黑曲霉a-鼠李糖苷酶高产菌株的选育

本文首次报道利用Davis方法制备的透明圈法筛选α-鼠李糖苷酶高产菌株。用甲基磺酸乙酯对出芽8 h的黑曲霉孢子进行诱变处理, 用透明圈法初筛出的菌株中, 产量提高40%以上的突变菌株占11%; 用摇瓶培养对初筛出的菌株进行两轮复筛α-鼠李糖苷酶高产突变株T-226, 摇瓶培养α-鼠李糖苷酶活达373.4 U/mL, 比出发菌株提高了22.7%。对该高产突变株进行5 L罐发酵实验, 发酵84 h测得α-鼠李糖苷酶活为631.9 U/mL。用新建立的方法选育高产α-鼠李糖苷酶的高产菌株, 不仅具有较高的筛选效率, 还具有良好的准确性。     

黑曲霉α-鼠李糖苷酶

α-L-鼠李糖苷酶(α-L-rhamnosidase,EC 3.2.1.40)能特异性地水解许多糖苷类物质,如柚皮苷(Naringin)、芦丁(Rutin)、橙皮苷(Hesperidin)等的末端α-L-鼠李糖基可用于去除柑桔类果汁的苦味、消除桔子汁的橙皮苷结晶、生物转化生产L-鼠李糖、切除糖苷类药物原料末端的L-鼠李糖以及改善酿造食品的风味等[1?3]。国     

微生物来源α-L-鼠李糖苷酶的分子和结构生物学研究进展

α-L-鼠李糖苷酶(α-L-rhamnosidase(EC 3.2.1.40))是一种水解酶,分布在GH13、GH28、GH78和GH106家族,其中3种GH78家族的α-L-鼠李糖苷酶具有典型的(α/α)6桶状结构,它能够特异性地水解许多糖苷类物质末端的α-L-鼠李糖基,在食品饮料加工工业和医药业中具有重要的应用价值。介绍了微生物来源的α-L-鼠李糖苷酶的性质及应用,主要阐述了α-L-鼠李糖苷酶基因的克隆、表达及该酶晶体结构方面的研究进展。     

耐酸性α-淀粉酶高产菌株的选育

从酒曲中筛选得到1株高产耐酸性α-淀粉酶的野生菌株Tx-78,经鉴定为曲霉属的黑曲霉(Aspergil-lus niger)。以Tx-78作为出发菌株,通过紫外线(UV)诱变和亚硝基胍(NG)诱变,获得了遗传稳定的高产菌株UN78358,其产酶量可达到1 120 U/mL。     

α-L-鼠李糖苷酶特性简述及影响酶活的因素

α-L-鼠李糖苷酶是一个非常重要的工业酶,广泛分布于各种生物中。不同来源的α-L-鼠李糖苷酶具有多样性。细菌来源的α-L-鼠李糖苷酶的最适pH接近中性或偏碱性,而真菌来源的α-L-鼠李糖苷酶的最适pH在酸性范围。除此之外,不同来源的α-L-鼠李糖苷酶在最适温度、热稳定性和底物特异性等方面也不尽相同,酶学性质的差异,决定了其在工业应用时所具有的优势和限制。因此,分析不同来源的α-L-鼠李糖苷酶的酶学性质、阐明其在催化机制和底物特异性等方面的异同点、探究底物的糖苷配体和金属阳离子对酶活性的影响以及L-鼠李糖和葡萄糖对酶的竞争性抑制作用,可以为工业生产中准确选择α-L-鼠李糖苷酶提供参考,进一步推动该酶的工业化应用进程。     

原生质体诱变选育乳糖酶高产菌株

采用紫外线诱变和^60Co-γ射线协同诱变的方法,对出发菌株Uco-3的原生质体进行诱变处理,通过正突变率与诱变剂量的相互关系,确定最佳诱变剂量。采用4min的紫外线照射和剂量为500Gy的γ射线对黑曲霉Uco-3的原生质体进行诱变,软得一株产高温乳糖酶的高产突变株,突变株产乳糖酶能力显著提高,产酶活力达44．37U／mL,是出发菌株Uco-3的2．73倍。     

黑曲霉原生质体诱变选育果胶酶高产菌株

通过UV和NTG诱变筛选获得了2株高产果胶酶突变株。以果胶酶产生菌黑曲霉EIM6为诱变材料,采用1．5％的溶壁酶和1．5％的纤维素酶处理其对教生长期菌丝体2h获得高质量的原生质体。采用UV25S或50μg／mL NTG诱变30min,构建原生质体突变库,经刚果红果胶平板筛选获得果胶酶突变株,通过液体深层培养复筛获得高产突变株EIM6-U11、EIM6-N5,酶活力分别从46598．08、46598．08U／mL提高至68596．57、68879．56U／mL,分别提高了47．21％、47．82％。连续8次传代经发酵测酶活力表明高产突变株EIM6-U11、EIM6-N5具有较高的遗传稳定性。     

复合诱变黑曲霉选育β-葡萄糖苷酶高产菌株

对黑曲霉原生质体进行紫外、ＬｉＣｌ复合诱变,观察诱变后原生质体再生菌落,发现了抱子颜色变异较大的菌株,且其变化与酶产量相关。经发酵筛选,获得卜葡萄糖昔酶活较高菌株,其酶活由出发菌株的１０ｕ／ｍｌ提高到１４．７ｕ／ｍｌ。再对高产突变株进行氮离子注入,酶活又提高２０％（达１７ｕ／ｍｌ）。     

黑曲霉原生质体诱变选育β-葡萄糖苷酶高产菌株

本研究报道了以原生质体诱变技术选育高产β-葡萄糖苷酶的黑曲霉菌株,并研究了其发酵特性。以黑曲霉CGMCC3.316为出发菌株,通过紫外诱变得到突变株3-3M。然后以3-3M为供试菌株,研究了其原生质体制备与再生的条件。最后通过原生质体诱变,选育得到一株β-葡萄糖苷酶活力较高的突变株60B-3D。该菌株具有良好的遗传稳定性,酶活力平均达到23IU/mL,与出发菌株CGMCC3.316相比提高39%。此外,该菌株的木聚糖酶活力也有所增加。同时考察了黑曲霉60B-3D的发酵特性,并与3-3M和出发菌株进行比较,结果表明该菌株有较高的蛋白分泌能力。本研究为发酵生产β-葡萄糖苷酶提供了一株良好的供试菌株。     

植酸酶高产菌的诱变选育

以黑曲霉ＭＡＯ２１为出发菌株,经紫外线,、亚硝基胍单独处理和复合处理,获得一植酸酶高产菌株ＵＮ－１２－１０。该菌株具有稳定的遗传性能,在经过优化的摇瓶培养基上发酵１０８ｈ,其植酸酶活力达到２９５０－３０１５ｕ／ｍｌ,是原始出发菌株的３．６倍。     

以甘油为底物鼠李糖脂高产菌株的诱变选育

通过诱变选育,将铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)RG-14利用甘油发酵生产鼠李糖脂产量由13.6g/L提高到16.5 g/L。突变株经过5次连续传代培养,菌株仍维持稳定的鼠李糖脂产量,表明该菌株具有较好的遗传稳定性。利用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)技术分析诱变后菌株发酵甘油生产鼠李糖脂的组成,结果显示鼠李糖脂由Rha-C8-C8、Rha-C8-C10、Rha-C10-C10、Rha-C10-C12∶1、Rha-C10-C12、Rha2-C8-C10、Rha2-C10-C10、Rha2-C10-C12∶1和Rha2-C10-C12组成,其中单、双鼠李糖脂的相对丰度分别为54.8%和45.2%。当以工业粗甘油代替精甘油为底物时,该菌株鼠李糖脂产量达到14.2 g/L,表明其具有较好的应用潜力。     

植酸酶高产菌株的诱变选育

以黑曲霉MAO21为出发菌株,经紫外线、亚硝基胍单独处理和复合处理,获得一株植酸酶高产菌株UN-02－10。该菌株具有稳定的遗传性能,在经过优化的摇瓶培养基上发酵108h,其植酸酶活力达到2950～3O15u／ml,是原始出发菌株的3.6倍。     

黑曲霉新菌株HA608的诱变及选育

经诱变选育，筛选获得一株适宜于黄姜和橡子水解糖液发酵的新菌株ＨＡ６０８，糖液不需经任何处理，摇瓶发酵１１０ｈ，转化率１１０％左右。     

基于宏基因组学方法挖掘新型α-L-鼠李糖苷酶资源北大核心CSCD

α-L-鼠李糖苷酶是特异性切割末端含α-L-鼠李糖的天然化合物的一类糖苷水解酶,该酶在食品、医药、化学等行业都有广泛的应用。本研究旨在利用保守氨基酸基序结合PCR驱动的宏基因组学方法,从提取的健康人体粪便宏基因组DNA中获得新型细菌源α-L-鼠李糖苷酶基因。通过对CAZy数据库GH78家族中193条细菌源α-L-鼠李糖苷酶氨基酸序列进行多重序列比对,首次将α-L-鼠李糖苷酶家族分为3个亚家族,并确定了其中两个亚家族的两对保守氨基酸基序。基于保守基序氨基酸序列设计简并引物,PCR扩增保守基序间基因片段,对PCR产物克隆测序,结果获得12条α-L-鼠李糖苷酶基因片段,对其编码的氨基酸序列在Gen Bank数据库进行Blast序列比对,其中两条基因片段的氨基酸序列一致性仅为52%,一条为73%,其余9条在94%以上。根据Gen Bank数据库中序列一致性94%以上片段对应全长基因序列设计上下游引物,以人体粪便宏基因组DNA为模板,扩增获得3条α-L-鼠李糖苷酶全长基因,并将其克隆于载体p ET-28a,在E.coli BL21(DE3)内进行异源表达,目的蛋白多以包涵体形式存在于沉淀中,少量以可溶性形式存在于上清中。人体肠道细菌宏基因组为新型α-L-鼠李糖苷酶基因发现提供了潜在的基因资源库,基于保守氨基酸基序驱动的宏基因组学方法,从人体肠道以及环境宏基因组中直接获取新酶基因是可行的。     

黑曲霉DB056产柚苷酶发酵条件初步优化

以α-鼠李糖苷酶活力和柚苷酶活力为考察指标, 研究了发酵条件对黑曲霉DB056产柚苷酶的影响。结果表明: 发酵温度、菌丝形态、培养基初始pH、接种量和装液量对黑曲霉DB056产柚苷酶都具有重要影响。初步优化得到黑曲霉DB056产柚苷酶的条件为: 培养基初始pH 8.0, 玻璃珠添加个数5个, 装液量45 mL, 接种量7%, 发酵温度34°C, 摇床转速190 r/min。采用此条件进行发酵, 高效液相色谱法检测α-鼠李糖苷酶活力最大可达1076.32 U/mL, 柚苷酶活力最大可达420.68 U/mL, 分别比初始条件提高了72.35%和78.03%。黑曲霉DB056不仅在对数生长期能快速合成柚苷酶, 在稳定期及衰亡期也会不断地分泌柚苷酶。阐明了发酵条件对黑曲霉DB056产柚苷酶的影响并获得了经过初步优化的发酵条件, 为进一步优化发酵条件, 提高黑曲霉DB056产柚苷酶的产量奠定了良好的基础。     

鸟肠球菌(Enterococcus avium)中α-L-鼠李糖苷酶基因的克隆表达及酶学性质

【背景】前期工作中筛选出一株产α-L-鼠李糖苷酶的细菌,经分子生物学方法鉴定为鸟肠球菌(Enterococcus avium)。α-L-鼠李糖苷酶能够从天然类黄酮化合物中特异性切割末端鼠李糖,在食品生产、医药加工和化工等方面具有极大的开发前景和应用价值。【目的】克隆、表达鸟肠球菌中α-L-鼠李糖苷酶基因,进一步对重组蛋白的酶学性质进行研究。【方法】以鸟肠球菌(Enterococcus avium)strain 352基因组中推定的α-L-鼠李糖苷酶基因序列为基础,设计特异性引物扩增其编码区序列。以p ET-28a(+)为载体构建重组表达质粒,将重组蛋白在Escherichia coli BL21(DE3)感受态细胞中进行诱导表达。使用镍亲和层析纯化重组蛋白,以p NPR为底物测定重组蛋白的酶学性质。【结果】重组蛋白Ea Rha1分子量大小约为130 k Da。以p NPR为底物,Ea Rha1最适p H是7.0,最适温度为50℃,在p H 5.0-8.0稳定性较好,在40℃以下能保持较高酶活。金属离子对Ea Rha1有不同程度的促进或抑制作用。甲醇对Ea Rha1有抑制作用,并且抑制作用随着甲醇浓度的增大而增强。酶动力学常数K_max和V_max分别为0.35 mmol/L和4.2μmol/(mg·min)(R²=0.999)。Ea Rha1能催化水解新橙皮苷、柚皮苷和芦丁。【结论】通过对重组蛋白Ea Rha1酶学性质的研究,确定了该蛋白对黄酮类化合物的水解特性,为黄酮类化合物的生物转化奠定了理论基础。     

复合诱变黑曲霉选育β—葡萄糖苷酶高产菌株

对黑曲霉原生质体进行紫外、ＬｉＣｌ复合诱变,观察诱变后原生质体再生菌落,发现了孢子色变异较大的菌株,且其变化与酶产量相关。经发酵筛选,获得β－葡萄糖苷酶活较高菌株,其酶活由出发菌株的１０ｕ／ｍｌ提高到１４．７ｕ／ｍｌ。再对高产突变株进行氮离子注入,酶活又提高２０％（达１７ｕ／ｍｌ）。     

复合诱变黑曲霉选育β-葡萄糖苷酶高产菌株*

对黑曲霉原生质体进行紫外、ＬｉＣｌ复合诱变,观察诱变后原生质体再生菌落,发现了抱子颜色变异较大的菌株,且其变化与酶产量相关。经发酵筛选,获得卜葡萄糖昔酶活较高菌株,其酶活由出发菌株的１０ｕ／ｍｌ提高到１４．７ｕ／ｍｌ。再对高产突变株进行氮离子注入,酶活又提高２０％（达１７ｕ／ｍｌ）。     

原生质体诱变选育乳糖酶高产菌株*

采用紫外线诱变和⁶⁰Co-γ射线协同诱变的方法,对出发菌株Uco-3的原生质体进行诱变处理,通过正突变率与诱变剂量的相互关系,确定最佳诱变剂量。采用4min的紫外线照射和剂量为500Gy的γ射线对黑曲霉Uco-3的原生质体进行诱变,获得一株产高温乳糖酶的高产突变株,突变株产乳糖酶能力显著提高,产酶活力达44.37U/mL,是出发菌株Uco-3的2.73倍。     

复合诱变选育高产脂肪酶黑曲霉菌株及其固定化酶性质

通过硫酸二乙酯(DES)和微波复合诱变,获得遗传性状稳定的高产脂肪酶黑曲霉突变菌株CM2,酶活达174.93 U/mL.对菌株CM2培养条件的优化,以橄榄油和(NH_4)_2SO_4为最佳碳、氮源,在28℃、pH 7.5的条件下,发酵CM2菌株68 h,脂肪酶活为180.52 U/mL.大孔树脂固定化脂肪酶在35～55℃和pH 7.5～9.5之间有很好的稳定性.游离酶和固定化酶的表观失活活化能分别为52.6842 kJ/mol和30.8391 kJ/mol,固定化酶对温度的敏感度降低,耐受性增强.在微水相中脂肪酶催化2-辛醇和乙酸乙烯酯不对称酯交换反应中,(S)-乙酸辛酯的对映选择性高(游离酶e.e.s 85.7%;固定化酶e.e.s 87.7%),显示了该固定化酶在2-辛醇的手性拆分方面具有良好的应用前景.