纤维素酶高产菌种选育及酶活测定

一般从自然界筛选分离的野生型菌株产酶能力比较低．为了提高纤维素酶的活力,筛选和培育高产的菌种是关键。纤维素酶是多组分的复合酶．各个组分的底物专一性不同．并且不同来源的纤维素酶各组分的比例有差别。另一方面．纤维素酶作用的底物比较复杂,常常影响酶活力的表现,加上反应产物的不同．致使纤维素酶活力的测定方法多而繁杂。上期已对纤维素乙醇生产技术中的纤维质原料预处理技术进行了全面的综述．这期将围绕纤维素酶高产菌种选育及酶活测定进行介绍。     

不同产纤维素酶菌种特定底物培养产酶活力比较

纤维素酶是由几种不同酶组成的复合酶系,由于酶催化反应底物的复杂性,从不同霉菌和不同底物发酵分离得到的纤维素酶组分和酶活力有着很大差别.本论文的主要目的主要是针对不同底物和不同霉菌进行产纤维素酶活力比较评价.实验选用CGMCC3.3002 和CICC13048 两种菌,使用液体发酵法在微晶纤维素和糠醛渣两种底物上进行产酶培养,在特定的时间测定其产的纤维素酶的纤维二糖酶活力、内切葡聚糖酶活力、外切葡聚糖酶活力以及滤纸酶活.产滤纸酶活比较高的菌株CGMCC3.3002,以糠醛渣为特定底物的滤纸酶活要高于微晶纤维素特定底物,且CGMCC3.3002 在微晶纤维素和糠醛渣底物的酶活力差异较大,该菌株可通过紫外诱变使其酶活力更高,有望用于糠醛渣生产燃料乙醇的过程中.     

研究纤维素酶活时测定还原糖方法的选择

常用的纤维素酶活力测定方法中,除内切葡聚糖酶活用粘度法外,其余均为测定底物酶解后还原糖的生成量。一般都以葡萄糖为标准,用3,5-二硝基水杨酸法(DNS)法、Somogyi法或铁氰化钾法进行测定。已知纤维素的酶解是在纤酶系的作用下逐渐解聚的过程。酶解液中的还原糖包括有葡萄糖和聚合度不等的纤维寡糖,其比例则因纤酶系和酶解条件而异。虽然Miller等     

纤维素酶活力的计算方程

因为纤维素酶的底物纤维素是不溶解的,通常所谓的纤维素酶活力都是在底物不饱和的情况下测定的,因此,测得的酶活力总是偏低的。底物浓度一定,使用的酶浓度越大,底物不饱和程度也越大,测得的酶活力也就越低。因此,不同来源的酶制剂的活力很难进行比较。为了解决这一问题,本文推导了一个外推酶活力计算方程。外推酶活力可以完全消除底物不饱和程度对酶活力测定造成的干扰,用于不同酶制剂的活力比较,是一个较理想的指标。但是,外推酶活力仅仅是一个理论值,其推算要以较多的实验数据为基础。为了简便,当作大量对比试验时,还是要用直接测定的数据表示酶活力。不过,这时必需对所测的数据作某些校正。校正后的数据虽未完全消除底物饱和程度不同造成的干扰,却可使各数据受到的干扰程度相同。为此,本文还提供了一种酶活力校正曲线。     

一株纤维素降解菌的分离、鉴定及对 玉米秸秆的降解特性

[目的]获得高产纤维素酶细菌菌株,探讨以氨化预处理玉米秸秆为底物时的纤维素酶产酶特性及底物降解特性,探讨纤维素酶作用机理,提高玉米秸秆利用率.[方法]用LB培养基分离并纯化菌株,羧甲基纤维素钠培养基培养、刚果红染色进行初步筛选.考察氨化预处理对底物降解率、产酶能力的影响.通过形态特征观察及16S rRNA、Biolog鉴定菌株.[结果]分离到一株高效纤维素降解菌NH11,经鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis). 30℃、发酵5d时,预处理前后玉米秸秆降解率分别为14.24％和24.73％.30℃、pH 7.2时,处理组CMC酶活力峰值处为153.84 U/mL,FPA酶活力为197.24 U/mL,比未处理组分别高出11.45％和10.59％.[结论]NH11具有较高的纤维素酶产酶能力,氨化预处理能够提高菌株对玉米秸秆的降解率.该菌株在秸秆堆肥、制作食用菌培养基和制取反刍动物粗饲料方面具有很高的应用价值.     

康宁木霉CP88329纤维素酶产生条件的研究

从生霉棉布上分离出的康宁木霉ＣＰ８８１０５经诱变处理,获得一株高产纤维素酶的突变株ＣＰ８８３２９。在固体培养基上,２８℃培养７２小时,所产纤维素酶固体曲,以羧甲基纤维素钠为底物酶活力为４８８０ｕ／ｇ;以脱脂棉为底物酶活力为４８０ｕ／ｇ。产酶活力水平均为出发菌的３倍。酶在脱脂棉上作用最适条件为ｐＨ４．５－５．０,４５－５０℃;４５℃保温４ｈ,ｐＨ稳定范围为３．５－６．５;６０℃保温１ｈ,酶活力剩余２０％。酶可用于苎麻布抛光处理和牛仔服“石磨”处理。     

Identification and optimal degradation conditions for cellulase-degrading enzyme of a methanol-utilizing and cellulase-producing bacterium

采用刚果红染色法,从废弃矿山周边土壤中筛选出一株产纤维素酶的甲醇利用细菌,命名为xt - 04.形态特征、生理试验及16S rDNA序列和gyrB序列分析表明,该菌株属于Bacillus methylotrophicus.为提高该菌所产纤维素酶的降解能力,首先通过单因子实验考察了底物CMC -Na浓度、反应温度及缓冲液pH值对纤维素酶活力的影响;然后采用响应面分析法对影响纤维素酶活力的3个单因子进行了优化.结果表明,单因素实验得出的适宜反应温度、缓冲液pH和底物浓度分别为70℃、5.0和2％ (20 mg/mL);响应面法得出的最高酶活力条件:反应温度、pH和底物浓度分别为66.1℃、4.81和19.01mg/mL.在最优条件下,酶活力达到17.85 U/mL,比优化前的酶活力12.84 U/mL提高了39.01％.因此,鉴于这种纤维素酶能耐受较高温度和酸性条件,该菌株所产纤维素酶可能在工业中具有良好的应用前景.     

特异腐质霉纤维素酶的研究

由腐植土中分离到一株嗜热真菌,经鉴定为特异腐质霉(Humicola insolens Cooney etEmerson)。研究了这株菌纤维素酶的产生条件和一般性质。菌在含麦麸5％、NaNO0.3％的液体培养基(灭菌前pH7.5,灭菌后pH7.2)中,于45℃培养4天,以羧甲基纤维素钠为底物,每ml滤液酶活力为20个单位。酶作用的最适条件为:pH6.0,温度为65—70℃。该纤维素酶是一种耐热酶,热稳定性较强,70℃保温5分钟后,酶活力剩余88％。底物对该酶的热钝化有较强的保护作用,无底物存在条件下,70℃保温6小时后,酶活力仅剩余1％,而在同样的处理温度和时间,在有底物存在条件下,酶活力可剩余30％。该酶在45℃保温15小时的条件下,pH稳定范围为6.0—9.0。     

一株产纤维素酶的甲醇利用细菌的鉴定及其纤维素降解条件优化

采用刚果红染色法,从废弃矿山周边土壤中筛选出一株产纤维素酶的甲醇利用细菌,命名为xt-04。形态特征、生理试验及16SrDNA序列和gyrB序列分析表明,该菌株属于Bacillusmethylotrophicus。为提高该菌所产纤维素酶的降解能力,首先通过单因子实验考察了底物CMC—Na浓度、反应温度及缓冲液pH值对纤维素酶活力的影响;然后采用响应面分析法对影响纤维素酶活力的3个单因子进行了优化。结果表明,单因素实验得出的适宜反应温度、缓冲液pH和底物浓度分别为70℃、5．0和2％（20mg／mL）;响应面法得出的最高酶活力条件：反应温度、pH和底物浓度分别为66．1℃、4．81和19．01mg／mL。在最优条件下,酶活力达到17．85U／mL,比优化前的酶活力12．84U／mL提高了39．01％。因此,鉴于这种纤维素酶能耐受较高温度和酸性条件,该菌株所产纤维素酶可能在工业中具有良好的应用前景。     

康氏木霉B—7纤维素酶的产生条件及酶学性质研究

野生型康氏木霉８５４－Ｂ２经多种理化诱变因子及空间微重力辐射等因素的处理,选育到１株高活力纤维素酶变异株Ｂ－７。其固体培养物的纤维素酶,以滤纸为底物酶活力为３４μ／ｇ,以羧甲基纤维素（ＣＭＣ）为底物酶力为１４７２μ／ｇ。与野生菌８５４－Ｂ２相比,产酶活力水平分别提高５倍和７倍多。酶在滤纸上作用的最适条件为ｐＨ４．５－５．０,温度５５－６０℃;２５℃,保温２４ｈ,ｐＨ稳定范围为ｐＨ４．０－６．５;７     

裂解性多糖单加氧酶HcLPMO与纤维素酶协同降解纤维素

【目的】为研究HcLPMO的活性测定方法及其与纤维素酶的协同降解特性。【方法】利用大肠杆菌表达系统进行HcLPMO异源表达,研究以AmplexTM Ultra Red为荧光底物的LPMOs活性检测条件;研究HcLPMO与纤维素酶最优配比协同降解微晶纤维素及其他多种生物质底物的能力。【结果】表达条件确定最适装液量为20%,最适诱导温度为20°C。活性测定研究结果表明HcLPMO需先与铜离子结合才具有活性,电子供体抗坏血酸钠(ASC)最适浓度为10–4 mol/L,并发现AmplexTM Ultra Red浓度以及辣根过氧化物酶浓度对酶活的检测影响较小。HcLPMO与纤维素酶协同降解微晶纤维素研究确定HcLPMO与纤维素酶最优配比为2:3,葡萄糖产量相较纤维素酶单独作用提高了99.48%。此外,针对多种生物质底物,发现该酶与纤维素酶的复配体系对汽爆玉米秸秆和微晶纤维素的协同降解效果较好,相较于单独用纤维素水解酶,葡萄糖产量分别提高了63.81%和59.43%,而对碱处理玉米芯和木薯渣降解效果次之,葡萄糖产量仅分别提高35.41%和11.06%。【结论】HcLPMO与纤维素酶复配能够有效提高酶法降解纤维素效率;而底物前处理如蒸汽爆破或碱处理对于HcLPMO与纤维素酶协同降解木质纤维素影响较大。     

康氏木霉B－7纤维素酶的产生条件及酶学性质研究

野生型康氏木霉（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａｋｏｎｉｎｇｉ）８５４－Ｂ２经多种理化诱变因子及空间微重力辐射等因素的处理,选育到１株高活力纤维素酶变异株Ｂ－７。其固体培养物的纤维素酶,以滤纸为底物酶活力为３４μ／ｇ,以羧甲基纤维素（ＣＭＣ）为底物酶力为１４７２μ／ｇ。与野生菌８５４－Ｂ２相比,产酶活力水平分别提高５倍和７倍多。酶在滤纸上作用的最适条件为ｐＨ４．５—５．０,温度５５—６０°Ｃ;２５°Ｃ,保温２４ｈ,ｐＨ稳定范围为ｐＨ４．０—６．５;７０°Ｃ保温３０分钟,剩余酶活力３４．４％。     

一种筛选胞外纤维素酶产生菌的快捷、灵敏、有效的方法

【目的】建立一种能快捷、灵敏、有效筛选高β-葡萄糖苷酶活性的胞外纤维素酶产生菌的方法,用于胞外纤维素酶产生菌检测筛选。【方法】将以微晶纤维素(Avicel)或羧甲基纤维素(CMC)为底物的胞外纤维素酶产生菌平板筛选法常用的刚果红或碘液浸泡染色改为碘液熏染,减少碘液的消耗和对环境的污染;建立以对硝基苯酚-β-1,4-葡萄糖苷(pNPG)为底物的β-葡萄糖苷酶发色底物平板筛选法;将两方法串联用于高β-葡萄糖苷酶活性的胞外纤维素酶产生菌的筛选。【结果】建立了分别以CMC和Avicel为底物结合碘液熏染的胞外纤维素酶产生菌平板筛选法和以pNPG为底物的β-葡萄糖苷酶发色底物平板筛选法,从56株真菌中筛选出了8株纤维素酶活性水平为++++的胞外纤维素酶产生菌,从后者筛选出4株高β-葡萄糖苷酶活性的胞外纤维素酶产生菌。【结论】将以CMC和Avicel为底物结合碘液熏染的平板筛选法和以pNPG为底物的发色底物平板筛选法串联,可快捷、灵敏、有效地用于高β-葡萄糖苷酶活性的胞外纤维素酶产生菌的筛选。     

细菌纤维素酶的酶学性质研究

对纤维素酶各组分的酶学性质进行研究,是提高生物法利用纤维素效率的关键。本研究以实验室筛选得到的产纤维素酶细菌为出发菌株,对其发酵粗酶液的纤维素酶酶学性质进行研究。以羧甲基纤维素钠为底物,所测内切葡聚糖苷酶活力为15.4 IU/ml,酶促动力学常数Km和Vmax分别为0.67 mg/ml和0.62 mg(ml·min)-1,以微晶纤维素为底物,其外切葡聚糖苷酶活力为29.9 IU/ml,酶促动力学常数Km和Vmax分别为0.95 mg/ml和0.38mg(ml·min)-1。两种酶的最适反应温度与p H相同,分别为55℃和p H7.2。     

福寿螺（Ampullaria crossean）内源性多功能纤维素酶基因的克隆

迄今为止已克隆的动物纤维素酶基因都是编码内切—β—1,4—葡聚糖酶或β—葡萄糖苷酶的,还没有有关动物外切—β—1,4—葡聚糖酶基因的报道。并且,动物是否对植物细胞壁的另一主要成分木聚糖具有水解能力也依然是个疑问。已经由草食性软体动物福寿螺的胃液中纯化得到一种纤维素酶,该酶同时具有外切β—1,4—葡聚糖酶、内切β—1,4—葡聚糖酶和内切β—1,4—木聚糖酶等三种活性,是一种多功能纤维素酶(命名为EGX)。在此基础上,从福寿螺胃组织中克隆得到的EGX cDNA开放阅读框全长为1185bp,共编码395个氨基酸。由氨基酸顺序同源和活性部位的保守顺序的比较分析,EGX可归属于糖苷水解酶第10家族。该多功能纤维素酶cDNA在毕赤酵母(Pichia pastoris)中表达的产物具有水解外切β—1,4—葡聚糖酶底物(pNPC),羧甲基纤维素(内切β—1,4—葡聚糖酶的底物)和木聚糖(木聚糖酶的底物)的活力。另外也从福寿螺卵巢组织中获得编码福寿螺多功能纤维素酶．EGX基因,长度为4892bp,含有9个外显子和8个内含子。8个内含子分别位于开放阅读框的74bp、122bp、280bp、336bp、473bp、646bp、753bp和972bp处。以上结果证明了多功能纤维素酶EGX是福寿螺自身产生的,同时也证明了福寿螺具有与微生物相似的纤维素酶系,即也含有内源性的外切β—1,4—葡聚糖酶活力组分。     

辅酶细胞色素c还原酶系的研究——Ⅱ.所谓“水溶性辅酶I细胞色素c还原酶”是不是一个矯作物?

(一)心肌上的輔酶Ⅰ細胞色素c還原酶系活力的最適pH和水溶性輔酶Ⅰ細胞色素c還原酶活力的最適pH顯著不同,酶系物理狀態對酶活力影響頗大。 (二)水溶性輔酶Ⅰ細胞色素c還原酶不能和心肌製劑顆粒上的細胞色素c作用。心肌製劑在經過[2,3]二氫硫基丙醇處理完全破壞原有輔酶Ⅰ細胞色素c還原酶系活力以後仍能抽提出活力很強的水溶性輔酶Ⅰ細胞色素c還原酶。這些以及我們過去曾經討論過的一些事實都說明Mahler等所獲得的水溶性輔酶Ⅰ细胞色素C還原酶是一個矯作物。 (三)本研究指出根據用人為的方法從複雜酶系中抽出的酶的性質簡單地判斷該酶在整個酶系中的作用不一定是可靠的。     

肠溶衣聚合物固定化纤维素酶性质的研究

选用国内固定化酶方面研究较少的EudragitL-100为载体,采用物理吸附法,制备出具有可溶-不可溶性质的固定化纤维素酶。固定化酶的溶解度变化的条件是:pH≥5.0时,呈可溶性;pH≤4.0时,呈不可溶性。固定化酶的稳定性较好,重复利用4次后,酶活力保留值在65%以上。比较了固定化酶和游离酶的最适反应条件和动力学常数的大小。以2%的滤纸为底物(15FPU/g底物),固定化酶水解反应的效果比游离酶好。该研究结果在提高纤维素原料酶水解工艺的经济性方面具有重要意义。     

有机物料腐熟剂中纤维素酶活力测定方法的验证

验证有机物料腐熟剂中纤维素酶活力测定方法,为本品活力测定方法的确定提供科学依据。通过DNS显色,对测定方法进行线性关系、准确度（加样回收率）、精密度、重复性等进行验证。此方法线性关系良好,R=0.999 0,平均加样回收率为98.29%,RSD%=0.513 3%（n=9）小于2%。精密度和重复性均符合要求。本测定方法稳定、可靠,可以作为有机物料腐熟剂中纤维素酶活力的测定方法。     

棉秸秆降解高温菌株的筛选及产酶分析

从新疆地区分离具有降解棉秸秆纤维素功能的菌株,得到4株耐高温真菌(50°C)。纤维素酶学性质分析表明,该4株菌的纤维素酶具有良好的耐酸性(最适pH为4.5)和耐高温性(最高达60°C)。以羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、微结晶纤维素、棉花、滤纸、淀粉、果胶为底物测定酶活力,滤纸酶活力(FPA)最高达2.63 U/mL、淀粉酶活力最高达6.17 U/mL、果胶酶活力最高达5.86 U/mL。4株真菌酶学特性分析表明,该系列菌株在秸秆生物质利用方面有很大的应用潜力。     

碳源和氮源对彩绒革盖菌Coriolus versicolor木质纤维素酶和木质素酶分泌的影响

研究了彩绒草盖菌在不同碳源和氮源培养基中生长时,对纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶（漆酶、多酚氧化酶、愈创木酚氧化酶）分泌的影响。结果表明不同碳源和氮源对酶类的分泌影响很大,富含淀粉的物质能明显促进木质素酶的分泌,而专一性底物（纤维素和半纤维素）对纤维素酶和半纤维素酶有诱导作用,麸皮也能诱导半纤维素酶的产生。