微生物谷氨酰胺转胺酶研究进展

微生物谷氨酰胺转胺酶是一种在食品、医药、纺织、化妆品等领域具有广泛应用前景的酶制剂。就其理化性质、作用机理、工业化生产、在食品工业上的应用及当前国内外研究热点进行了概述。并讨论了微生物谷氨酰胺转胺酶在我国生产及应用中存在的问题和困难,对未来的研究方向做出展望。     

微生物谷氨酰胺转胺酶生产菌株的育种研究

在简要介绍微生物谷氨酰胺转胺酶的主要功能、应用和国外研究成果与目前状况后,指出该酶生产微生物菌种选育的重要性以及实际难度和艰巨性,阐述了进行初筛、复筛和常规诱变育种试验的关键技术手段及其成果效益。利用这些有效方法获得性能优良的高产酶突变菌株,进行规模化发酵工艺条件和酶制剂产品分离提纯技术研究,并在此基础之上,进一步开展通过“神舟”四号飞船搭载的微生物空间诱变育种研究强化产酶菌株的各种优良性能,说明了空间多种复合因素引发的综合搭载效果显著。     

超滤法浓缩谷氨酰胺转胺酶的影响因素研究

对微生物谷氨酰胺转胺酶(MTG)超滤浓缩的工艺条件进行了探讨及优化。实验采用截留分子量为30 kDa的聚醚砜(PES)膜,当发酵液初始pH为7,超滤浓缩倍数为4倍时,可以得到理想的MTG回收率。同时对超滤液中蛋白酶的变化进行了分析,发现随着超滤倍数的提高蛋白酶也逐渐提高,但在浓缩4倍以后达到较稳定的水平。聚醚砜(PES)超滤膜使用后用稀释的NaOH溶液浸泡清洗处理50 min后,膜通量可以恢复98.12%。     

吸水链霉菌发酵生产谷氨酰胺转胺酶的补料研究

在吸水链霉菌(Streptomyces hygroscopicus)分批发酵研究的基础上,通过在菌体生长阶段指数流加葡萄糖,进行高细胞密度培养,获得了较高的菌体量;待菌体生长进入产酶期后,通过补加氮源,为产酶提供充足的氮源,其中通过流加蛋白质氮源,可以减少蛋白酶对成熟MTG的分解,促进产酶。结果表明,8~16 h采用较高的的比生长速率(0.15 h-1),后期降低比生长速率(0.10 h-1),此时得到的菌体量较高,可达到36 g/L,比分批发酵下的菌体量提高了80%。同时在培养基中添加50g/L的豆饼粉,最终酶活可达到5.79U/ml,提高了83%。     

发酵法生产谷氨酰胺转胺酶(MTG)的中试研究

比较了摇瓶和 2 .5L种子罐所培养的种子液 ,并在 5L罐上考察了以种子罐培养种子时不同接种量对发酵过程的影响。在将 5L小罐实验结果放大到 30 0L和 3m3 罐的中试规模时 ,分别采用以vvm相等和KLa相等的原则 ,对通风量进行放大 ,以P V相等为依据对搅拌转速进行放大。结果表明 ,当采用种子罐培养种子液时 ,适宜的种龄为 18～ 2 0h ,接种量为 2 % ,30 0L罐中酶活和生产强度分别达到 3.12u mL和 78.0u L·h ,均高于 5L罐的水平 ,3m3 罐酶活为 2 .70u mL ,接近于 5L罐的酶活水平 ,表明本研究所采用的通气量、搅拌转速等放大原则是合理的     

氮源对谷氨酰胺转胺酶合成的影响

研究不同氮源及培养条件对轮枝链霉菌 (Streptoverticillium)SK - 1合成谷氨酰胺转胺酶 (TGase)的影响 ,结果当以 5 0g/L玉米浆为主要氮源时发酵酶活水平可达 3 0 1μmol/ (min·ml) ;对摇瓶发酵条件进行优化后 ,以 5 0g/L玉米浆为主要氮源 ,起始pH值为 7 0～ 7 5 ,培养温度为 30℃ ,接种量范围为 5 % - 10 % ,培养时间为 38h时 ,酶活最高可达 4 5 2 μmol/ (min·ml) ,酶活提高了5 0 17%。玉米浆作为氮源时发酵酶活比较高 ,发酵时间也较短 ,酶的生产成本较低     

谷氨酰胺转胺酶发酵条件的优化研究

通过优化种子培养条件和发酵培养基组分使谷氨酰胺转胺酵产酶水平有了很大的提高,确定种龄为20－24h,接种量8％左右。发酵培养基含淀粉15g/L、葡萄糖15g/L、蛋白胨25g/L、酵母膏3g/L、无水硫酸镁2g/L、磷酸氢二2g/L,无水磷酸二氢钾2g/L,24－28h添加质量浓度为0．5％的硫酸铵,在10L发酵罐实验中,验证了溶解氧对MTG合成至关重要,确定较适宜通气量1：1．25vvm,搅拌转速300mr/min,最高产酶单位最终稳定在3．2u/mL,放罐时间在44－46h左右较适宜。     

基因组重排筛选高产谷氨酰胺转胺酶菌株

谷氨酰胺转胺酶(TGase)的产量不足的问题一直限制其工业化生产规模,故采用基因组重排的方法,筛选高产谷氨酰胺转胺酶菌株。通过对不同制备条件下原生质体纯度和形成率的考量,获得制备原生质体的最优条件为以6mg/ml的溶菌酶浓度进行酶解,酶解时间2h。再优化融合条件,以2min紫外灭活和40min热灭活结合的方法挑选出融合子。通过两轮基因组重排,经过96孔板发酵高通量筛选和摇瓶发酵复筛验证,获得了一株产酶达7.12U/ml的茂源链霉菌,相比最初选用菌株的平均酶活提高65.5%。发酵结果显示,酶活提高的原因可能是在重组后原酶成熟更快、更彻底,且得到的菌株遗传稳定性良好。证明基因组重排能够有效提高菌株的产酶水平,同时为谷氨酰胺转胺酶产量提高提供理论依据。     

基因组重排筛选高产谷氨酰胺转胺酶菌株

谷氨酰胺转胺酶(TGase)的产量不足的问题一直限制其工业化生产规模,故采用基因组重排的方法,筛选高产谷氨酰胺转胺酶菌株。通过对不同制备条件下原生质体纯度和形成率的考量,获得制备原生质体的最优条件为以6mg/ml的溶菌酶浓度进行酶解,酶解时间2h。再优化融合条件,以2min紫外灭活和40min热灭活结合的方法挑选出融合子。通过两轮基因组重排,经过96孔板发酵高通量筛选和摇瓶发酵复筛验证,获得了一株产酶达7.12U/ml的茂源链霉菌,相比最初选用菌株的平均酶活提高65.5%。发酵结果显示,酶活提高的原因可能是在重组后原酶成熟更快、更彻底,且得到的菌株遗传稳定性良好。证明基因组重排能够有效提高菌株的产酶水平,同时为谷氨酰胺转胺酶产量提高提供理论依据。     

药用级微生物谷氨酰胺转胺酶的纯化工艺研究

为了提高谷氨酰胺转胺酶的纯度和扩展在医药领域的应用,探索了一种适合工业化生产的、安全高效的微生物谷氨酰胺转胺酶纯化方法。轮枝链霉菌发酵后,经离心10 000 r/min 4℃除去菌体,调节发酵液电导率至4.1mS/cm和pH6.0后,以直线流速60cm/h通过SP Sepharose FF阳离子交换层析柱对目的蛋白高 选择性和高载量地捕获,再通过phenyl sepharose 6 FF（high sub）疏水层析柱进行精细纯化。纯化后经SDS-PAGE鉴定纯度达到95%以上,HPLC分析纯度> 99%。鲎试剂测定内毒素含量为0.013EU/ml,达到中国药典中血制品要求的低于0.15EU/ml标准。     

谷氨酰胺转胺酶—理化性质，生产方法及其在食品工业中的应用

谷氨酰胺转胺酶（蛋白质－谷氨酸－γ谷氨酰胺转移酶EC2,3,2,13）催化体外大多数食品蛋白质的交联反应,如：酪蛋白,大豆蛋白,肌球蛋白,肌动蛋白,谷蛋白,禽蛋蛋白等等。通过催化肽键谷酰胺基残基的酰基转移反应,在各种蛋白质分子之间或之内形成ε-（γ-谷胺酰）赖氨酸键,从而改善各种蛋白质的功能性质,如：营养价值,质地结构,口感,贮存期等等。目前,商业化谷氨酰胺转胺酶主要从动物组织中提取,但由于其分离和纯化过程较复杂,且来源稀少,因而价格昂贵,近年来,人们开始转向于研究利用微生物发酵来生产谷氨酰胺转胺酶,并使之应用于食品工业,经过微生物谷氨酸酰胺转胺酶处理后的食品,其功能性质明显改善,本文就谷氨酰胺转胺酶的国内外研究现状作一综述,主要包括理化性质,生产及其应用。     

添加CTAB促进吸水链霉菌产谷氨酰胺转胺酶

研究了添加十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）对吸水链霉菌（Streptomyces hygroscopicus）合成谷氨酰胺转胺酶的影响。结果表明,添加CTAB可以提高发酵过程中谷氨酰胺转胺酶的酶活,摇瓶培养中,CTAB的最佳添加时间和添加量分别为32h和1%,发酵终了时,谷氨酰胺转胺酶酶活最高达5.04u/mL,比对照提高了21.8%。初步研究表明,CTAB的主要作用是促使谷氨酰胺转胺酶的酶原转化为成熟酶,因此,在发酵过程中添加适当浓度的CTAB,可使酶原快速、完全地转化为成熟的MTG,解除酶原的产物抑制作用,促进了细胞产酶。     

产耐高温谷氨酰胺转胺酶菌株的快速筛选方法

目的:采用亚硝基胍(NTG)诱变结合96孔板高通量筛选方法筛选产耐高温谷氨酰胺转胺酶(MTG)的茂原链霉菌(Streptomyces mobaraensis)。方法:通过优化96孔板高通量测定MTG活性的方法、确定筛选温度和时间,建立了产耐高温MTG菌株的快速筛选方法;通过优化NTG诱变条件建立了筛选突变库;通过96孔板高通量初筛、摇瓶复筛获得了产耐高温MTG的突变株12-82,并通过摇瓶发酵对12-82所产MTG进行热稳定性分析。结果:采用2mg/ml NTG、p H8.0、60min的诱变条件获得突变株,将突变株的发酵上清液于70℃水浴7.5min,再在37℃空气浴、反应10min的条件下测定MTG活性,从5 200株突变株中筛选出5株产耐高温MTG的突变株,其中突变株12-82在50℃水浴60min以及70℃水浴1.5min的酶活残留率均比出发株高出近20%,且80℃保温2min仍有11.9%的酶活残留率。结论:利用NTG诱变结合96孔板高通量筛选的方法筛选到5株所产MTG热稳定性相对较高的突变株,其中突变株12-82在50℃、70℃和80℃的酶活残留率均有10%~20%的提高。这为高温食品加工领域所需耐高温MTG生产菌株的高效筛选提供了可行性方案。     

微生物谷氨酰胺转胺酶的表达及分子改造研究进展

微生物谷氨酰胺转胺酶具有催化蛋白质和某些非蛋白物质交联的功能,被广泛应用于食品、医药及纺织等领域.为提高该酶的产量及建立相应的分子改造平台,上世纪90年代日本味之素公司便开展了微生物谷氨酰胺转胺酶重组菌构建的研究.目前,该酶已在多个表达系统中实现活性表达,部分重组菌较野生菌的产酶能力有显著提高.近年来,谷氨酰胺转胺酶的分子改造研究也取得了初步进展,酶的催化活力、热稳定性及底物专一性得到提升.文中对上述研究中涉及的蛋白质表达及改造策略进行了简要的总结及分析,并指出相关研究的发展趋势.     

添加CTAB促进吸水链霉菌产谷氨酰胺转胺酶

研究了添加十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对吸水链霉菌(Streptomyces hygroscopicus)合成谷氨酰胺转胺酶的影响。结果表明,添加CTAB可以提高发酵过程中谷氨酰胺转胺酶的酶活,摇瓶培养中,CTAB的最佳添加时间和添加量分别为32h和1%,发酵终了时,谷氨酰胺转胺酶酶活最高达5.04u/mL,比对照提高了21.8%。初步研究表明,CTAB的主要作用是促使谷氨酰胺转胺酶的酶原转化为成熟酶,因此,在发酵过程中添加适当浓度的CTAB,可使酶原快速、完全地转化为成熟的MTG,解除酶原的产物抑制作用,促进了细胞产酶。     

谷氨酰胺转胺酶—理化性质、生产方法及其在食品工业中的应用

谷氨酰胺转胺酶(蛋白质-谷氨酸-γ谷氨酰胺转移酶EC2.3.2.13)催化体外大多数食品蛋白质的交联反应,如:酪蛋白,大豆蛋白,肌球蛋白,肌动蛋白,谷蛋白,禽蛋蛋白等等。通过催化肽键谷酰胺基残基的酰基转移反应,在各种蛋白质分子之间或之内形成ε-(γ-谷胺酰)赖氨酸键,从而改善各种蛋白质的功能性质。如:营养价值、质地结构、口感、贮存期等等。目前,商业化谷氨酰胺转胺酶主要从动物组织中提取,但由于其分离和纯化过程较复杂,且来源稀少,因而价格昂贵,近年来,人们开始转向于研究利用微生物发酵来生产谷氨酰胺转胺酶,并使之应用于食品工业,经过微生物谷氨酰胺转胺酶处理后的食品,其功能性质明显改善。本文就谷氨酰胺转胺酶的国内外研究现状作一综述,主要包括理化性质、生产及其应用。     

微生物谷氨酰胺转胺酶对大鼠创伤愈合作用的实验研究

本文研究了微生物谷氨酰胺转胺酶对大鼠创伤的促愈合作用。建立大鼠背部刀割伤模型,用创面照像、透明膜描记扫描记录伤后第5、10、15、20 天创面面积,计算创伤愈合率;并用注水法测量伤腔容积,同时观测肉芽组织再生及其总蛋白、氨基已糖和己糖醛酸的含量变化情况。结果实验组创面愈合时间平均为18.1天,较对照组平均缩短了2-3天(P<0.05);创伤愈合率显著提高(P<0.05或P<0.01);伤腔容积明显缩小(P<0.05);实验组肉芽干湿重较对照组显著增加(P<0.05),肉芽中蛋白质、氨基已糖和己糖醛酸含量增加显著(P<0.05)。结果显示谷氨酰胺转胺酶具有促进大鼠皮肤创伤愈合的作用,其作用机理可能是促进肉芽组织中蛋白质,氨基多糖和胶原的合成有关。     

茂原链霉菌谷氨酰胺转胺酶序列分析及三维结构建模

利用DNASTAR、VectorNTI9、SignalP等生物信息学平台对茂原链霉菌(Streptomyces mobaraensis)谷氨酰胺转胺酶(TGase)进行了序列分析和三维结构建模。结果表明:茂原链霉菌TGase同已报道其他微生物来源的TGase有较高的同源性,无信号肽,存在一个跨膜结构区,二级结构是由多个α螺旋、转角和少量β折叠构成。同时在一二级结构分析的基础上,利用同源建模的方法完成了三维结构的建模。     

微生物发酵法生产透明质酸

透明质酸(Hyaluronic acid,以下简称HA)是一种高分子粘多糖,具有良好的亲水性、生物相容性和保湿功能,广泛应用于食品、化妆品和医药领域.透明质酸的传统生产方法是主要从动物组织中提取,用微生物发酵法生产透明质酸正逐步取代传统生产方法,其优点是原料易得、成本低、所产透明质酸有更高的产量和分子量等原因.