产褐藻胶裂解酶海洋细菌的筛选和鉴定

褐藻胶是广泛存在于各种褐藻中的一类多糖物质,其降解产物褐藻寡糖具有抗肿瘤、抗凝血、抗氧化和促进植物根部生长等作用,应用前景广阔。本研究以褐藻胶为单一碳源,从腐烂的马尾藻及其生境底泥中共筛选获得褐藻胶降解细菌18株。采用95%酒精处理褐藻胶裂解酶检测平板,水解圈与菌落的直径比值(D/d)≥5的有13株,D/d≥8的有3株。采用DNS法测定细菌的褐藻胶裂解酶活力,菌株DB15913的活力最高,达到15.42 U/mL。依据菌体形态、生理生化特征和16S rDNA序列分析,鉴定菌株DB15913为Cobetia amphilecti。     

褐藻胶降解菌株S10鉴定及产酶条件优化

探讨了褐藻胶降解菌株S10的生长条件及其对产褐藻胶降解酶活力的影响。以分离自海参肠道的褐藻胶降解菌株S10为研究对象，采用形态学观察结合16S rDNA序列分析，对菌株S10进行菌种鉴定并对其生理生化特性进行测定。以降解酶活力为指标，利用单因素、Plackett-Burman(PB)和响应面法对培养基成分和培养条件进行优化；最后对优化前后的菌株生长量、产酶活力和粗酶液稳定性进行分析。结果表明，菌株S10属于溶藻孤菌(Vibrio algindyticus);当pH 7、接种量2%(体积分数)、装液量150 mL、温度26℃、转速150 r/min、NaCl 3%(质量分数，下同)、海藻酸钠含量1.12%、硫酸铵含量0.44%、培养时间35.95 h条件下，褐藻胶降解酶活力最大(188.18 U/min)。优化后产酶活力提高30%;4℃低温更有利于该酶保存。综上，优化后的菌株S10产褐藻胶降解酶活力较高，能更好地用于降解褐藻胶，可为提高褐藻胶的利用率和进一步发掘褐藻胶寡糖的利用价值提供参考。     

产褐藻胶裂解酶芽胞杆菌的筛选、鉴定及其降解效果评价

褐藻胶是广泛存在于褐藻中的一类多糖,降解为褐藻寡糖后能表现出更多的生物活性。从海洋样品中筛选出产褐藻胶裂解酶芽胞细菌16株,基于形态、生理生化特征和16S r DNA系统发育分析初步鉴定菌株HB12274为解淀粉芽胞杆菌植物亚种(Bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum)。TLC结果显示,海藻酸钠经粗酶液降解形成2～7聚合度的褐藻寡糖和单糖,菌株与马尾藻叶片共培养时能明显降解叶状体结构。为褐藻胶裂解酶的生产和工业应用提供了新的菌株来源。     

微泡菌属菌株YPW1和YPW16多糖降解特性分析

【背景】海洋环境中分离到的微泡菌属菌株具有多糖降解能力,在环境中可以作为糖类代谢的重要执行者参与海洋碳循环过程。【目的】测定2株微泡菌属菌株的多糖降解活性,通过与微泡菌属其他菌株基因组比较分析2株菌的多糖降解基因特征。【方法】通过3,5-dinitrosalicylicacid(DNS)定糖法测定多糖降解活性,同时利用高通量测序技术对菌株基因组序列进行测定与组装,并与其他基因组注释结果进行比较分析。【结果】分离得到2株微泡菌属菌株YPW1和YPW16,二者均为潜在新种。结果表明,菌株YPW1能够降解琼胶、褐藻胶、果胶、几丁质、木聚糖、淀粉、普鲁兰等7种多糖,而菌株YPW16仅可降解淀粉和普鲁兰。基因组分析表明,YPW1具有上述7种多糖的降解酶基因,但菌株YPW16只具有淀粉酶与普鲁兰酶降解基因。相较于其他微泡菌属菌株,菌株YPW1多糖降解范围、多糖降解酶基因种类与丰度较高,但菌株YPW16多糖降解范围却较为狭窄。由此可知,多糖降解酶基因在微泡菌属基因组中的分布差异性较大。【结论】本研究为微泡菌属提供了2株潜在的新型菌株资源,为生物多糖降解提供了生化工具,也为研究微泡菌属菌株中多糖降解基...     

1株褐藻胶降解菌的筛选、鉴定及产酶条件优化

为获得可产生褐藻胶裂解酶并高效降解褐藻胶的菌株,以海藻酸钠为唯一碳源配制培养基,以透明圈法进行初筛,DNS法复筛,从海洋生物中筛选得到1株高酶活力褐藻胶降解菌株B12,经16S rDNA序列分析、生理生化试验、电镜观察,确定该菌为弧菌属(Vibrio sp.).通过单因素试验及响应面优化试验对影响菌株生长和产酶条件的5...     

产双功能褐藻胶裂解酶菌株的筛选与初步研究

目的：双功能褐藻胶裂解酶既能降解聚β-D-甘露糖醛酸,又能降解聚α-L-古罗糖醛酸,可以用一种酶来制备不同结构的褐藻胶寡糖。本文的目的是筛选能产生双功能褐藻胶裂解酶的菌株,对其产酶曲线和降解产物作初步研究。方法：利用唯一碳源培养基筛选产生褐藻胶裂解酶的菌株,通过16SrDNA序列比对进行菌种鉴定,通过在凝胶上检测褐藻胶裂解酶活性来判断发酵上清液中褐藻胶裂解酶的数量及分子量,利用薄层层析确定降解褐藻胶的终产物组成。结果：从褐藻上筛选到一株海洋细菌QY107,鉴定为弧菌属细菌。发酵120h时褐藻胶裂解酶产量为12．32U／mL,其发酵液上清中只含有一种褐藻胶裂解酶,分子量在28kDa左右,并且对聚β—D-甘露糖醛酸和聚α-L-古罗糖醛酸都能降解,降解褐藻胶的终产物主要为三糖。结论：本文筛选到一株弧菌QY107,其发酵液上清中只有一种双功能褐藻胶裂解酶,可用于大量制备褐藻胶三糖。推测该酶具有特殊的催化腔结构,对其结构与功能相互关系的研究可能会发现新的底物结合与催化机制。酶解制备褐藻胶寡糖因其环保高效而越来越受到人们的重视,因此该菌株能促进海洋寡糖类生物制品的开发,在医药、食品、农业、生物燃料等领域具有广阔的应用前景。     

南极交替单胞菌R11-5产卡拉胶酶的发酵条件优化

【背景】极地寒冷环境中发现了大量具有潜在应用前景的冷适应酶,同时也存在种类繁多的海藻多糖降解菌,因此极端环境微生物是筛选获得新颖、高效多糖降解酶的重要新源泉。由于筛选培养基通常并非野生菌发酵产酶的最优条件,为了使野生菌的产酶效率达到最高,需要对其培养条件进行优化,从而为其深入研究及开发利用提供依据。【目的】对一株产卡拉胶酶的南极菌株进行种属鉴定,并采用响应面法对该菌的发酵产酶条件进行优化。【方法】通过16SrRNA基因对产卡拉胶酶的南极菌株进行种属鉴定,采用响应面法优化南极菌株产酶发酵条件。【结果】该南极菌属于交替单胞菌属(Alteromonas),命名为交替单胞菌R11-5。发酵条件优化结果显示,7个环境因子影响交替单胞菌R11-5的产酶量。利用Design-Expert软件中的Plackett-Burman设计实验,筛选出影响交替单胞菌R11-5产酶量的4个主要因素分别为培养温度、牛肉膏浓度、卡拉胶浓度和Ca~(2+)浓度。通过Box-Behnken设计和响应面分析得到交替单胞菌R11-5最佳产酶发酵条件为:温度15.0°C,牛肉膏浓度11.0 g/L,卡拉胶浓度3.0 g/L,Ca~(2+)浓度5.0 mmol/L。优化后发酵上清液酶产量达到87.193 U/mL,与优化前相比提高了1.8倍。【结论】响应面法提高了南极交替单胞菌R11-5卡拉胶酶的产量,为其开发应用提供了科学依据。     

褐藻胶降解菌的筛选、鉴定及产酶条件优化

【目的】筛选一株能降解褐藻胶的菌株,并优化产酶条件以提高褐藻胶裂解酶活力。【方法】从漳州海域采集到海水和海泥,以海藻酸钠为唯一碳源,通过富集培养、初筛、复筛筛选到一株能够降解褐藻胶的菌株。依据16S rRNA序列分析、生理生化特征、菌体形态及菌落特征对该菌进行鉴定。通过单因素和正交试验对该菌的产酶条件进行优化。【结果】该菌属于海科贝特氏菌,命名为Cobetiamarina HQZ08。该菌株最佳的产酶培养基组成为:海藻酸钠7.00g/L、蛋白胨3.00g/L、NaCl30.00g/L,K2HPO4·3H2O 1.25 g/L。最佳发酵条件为:接种量2%,接种龄12 h,培养基起始pH为7.0,培养温度25°C,培养时间24 h。优化后褐藻胶裂解酶活力达到68.5 U/mL,TLC法分析酶解产物为褐藻胶寡糖。【结论】HQZ08菌株可以用于降解褐藻胶,产生聚合度为2–6的褐藻胶寡糖。     

海参多糖对小鼠肠道菌群紊乱的恢复作用

目的 探究海参多糖对抗生素所致小鼠肠道菌群失衡的调整作用。方法 超声浸提法提取海参多糖,硫酸‒苯酚法测定多糖含量;通过抗生素连续灌胃1周,构建小鼠肠道紊乱模型;将18只昆明种小鼠随机分为正常对照、自然恢复和海参多糖干预组（每组6只）,定期留取粪便,采用PCR-DGGE技术获得肠道菌群分子指纹图谱,进行相似性、多样性及主要差异条带序列的分析。结果 提取海参多糖的浓度为1.92 mg/mL;正常对照组小鼠肠道菌群以有益菌,即乳杆菌属和梭菌属占主导地位;而在抗生素干预后,这两种菌的含量明显下降,并伴随检测出致病性卟啉单胞菌属;经海参多糖处理后,有益菌含量有所恢复,有害菌含量降低。结论 海参多糖对抗生素所致实验小鼠肠道菌群紊乱有一定的恢复作用。     

海洋褐藻多糖的复杂结构、降解酶系以及生物学功能

海洋大型藻类(包括褐藻、红藻和绿藻)具有生物质资源产量高、生长过程中不占用耕地和淡水资源等优点,是未来生物炼制的优良原料。2021年,中国褐藻产量为190万吨,远高于其他经济藻类。但是与绿藻相比,褐藻所含的褐藻酸盐和红藻所含的3,6-脱水-L-半乳糖等多糖组分不容易发酵,极大地限制了其高值转化的进程。本文针对褐藻多糖的高效降解与高值转化这一研究热点,总结了褐藻的系统发育与褐藻多糖(褐藻胶、岩藻多糖以及昆布多糖)的复杂结构组成,分析了3类海洋多糖降解酶系的家族、空间结构及其特异性识别专一底物的活性架构等特征,并对褐藻多糖降解产物及其衍生寡糖的生物学功能进行了构效分析,以期揭示海洋多糖降解酶系的高效催化机制和特异性识别机理,推动褐藻的高效生物降解转化,为精准定制生物活性寡糖,构建绿色低碳工业化生产工艺提供参考。     

一株产褐藻胶裂解酶的需钠弧菌筛选及酶解产物分析

[背景]褐藻胶裂解酶种类丰富、降解机制多样,是高效环保降解褐藻胶、制备褐藻寡糖的工具酶,成为褐藻植物高值化开发利用的研究热点.[目的]从海泥中筛选获得褐藻胶裂解酶高效产酶菌株,确定菌株发酵产酶最优条件,鉴定和分析酶降解产物,进而解析该酶的降解特性.[方法]以褐藻胶为唯一碳源,从海带养殖场附近海泥中筛选菌株,通过形态学观...     

海藻工具酶——褐藻胶裂解酶研究进展

从海洋生物中筛选提取有价值的酶类,开发海洋多糖降解产物,已成为海洋生物资源开发的一个重要方面。因此,近年来对于海藻工具酶之一的褐藻胶裂解酶及其降解产物——褐藻寡糖的研究日益受到人们的普遍关注。从褐藻胶裂解酶的来源、分类、底物专一性、作用方式及结构与机理研究、酶活力测定和酶学性质等方面,结合本课题组的研究工作综述近十年来有关褐藻胶裂解酶的研究进展。     

褐藻胶裂解酶的结构及催化机制研究进展

褐藻胶是由β-D-甘露糖醛酸及其C_5差向异构体α-L-古罗糖醛酸所组成的酸性多糖。褐藻胶裂解酶是多糖裂解酶的一种,可以将褐藻胶降解成寡糖或者单糖。近年来随着结构生物学的发展,越来越多褐藻胶裂解酶的结构及催化机制得到解析。本文中,笔者介绍了不同家族褐藻胶裂解酶结构以及催化机制的研究进展。根据酶序列来分,褐藻胶裂解酶分属到多糖裂解酶的7个家族;从结构上来看,褐藻胶裂解酶通常采取3种结构:β果冻卷、(α/α)_n桶状结构和β螺旋结构。褐藻胶裂解酶通过β消除的方式来降解褐藻胶,根据催化过程中有无金属离子的辅助,褐藻胶裂解酶的催化机制又可进一步分为His(Tyr)/Tyr型β消除和金属离子辅助的β消除。本文可以为褐藻胶裂解酶的应用提供一定的理论依据。     

假单胞菌生物被膜核心胞外多糖生物合成系统研究进展

胞外多糖是假单胞菌生物被膜的重要组成部分,能增强菌体对外界环境、抗菌剂和宿主防御的耐受性.假单胞菌能产生3种与生物被膜形成密切相关的核心胞外多糖:褐藻胶、Psl和Pel,它们在细菌细胞中的合成和转运分别依赖对应的褐藻胶、Psl和Pel生物合成系统.因此,本综述系统全面地总结了假单胞菌3种胞外多糖生物合成系统结构生物学的...     

褐藻寡糖的制备方法及生物活性研究进展

褐藻胶是一类多糖聚合物,由于其独特的理化性质和有益健康的作用,已被广泛应用于制药和食品工业.然而,由于褐藻胶的水溶性低、黏度大,进而限制了褐藻胶的开发和应用.褐藻寡糖(alginate oligosaccharide,AOS)是褐藻胶的降解产物,由于其分子量低、水溶性高、安全无毒等特点,近年来受到广泛关注.AOS独特的...     

刺参海带饲料原料褐藻胶降解菌的分离与鉴定

从海带及刺参养殖环境中筛选有效降解褐藻胶,且对刺参无致病性的微生物,对海带饲料原料进行降解处理,以降低海带饲料中刺参难以消化的褐藻胶成分,显著提高饲料利用率,增加海带原料价值。以褐藻胶为唯一碳源选择培养基初筛;DNS法测定褐藻胶裂解酶酶活;16S r DNA测序及生理生化试验对菌种进行鉴定;高浓度腹腔攻毒试验考察筛选所得菌株对刺参的潜在致病性;分子排阻色谱及高效凝胶色谱法对微生物酶解褐藻胶的终产物进行分析。系统发育树分析表明,菌株WB1与Bacillus amyloliquifaciens有最高同源性,对刺参无潜在致病性;其褐藻胶裂解酶酶解褐藻胶的终产物主要为二糖和三糖,相对含量分别为74.1%和25.9%,平均分子量为516 Da。解淀粉芽胞杆菌WB1可作为一种安全的有益微生物用于刺参海带饲料原料中褐藻胶成分的降解。     

卡拉胶酶研究进展

卡拉胶酶是一种多糖水解酶,可以通过降解卡拉胶的β-1,4糖苷键,来生成卡拉胶低聚糖。根据酶解底物的差异,将其分为κ-卡拉胶酶,■-卡拉胶酶和λ-卡拉胶酶。近年来,研究发现卡拉胶寡糖具有抗病毒、抗肿瘤、免疫调节及抗凝血等药理活性,有望成为新一代的海洋药物而卡拉胶酶不但可以作为工具酶用于卡拉胶寡糖的制备,而且有助于卡拉胶结构的研究;另外,卡拉胶酶还可用于藻类原生质体的制备、因此,卡拉胶酶的研究具有重要的理论意义和明确的应用前景。本文从卡拉胶酶的分类及家族归属、来源、性质、分子生物学研究以及应用等方面综述了近年来国内外卡拉胶酶的最新研究进展     

氨氮降解菌的筛选、鉴定与复合菌水质调控效果研究

为寻找高效降解水体中氨氮的菌株并对其进行应用评价,研究从多种水产养殖池塘水体和底泥的混合物中筛选出2株氨氮降解菌,降解率分别达97.8%和98.5%,经鉴定均为凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)。对筛选出的2菌株培养条件进行优化,2菌株pH、C/N适应范围广,并且耐高温、高盐。通过灌服试验表明所筛选菌株对养殖动物是安全的。在此基础上,将筛选菌株与本实验室前期诱变菌株B38复配后制成复合菌,通过养殖试验评价了复合菌对氨氮、亚硝酸盐及藻类数量的调控效果。与4种商品微生态制剂(光合细菌、酵母菌、强效EM和芽孢杆菌)相比,泼洒复合菌的池塘氨氮含量逐渐降低。在氨氮含量下降的同时,亚硝酸盐含量有上升的趋势,但在试验的第18天,复合菌组与酵母菌组亚硝酸盐含量有所降低。对藻类数量的影响结果显示,从第9天开始添加复合菌与芽孢杆菌组藻类数量高于其他各组,在第14天,这2组藻类数量大约为其他组的2倍。由此可见,复合菌具有明显的降氨氮特性,并能有效增加藻类数量,但对亚硝酸盐降解效果不显著。研究为复合型微生态制剂的开发提供了技术支撑。     

生物质多糖的高效降解与降解酶（系）的精确定制

自然界中多糖类生物质资源十分丰富,然而其复杂的抗降解屏障限制了生物转化的进程.近年来,随着生物质多糖结构的快速解析以及大量多糖降解酶的鉴定研究,针对不同底物结构或产物需求,仿制高效微生物多糖代谢途径,精确定制多糖降解酶系,促进生物质高效转化已成为可能.本文分析中性多糖(纤维素和木聚糖)、碱性多糖(几丁质和壳聚糖)以及酸性多糖(褐藻胶)的精细结构组成与基团性质,总结3类多糖主要降解酶的活性架构特征及其底物精确结合模式.文章还阐述蛋白质工程设计与定制策略,针对酶分子不同功能区的分析,可为酶分子的功能快速设计与改造提供靶点,以获得适宜于工业应用的高效酶分子,此外,根据微生物胞外降解酶系的降解次序与协同关系,可基于应用需求精确定制复杂多糖降解酶系,实现生物质的高效与高值降解转化.     

褐藻胶裂解酶的分子改造研究进展

褐藻胶是由β-D-甘露糖醛酸(M)以及α-L-古罗糖醛酸(G)2种单体组成的酸性多糖。褐藻胶裂解酶作为多糖裂解酶的一种,可以温和高效地将褐藻胶降解为褐藻寡糖,并用于食品、医药和农业领域。然而天然来源的褐藻胶裂解酶通常存在活性不高、催化效率低以及热稳定性差等缺点,在一定程度上限制了其工业化应用潜力。近年来分子改造策略已经开始大量应用于褐藻胶裂解酶,使得褐藻胶裂解酶的应用性能得到极大提升。本文对已报道的褐藻胶裂解酶结构与催化机制进行总结,对改善热稳定性、提高催化效率、改变底物分布等性质的褐藻胶裂解酶分子改造策略如理性设计、定向进化、结构域截短与重组等进行系统分析与综述,并展望了未来褐藻胶裂解酶分子改造的发展方向。