,酶解温度60℃,pH 6.5,酶解时间210 min。利用碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶结合的双酶法制得的多肽水解度可达32.90%,与单酶法相比,水解度明显提高。     

短小芽孢杆菌209碱性蛋白酶高产菌株260-52的选育和投产

短小芽孢杆菌(Bacillus Pumilis)209原系河南省皮革研究所筛选获得的芽孢杆菌碱性蛋白酶高产菌株,该菌株所产酶制剂已成功地用于黄牛正面革酶法脱毛和山羊正面革酶法脱毛。另据文献报道,该菌种所产碱性蛋白酶的性质与用于加酶洗涤剂的地衣形芽孢杆菌(B.licheniformis)产生的碱性蛋白酶性质相同,同属卡尔斯伯型芽孢杆菌蛋白酶,所以可以作为洗涤剂用酶。因此,209碱性蛋白酶是一种有发展前途的酶制剂。     

制革醛鞣固体废弃物的酶法资源化利用

为建立毛皮制革产生固体废弃物的清洁化、资源化利用工艺,采用JW酶制剂对兔毛皮甲醛鞣制固废进行酶解处理,并对酶解产物的工农业用途进行评估。结果表明,固废中的皮块能够被JW-4酶制剂完全水解。皮块水解后回收的毛纤维经检测其长度优于刀剪工艺,断裂强度、伸长率与原始纤维相当。酶解液中含大量小分子的多肽和氨基酸,氨基酸浓度为5.23%,游离甲醛含量为37.34 mg/kg,重金属含量低于氨基酸肥料标准;将酶解液培养小麦种子后,能够促进小麦提前1 d生根,培养6 d的植株鲜重要优于对照。用清洁产品处理制革固废,不仅避免二次污染,还可对固废进行资源化利用。     

产中性纤维素酶耐碱芽孢杆菌的筛选及酶学性质研究

采用CMC碱性平板筛选方法,从造纸厂碱性淤泥中获得产中性纤维素酶的耐碱枯草芽孢杆菌C3004。根据其形态特征、生理生化特性和16S rRNA序列分析鉴定该菌株为枯草芽孢杆菌,并命名为Bacillus subtilis C3004。液体摇瓶培养24 h产生CMC酶活力达46.6 U/mL。酶学性质初步研究显示,CMC酶反应的pH值以7.0左右为适;在弱酸和碱性条件下也具有较高的酶活和一定的稳定性;反应温度以50℃左右为宜;且具有较好的热稳定性。Mn~(2+)与Fe~(3+)对酶反应有促进作用,Cu~(2+)、Mg~(2+)和Zn~(2+)对酶反应有抑制作用。该菌可在碱性(pH 8.5～10)条件下培养,具有不易被杂菌污染的特点。     

产碱性蛋白酶嗜碱芽孢杆菌的筛选及其研究

利用造纸黑液对土样进行富集,筛选出3株碱性蛋白酶酶活力较高的嗜碱芽孢杆菌X1、X2、X3。对它们的生长曲线,产酶曲线,在不同C、N源、pH值、盐浓度下的产酶活力进行的研究表明:3株嗜碱芽孢杆菌(Bacillussp.JBX1、X2、X5)酶活力较高(达到100U/mL),X2最高酶活可达140U/mL。最适pH值为9.5,碳源中的蔗糖,氮源中的酵母浸提物和硝酸钠均利于产酶。X1、X5两株嗜碱芽孢杆菌均表现出较强的耐盐耐高渗透压的能力。X1在11%的NaCl浓度下生长良好,酶活仍然达到80U/mL以上。而X2和X5对温度的耐受性比较强,在经70℃处理15min后依然保持了80%以上的酶活力,所产蛋白酶为高温碱性蛋白酶,从而为进一步的应用和研究奠定了基础。     

pH渐变条件下多酶分步连续酶解工艺制备鲟鱼硫酸软骨素与胶原蛋白肽

pH渐变条件下采用碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶分步连续酶解鲟鱼软骨,同时制备鲟鱼硫酸软骨素和胶原蛋白肽。分别通过温度、酶解时间、酶用量3个单因素实验,研究其对连续酶解效果的影响。综合分析得出最佳条件：碱性蛋白酶酶解温度为45℃,酶解时间为2 h,酶用量为100 U·g^-1底物;木瓜蛋白酶的酶解温度为50℃,酶解时间为2 h,酶用量为50 U·g^-1底物;菠萝蛋白酶的酶解温度为50℃,酶解时间为2 h,酶用量为30 U·g^-1底物。该工艺条件下制备的鲟鱼硫酸软骨素提取率为85%,纯度93%,胶原蛋白肽的提取率为82%,纯度为90%。研究建立的pH渐变条件下多酶分步连续酶解工艺,产率与纯度较国内现有生产方法均有提高,且碱液使用量减少,避免了有机溶剂的引入,从而可以降低生产成本,减轻环境污染负担。     

产业动向

<正>中科院研发出明胶制备用新型蛋白酶及配套工艺中国科学院天津工业生物技术研究所通过对土壤样品宏基因组测序,发现一个能够用于明胶制备的新型蛋白酶,并以该酶为基础对蛋白酶法制备明胶工艺进行了优化。该研究使用具有自主知识产权的蛋白酶制备明胶,实现了化学工艺的生物法替代,将传统骨明胶碱法制备工艺简化为酸-酶     

东亚钳蝎毒透明质酸酶的纯化和部分性质的研究

用CM-SephadexC50,CM-SephadexC25和SephadexG-75凝胶过滤,从东亚钳蝎毒中提纯蝎毒透明质酸酶,应用低pH系统不连续聚丙烯酰胺凝胶圆盘电泳,SDS-不连续聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳鉴定均为单一条带,活力提高34倍,产率为12％,纯品无出血活性,无神经毒性。用凝胶过滤法和SDS电泳法测得分子量为54000,PAS染色证实为糖蛋白。 纯化的透明质酸酶的最适pH为4.5～6.5,最适温度为37℃,该酶对热的稳定性比蛇毒透明质酸酶高一些,但在碱性环境中也易失活。0.15MNaCl对酶活性有明显稳定作用,Fe~(2+)、Fe~(3+)及肝素对酶活性有明显的抑制作用,Cu~(2+)对酶活力也有一定影响。     

额尔齐斯河野生丁(鐬)蛋白酶、淀粉酶活性的研究

目的:研究温度、pH、金属离子对新疆额尔齐斯河野生丁(鐬)消化道蛋白酶、淀粉酶活性的影响.方法:酶学和生化法.结果:丁(鐬)蛋白酶活性,后肠＞前肠＞中肠＞肝胰脏;淀粉酶活性,后肠＞中肠＞前肠＞肝胰脏.肠道、肝胰脏蛋白酶的最适温度分别为35℃、40℃,淀粉酶的最适温度均为40℃.消化道各部位蛋白酶、淀粉酶的体外最适pH为7.5.在试验的离子浓度范围,高浓度Ag 、Cu2 抑制酶活力;高浓度Fe3 、Mg2 、Ca2 促进酶活力;Pb 、Ba2 对消化道酶活力影响依浓度和部位而变.结论:消化酶最适温度均高于所处环境温度,最适pH值变化范围偏碱性;不同浓度金属离子对丁(鐬)消化道各部位蛋白酶、淀粉酶活力高低表现出不同的变化趋势.     

一株木蹄层孔菌SO3高产漆酶发酵工艺及部分酶学特性研究

从采自新疆阿勒泰山的木蹄层孔菌(Fomes fomentarius)中筛选获得一株高产漆酶的SO3菌株,对其产酶发酵工艺进行优化,并对部分酶学特性进行了研究。结果表明:SO3菌株产漆酶的最佳碳、氮源分别为麦麸和酵母粉; Mn~(2+)、Ca~(2+)、Zn~(2+)和Mg~(2+)的添加对SO3产漆酶有一定的促进作用,而Cu~(2+)具有明显的抑制作用;没食子酸和单宁酸可使产酶高峰期提前2天;添加ABTS可使酶活由6 736 U/L提高至8 470 U/L;正交实验L_9(3~4)优化培养基最佳组分为:酵母粉0.5%、麦麸2.5%、葡萄糖0.5%,磷酸二氢铵0.5%,漆酶活性达到10 863 U/L。酶学特性结果表明:SO3菌漆酶最适反应温度为50℃,且在80℃仍具有漆酶活性,最适反应pH为3.0,在40℃,pH 4.0～5.0之间,酶活性最稳定;同时研究表明Mn~(2+)和Zn~(2+)对酶稳定性有一定的促进作用,Co~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(2+)和Pb~(2+)对酶的稳定性具有明显的破坏作用;对菌体及发酵液进行了双向电泳检测,测定其等电点为4.1,获得了1个纯化酶蛋白质谱序列。结果表明,该蛋白为LaccaseE(Trametes sp.420)。SO3菌株具有潜在的应用价值。     

镰刀菌Q7-31T金属蛋白酶FQME14的分离纯化及鉴定

从镰刀菌Q7-31T燕麦秸秆诱导发酵的粗酶液中分离、纯化并鉴定金属蛋白酶。研究该蛋白酶的酶学特性,丰富和完善金属蛋白酶的基础资料;探究其在纤维素酶系降解纤维素过程中发挥的作用,旨在丰富和完善纤维素酶系降解机制。以燕麦秸秆为碳源诱导发酵镰刀菌Q7-31T,并在发酵第6天收酶。通过硫酸铵分级沉淀、Sephacryl S-100凝胶过滤层析和DEAE弱阴离子交换层析对粗酶液进行分离纯化得到金属蛋白酶,随后对其进行了酶学性质分析和串联质谱鉴定。结果显示,从镰刀菌Q7-31T菌株的粗酶液中分离得到一种蛋白酶FQME14,其相对分子质量为30 k D;串联质谱鉴定的结果表明FQME14属于M14家族;蛋白酶酶学性质研究表明:该蛋白酶的比酶活为2.85 U/mg,最适反应p H和温度分别为p H 7.0和40℃,在p H 5.0-p H 9.0的范围内具有很好的稳定性,蛋白酶在50℃以下稳定性很好,超过50℃酶活力降低。该蛋白酶对酪蛋白、卵清蛋白和牛血清白蛋白都有很高的降解能力。金属离子Mn~(2+)和Co~(2+)对酶活性有激活作用,Mg~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(2+)、K~+、Ca~(2+)和Na~+对酶活性有不同程度的抑制作用。从镰刀菌Q7-31T粗酶液中分离纯化得到蛋白酶FQME14,并对其进行了酶学性质的研究和串联质谱鉴定,结果表明FQME14为M14家族蛋白酶,是一种新的金属蛋白酶。     

短小芽孢杆菌碱性蛋白酶的提纯和性质的研究

由短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)209产生的胞外碱性蛋白酶的粗酶制剂(5×10 4u／g),经硼砂NaOH缓冲液抽提,硫酸铵沉淀,Sephadex G一25脱盐,DEAE-纤维素柱层析,冷冻干燥获得部分纯化的酶。纯酶的活力为199x10u/g,比活力提高2,6倍。此酶的最适pH8．5—9．0,在pH6一10之间稳定,因此是属于微碱性蛋白酶“’。最适温度为50℃,在50℃以下稳定,在60℃处理10分钟活力损失95％。0.003村c丑件的存在对酶的热稳定性和pH稳定性均有显著提高。Ag+,Cu2+,Fe2+,Hg+,Zn2+ 对酶有抑制作用;Mn2+有明显的激活作用;1×10-3M的PCMB,IAA,O-PTH,PMSF对活力无影响;1×10-3M EDTA对酶有30％的抑制作用;在40℃用NBS(1×10-4M)、DFP(2．5mM)对醢进行10分钟处理,酶活力完全损失。此酶能水解多种天然蛋白,如酪蛋白、血红蛋白、蛇毒蛋白等,不水解鱼精蛋白和溶菌酶。以酪蛋白为底物测得的km值为0．66×10-2g／ml。在pH7．3进行圆盘凝胶电泳,虽然呈现九条带,但均具有大小不等的蛋白酶活力。     

鸡源和猪源乳杆菌胆盐水解酶的表达及酶学性质比较

【目的】随着抗生素生长促进剂(AGPs)在动物饲料中逐步禁止使用,AGPs替代物的研究成为热点。由于胆盐水解酶(BSH)在脂类代谢中的关键作用,成为AGPs替代物研究的一个重要方向。在原核表达和纯化的基础上鉴定鸡源和猪源乳杆菌BSH在酶学性质方面的差异性。【方法】分别对鸡源胆盐水解酶(BSHc)和猪源胆盐水解酶(BSHp)基因进行原核表达和蛋白纯化,通过测定对6种甘氨结合胆盐和牛磺结合胆盐的水解效率获得两种酶的酶学动力学性质,进而测定了温度、pH和金属离子对酶活力的影响。【结果】BSHc和BSHp对甘氨结合胆盐的水解效率高于牛磺结合胆盐,BSHc对甘氨结合胆盐的水解效率较BSHp稍高;BSHc和BSHp的最适酶解温度分别为45°C和42°C;BSHc和BSHp的最适反应pH分别为6.0和5.4;含有Cu~(2+)、Fe~(3+)、Mn~(2+)和Zn~(2+)的金属盐对BSHc和BSHp的酶活力均具有不同程度的抑制作用,特别是Cu~(2+)和Fe~(3+)抑制作用比较强;含有Na~+、K~+、Mg~(2+)和Ca2+的金属盐对BSHc和BSHp酶活力的抑制作用相对较弱或无抑制作用,但KIO3对BSHc和BSHp酶活力具有强抑制作用,KI和CaCl_2对BSHp酶活力也具有较强的抑制作用。【结论】原核表达和纯化的BSHc和BSHp对甘氨结合胆盐的水解效率高于牛磺结合胆盐,BSHc的最适酶解温度和pH稍高于BSHp,Cu~(2+)、Fe~(3+)、Mn~(2+)和Zn~(2+)等金属离子对BSHc和BSHp酶活力具有明显抑制作用,试验结果为鉴定BSH抑制物进而研制AGPs替代物奠定了基础。     

双胸蚓纤溶酶的纯化及性质

 用硫酸铵分段盐析、超滤膜分级分离及DEAE-纤维素、Sephadex A-25和Sephadex G-50三种柱层析方法从双胸蚓组织的粗提取液中分离纯化出一种纤溶酶,分子量为29kD,由一条肽链组成。此晦具有强烈的溶解纤维蛋白的作用,对家兎实验性血凝块也具有明显的溶解作用。此酶的最适pH为8.0,在pH7.6～8.4之间活力相差不到2％;酶在PH4.7—11.0范围内稳定;酶作用的最适温度为57℃;此酶热稳定性较好,于25～50℃保温3小时,酶活力基本不变,60℃时,活力保留65％。金属离子Na~(+)、K~(+)、Mg~(2+)等可提高此酶的活力,而Hg~(2+)、Ca~(2+)等金属离子对此酶有不同程度的抑制作用。