双酶偶联转化富马酸制备β-丙氨酸的工艺的建立与优化

酶转化法是生产β-丙氨酸的重要途径,但单一酶法转化存在底物价格较高的问题。通过构建双酶催化体系制备β-丙氨酸,即将来源于大肠杆菌的天冬氨酸酶(AspA)和来源于谷氨酸棒杆菌的L-天冬氨酸α-脱羧酶(PanD)偶联,以富马酸和氨为底物进行酶促反应合成β-丙氨酸。催化反应中AspA与PanD的最适加酶比例为1∶80,其中AspA的浓度为10μg/mL,转化温度为37℃,pH为7.0;浓度为100 mmol/L的富马酸可在8 h内被完全转化,转化率为100%,摩尔产率为90.9%,β-丙氨酸的产量为90 mmol/L,约为7 g/L;浓度为200 mmol/L的富马酸在反应8 h后,体系中β-丙氨酸的产量为126 mmol/L,约合9.8 g/L,继续延长反应时间,转化率并没有明显提高。根据该研究提出的双酶偶联转化工艺可将价格低廉的富马酸一步转化为具有高附加值的β-丙氨酸。     

天蓝色链霉菌海藻糖合酶的异源表达、活性分析及重组菌全细胞转化合成海藻糖的条件优化

从天蓝色链霉菌Streptomyces coelicolor克隆得到海藻糖合酶基因 (ScTreS),在大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3) 中进行了异源表达,通过 Ni-NTA 亲和柱对表达产物进行分离纯化得到纯酶,经 SDS-PAGE 测定其分子量约为62.3 kDa。研究其酶学性质发现该酶最适温度35 ℃;最适pH 7.0,对酸性条件比较敏感。通过同源建模和序列比对分析,对该基因进行定点突变。突变酶K246A比酶活比野生酶提高了1.43倍,突变酶A165T相对提高了1.39倍,海藻糖转化率分别提高了14%和10%。利用突变体重组菌K246A进行全细胞转化优化海藻糖的合成条件并放大进行5 L罐发酵,结果表明：在麦芽糖浓度300 g/L、初始反应温度和pH分别为35 ℃和7.0的条件下,转化率最高达到71.3%,产量为213.93 g/L;当底物浓度增加到700 g/L时,海藻糖产量仍可达到465.98 g/L。     

刺孢小克银汉霉氨基酰化酶拆分DL-丙氨酸的研究

选育了刺孢小克银汉霉(Cunninghamellaechinulata)9980菌株,并对其进行液体培养,比较了3种不同培养基中菌体细胞氨基酰化酶活性,考察了几种因素对菌体细胞拆分反应的影响,并对DL-丙氨酸进行了光学拆分。结果表明:蛋白胨培养基菌体细胞酶活最高,达680u/g。菌体细胞拆分反应最适温度55℃,最适pH7.0,最佳底物浓度为0.2mol·L-1,缓冲体系中的无机离子对拆分反应有抑制作用,10-3～10-4mol·L-1的Co2+对拆分反应有激活作用。用菌体细胞对DL-丙氨酸拆分反应中,D-丙氨酸得率平均达87.1%。     

刺孢小克银汉霉菌体氨基酰化酶的性质研究*

首次选育出有较高氨基酰化酶活性的菌株刺孢小克银汉霉(Cunningham ella echinula-ta)9980,并进行液体培养,比较了3种不同培养基中菌体细胞氨基酰化酶活性,考察了几种因素对菌体细胞酶活的影响。结果表明:蛋白胨培养基中菌体细胞酶活最高,达680u/g。菌体细胞酶活最适温度55℃,最适pH7.0,最佳底物浓度为0.2mol/L,缓冲液中的无机离子对酶活有抑制作用,10^-3~10^-4mol/L的Co²⁺对酶活     

3-氰基吡啶水合酶的反应条件及影响因子

研究了芳腈水合酶催化水合3-氰基吡啶生成尼克酰胺的反应条件及影响因子.酶反应的最适pH为8.0,最适温度为25℃.酶在pH8.5于25℃保温4小时或在25—30℃于pH8.0保温3小时是稳定的.反应液中加入Fe~(3 )(1.5 mmol/L)可使酶活力增加 50%,而加入NH_4~ (300 mmol/L)则使酶活降低了67%.Ag~ 和 Hg(2 )”强烈地抑制酶反应活性,在浓度均为 5mmol/L时,抑制率分别为99.7%和100%.NaCN(50 mmol/L)和苯甲腈(100 mmol/L)对酶活性的抑制率分别为78%和85%.该酶作用于 3-氰基吡啶的Km为62.5 mmol/L,V_(max)为85.8 μmol·min~(-1)·mg~(-1).     

低温脂肪酶的产酶条件优化及其酶学性质

利用单因素筛选和正交试验对Burkholderia sp. SYBC LIP-Y发酵产酶的液体培养基和发酵条件进行了优化,其优化配方为：可溶性淀粉10 g/L、牛肉膏15 g/L、NaNO3 0.252 g/L、橄榄油40ml/L、Triton x-100 10ml/L、初始pH 7.5、接种量10%(V/V),脂肪酶酶活达到85.23U/ml,是优化前的3.63倍。通过对双水相纯化得到的脂肪酶进行酶学性质研究,确定该酶反应的最适pH为10.0,最适温度为30℃,40℃下保温60min酶活性还有80%以上,该脂肪酶为低温脂肪酶,热稳定性好,具有一定的耐醇性,应用前景广阔。     

重组钝齿棒杆菌全细胞转化生产L-瓜氨酸条件优化

实现了精氨酸脱亚胺酶(ADI)首次在钝齿棒杆菌Corynebacterium crenatum SYPA 5-5中的高效表达。通过Ni-NTA亲和层析纯化得到纯化ADI,经SDS-PAGE测定其分子量约为46.8 k Da,酶学性质研究发现ADI的最适催化温度为37℃,最适pH为6.5,ADI在最佳催化条件下作用于L-精氨酸的米氏常数为12.18 mmol/L,最大反应速率为0.36μmol/(min·mL)。优化了重组菌全细胞转化产L-瓜氨酸的工艺条件,在最优条件下可一次转化300 g/L L-精氨酸,转化速率达8 g/(L·h)。进行重组菌5 L罐发酵并进行罐上全细胞转化300 g/L L-精氨酸,一批菌体可进行多次转化,累计产量达1 900 g以上。     

嗜热网球菌纤维二糖差向异构酶在枯草芽孢杆菌中的表达及发酵优化

通过化学方法合成嗜热网球菌(Dictyoglomus thermophilum)来源的纤维二糖差向异构酶基因ce,将其引入到载体pBSuL3-ce,构建重组质粒pBSuL3-ce并转化进枯草芽孢杆菌,发酵48h后测定胞内酶活为7. 5U/ml。酶学性质结果表明:该酶的最适pH为8. 5;最适温度为85℃,85℃的半衰期为120min。为降低发酵成本,对发酵培养基进行优化:以35g/L豆粕粉为氮源、5g/L甘油为碳源时,酶活力最高可达12. 3U/ml。依据摇瓶优化的条件在3L发酵罐中扩大培养,胞内酶活达到56U/ml,比摇瓶培养酶活提高了8倍。利用发酵所得酶制备乳果糖,在乳糖浓度为400g/L、反应温度为85℃、初始pH 8. 5、加酶量为20U/ml的条件下,乳果糖转化率可达51%。     

金属螯合载体固定重组腈水解酶

以琼脂粉为基质制备金属螯合载体,并用于固定重组腈水解酶。研究发现:制备金属螯合载体最合适的金属离子为Zn2+。当Zn2+离子浓度0.3 mol/L、给酶量15.6 mg/g、固定化pH 8.0、固定化温度40℃时,制得的固定化酶活性最高。固定化酶最适反应温度为50℃、最适反应pH为7.0。当扁桃腈浓度为10 mmol/L、反应1 h时,固定化酶最大产率为0.041 mmol/(g·h);在反应12 h时,产物e.e.值可达到99%以上。固定化酶重复使用8次以后,酶活力仍保持在45%。     

温特曲霉转富马酸为L—苹果酸的初步研究

从大量霉菌在选育到一株具有较高富马酸酶活性的温特曲霉（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｗｅｎｔｉｉ）Ａ５－６１。在摇瓶培养条件下,３２℃ ９６小时,产Ｌ－苹果酸达１０．４９ｇ／１００ｍｌ,对富马酸的转化率达９０．８０％。利用菌体细胞,进行酶转化试验,结果表明：１．６ｇ湿菌体接入２５ｍｌ含富马酸１０．０％（用ＮａＯＨ中和至ｐＨ７．０）的转化液中,３５℃１６－２４小时,连续转化三次,分别产生Ｌ－苹果酸９．６１     

Production of L-Malic Acid by Permeabilized Cells of Commercial Saccharomyces Sp. Strains

Of various yeasts tested in the conversion of fumaric to L-malic acid, Saccharomyces bayanus had the highest activity of fumarase. Cells permeabilized with 0.2% (w/v) CTAB for 5 min gave maximum enzyme activity. Under non-growth conditions, fumarase activity in the permeabilized cells was four times higher (271 U/g) than that of the intact cells (67 U/g). The proposed mathematical model for the batch production of L-malic acid was validated at different initial fumaric acid concentrations. The average conversion of fumaric acid was up to 82% and gave 21, 40, 83 and 175 mM L-malic acid from respectively, 25, 50, 100 and 210 mM: fumaric acid.     

L-Malic acid production by polyacrylamide gel entrapped Pichia membranaefaciens

Summary The production of L-malic acid from fumaric acid has been achieved byPichia membraneafaciens cells entrapped in a polyacrylamide gel lattice. The reaction rate was found to be 0.15 mmoles/h/g of immobilized cells. The optimum pH for fumarase activity of immobilized cells was stable after repeated uses it increased after storing the gel pellets at 5°C. A good yield of L-malic acid production (up to 3.77 g/l) was also observed in wine added with Na fumarate.     

L-苹果酸产生菌F-871变株合成延胡索酸酶的研究

温特曲霉AspergilluswentiiF-871是高效转化延胡索酸为L-苹果酸的变株,通过对其合成延胡索酸酶的因素进行研究,筛选了培养基主要营养元素有L-精氨酸、酪氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、赖氨酸及相应含量丰富的酵母粉、黄豆饼粉和玉米浆。该变株生长阶段条件为:pH6.0,温度2830℃,培养时间为24h,酶合成阶段最适条件:接种量15%,初始pH6.8,培养温度2830℃,装量8090ml/500ml,酶合成周期40h。在优化的培养条件下,F-871变株延胡索酸酶合成水平可达156.33u/g,100ml发酵液中的酶可将延胡索酸转化为L-苹果酸32.06g,比国内一步发酵法产酸88.5%提高约4倍,转化率由85%提高到106.87%,发酵周期由90h缩短至57h。     

L-苹果酸产生菌F-871变株合成延胡索酸酶的研究*

温特曲霉AspergilluswentiiF-871是高效转化延胡索酸为L-苹果酸的变株,通过对其合成延胡索酸酶的因素进行研究,筛选了培养基主要营养元素有L-精氨酸、酪氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、赖氨酸及相应含量丰富的酵母粉、黄豆饼粉和玉米浆。该变株生长阶段条件为:pH6.0,温度2830℃,培养时间为24h,酶合成阶段最适条件:接种量15%,初始pH6.8,培养温度2830℃,装量8090ml/500ml,酶合成周期40h。在优化的培养条件下,F-871变株延胡索酸酶合成水平可达156.33u/g,100ml发酵液中的酶可将延胡索酸转化为L-苹果酸32.06g,比国内一步发酵法产酸88.5%提高约4倍,转化率由85%提高到106.87%,发酵周期由90h缩短至57h。     

活性炭吸附固定化粪产碱杆菌青霉素G酰化酶

目的：以活性炭为载体固定化粪产碱杆菌来源的青霉素G酰化酶,考察固定化酶的性质。方法：对影响酶固定化的因素优化筛选,确定有显著影响的因素：pH、离子强度、酶量、固定化时间进行L934的正交实验,获得最佳固定化条件,并对固定化酶的最适反应温度、pH及批次稳定性进行研究。结果：最佳固定化条件为：载体0.3g,酶量5mL,总反应体系为12mL,离子强度1mol/L,温度4℃,pH 7.0,固定化40h;最高固定化酶活性为135.9U/g湿载体。固定化酶性最适反应温度为55℃,最适pH为10,重复使用12次后没有活性损失。结论：活性炭吸附固定化青霉素G酰化酶的活性高,批次反应稳定,具有工业应用潜力。     

两种酶谱方法在κ-卡拉胶酶活性鉴定中的应用

对分离纯化后的κ-卡拉胶酶进行SDS-PAGE电泳和酶谱试验鉴定,比较κ-卡拉胶酶活性鉴定中的两种酶谱试验方法。一种是先进行非变性PAGE电泳,电泳完毕,将电泳胶与事先准备好的底物胶叠合在一起,35℃孵育液孵育。另一种是在此试验方法基础上进行改进,直接在电泳分离胶中加入0.2%底物,进行SDS-PAGE电泳,电泳结束,用TritonX-100将电泳胶复性,孵育液孵育。试验结果表明改进后的酶谱方法操作简单,具有良好的灵敏度和精确的定位。同时,利用改进后的酶谱方法对κ-卡拉胶酶活性进行了反应时间的研究,结果显示,反应时间为8 h时,降解条带最清晰,最有利于相似分子量酶的辨别。     

Inducible overexpression of the FUM1 gene in Saccharomyces cerevisiae: localization of fumarase and efficient fumaric acid bioconversion to L-malic acid.

Cloning of the Saccharomyces cerevisiae FUM1 gene downstream of the strong GAL10 promoter resulted in inducible overexpression of fumarase in the yeast. The overproducing strain exhibited efficient bioconversion of fumaric acid to L-malic acid with an apparent conversion value of 88% and a conversion rate of 80.4 mmol of fumaric acid/h per g of cell wet weight, both of which are much higher than parameters known for industrial bacterial strains. The only product of the conversion reaction was L-malic acid, which was essentially free of the unwanted by-product succinic acid. The GAL10 promoter situated upstream of a promoterless FUM1 gene led to production and correct distribution of the two fumarase isoenzyme activities between cytosolic and mitochondrial subcellular fractions. The amino-terminal sequence of fumarase contains the mitochondrial signal sequence since (i) 92 of 463 amino acid residues from the amino terminus of fumarase are sufficient to localize fumarase-lacZ fusions to mitochondria and (ii) fumarase and fumarase-lacZ fusions lacking the amino-terminal sequence are localized exclusively in the cytosol. The possibility that both mitochondrial and cytosolic fumarases are derived from the same initial translation product is discussed.     

酶法合成头孢环己二烯

以环己二烯甘氨酸甲酯盐酸盐为酰基供体,7-氨基脱乙酰氧基头孢烷酸为酰基受体,γ－氧化铝为载体的固定化巨大芽孢杆菌胞外青霉素G酰化酶为酰化剂,合成了头孢环己二烯。5％酰基供体,2％酰基受体,每毫升反应物加44IU固定化酶,pH7．5,25℃振荡反应5h,头孢环己二烯产率为81％。苯乙酸、苯氧乙酸和头孢霉素G对酶法合成有不同程度的抑制作用。     

Inducible overexpression of the FUM1 gene in Saccharomyces cerevisiae: localization of fumarase and efficient fumaric acid bioconversion to L-malic acid

Cloning of the Saccharomyces cerevisiae FUM1 gene downstream of the strong GAL10 promoter resulted in inducible overexpression of fumarase in the yeast. The overproducing strain exhibited efficient bioconversion of fumaric acid to L-malic acid with an apparent conversion value of 88% and a conversion rate of 80.4 mmol of fumaric acid/h per g of cell wet weight, both of which are much higher than parameters known for industrial bacterial strains. The only product of the conversion reaction was L-malic acid, which was essentially free of the unwanted by-product succinic acid. The GAL10 promoter situated upstream of a promoterless FUM1 gene led to production and correct distribution of the two fumarase isoenzyme activities between cytosolic and mitochondrial subcellular fractions. The amino-terminal sequence of fumarase contains the mitochondrial signal sequence since (i) 92 of 463 amino acid residues from the amino terminus of fumarase are sufficient to localize fumarase-lacZ fusions to mitochondria and (ii) fumarase and fumarase-lacZ fusions lacking the amino-terminal sequence are localized exclusively in the cytosol. The possibility that both mitochondrial and cytosolic fumarases are derived from the same initial translation product is discussed.