一株产漆酶细菌的分离鉴定及酶学性质研究

[目的]分离获得产漆酶的细菌菌株,研究漆酶的酶学性质并应用于染料脱色.[方法]利用含铜的富集培养基筛选产漆酶细菌;通过形态特征、生理生化试验及16SrDNA序列分析等方法进行鉴定;以丁香醛连氮为底物测定漆酶的酶学性质;通过测定染料在最大吸收波长下吸光值的变化评价漆酶对染料的脱色效果.[结果]从森林土壤中筛选到一株漆酶高产菌株LS05,初步鉴定为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens);菌株LS05的芽孢漆酶以丁香醛连氮为底物的最适pH为6.6,最适温度为70℃;该酶具有较好的稳定性,经70℃处理10h或在pH 9.0条件下放置10d后可保留活性.对抑制剂SDS和EDTA具有一定的抗性,在碱性条件下可有效脱色不同的工业染料,RB亮蓝、活性黑和靛红1h内的脱色率达93％以上.[结论]Bacillus amyloliquefaciens LS05的芽孢漆酶在高温和碱性条件下稳定性强,相对于真菌漆酶具有更好的工业应用特性,可有效用于工业染料废水的处理.     

定点突变提高枯草芽孢杆菌角蛋白酶的低温催化活性

[背景]角蛋白酶KerZ1能在60℃的最适温度下高效降解角蛋白底物,然而其在低于最适温度条件下的酶活极低,难以适应工业生产和实际应用的要求.[目的]提升角蛋白酶KerZ1的低温催化活性.[方法]结合同源比对与折叠自由能分析向角蛋白酶KerZ1引入氨基酸突变,并对突变体的酶学性质进行研究.[结果]对KerZ1柔性环区域(...     

真菌漆酶在绿色化学中的研究进展

漆酶主要是由真菌分泌的一类胞外多铜氧化酶,因其具备多功能特性而被广泛地应用于绿色环境化学。漆酶能够以分子氧作为电子接受体,催化氧化多种酚类和非酚类底物形成自由基中间体,随后这些自由基中间体涉及到氧化耦合或键断裂,最终导致底物发生氧化、分解或聚合反应。目前,主要采用包埋、吸附、共价绑定和交联结合等方法制备固定化漆酶,以增强漆酶在实际环境中的催化活性、稳定性和循环再利用功效。概述了真菌漆酶的分子组成、结构特性及其催化氧化不同底物的作用机理,系统地比较了漆酶的固定化技术及其利弊,重点阐述了漆酶在有机污染物去除、合成染料脱色、造纸废水、食品加工、生物传感器和环境质量指示器等领域的研究进展,旨在为拓展和开发真菌漆酶在绿色环境化学中的多功能应用提供新的理论依据和指导思想。     

常压室温等离子体快速诱变绿色糖单孢菌筛选 木聚糖酶高产菌株及其酶学性质研究

[目的]利用常压室温等离子体快速诱变绿色糖单孢菌,筛选耐热耐碱木聚糖酶高产菌株,并对其进行酶学性质分析,确保其适用于生物制浆漂白工艺.[方法]采用刚果红平板水解圈法结合摇瓶发酵胞外酶测定法进行菌株筛选,并通过DNS木聚糖酶活性测定等方法对来源于不同突变株的木聚糖酶进行酶学性质分析对比.[结果]筛选出遗传稳定性良好的两株木聚糖酶高产菌株AT24和AT22-2,以麦草浆为诱导底物的粗酶液中,突变株AT24及AT22-2所产的木聚糖酶活性分别为512.74、552.70U/mL,分别为原始菌株S.v的16和17倍的.来源于突变株AT22-2的木聚糖酶的最适反应pH为9.5,最适反应温度为90℃,在50℃-90℃温度范围内具有良好的热稳定性,在100℃条件下处理30 min剩余酶活仍为68％;突变株AT24所产木聚糖酶的最适反应温度为60℃,最适pH为10.0,在60℃-80℃的高温环境下,突变株AT24所产的木聚糖酶具有良好的热稳定性.[结论]突变株AT22-2所产具有耐碱耐高温性质的木聚糖酶,在应用领域尤其在纸浆造纸行业具有较大的潜在应用价值.     

漆酶介导生物体内酚类氧化偶联的基本原理及其在绿色合成中的应用

漆酶(Laccase,p-diphenol dioxygen oxidoreductases,EC 1.10.3.2)是一类包含三核铜簇位点的多酚氧化还原酶,广泛存在于细菌、真菌、高等植物和昆虫体内。该类酶不仅能够促进生态系统中高分子木质素和腐殖质聚合物的生物分解,还可以催化有机体内单酚和多酚类化合物参与黑色素、木质素、黄酮类和角质层等功能酚聚合物的生物合成。漆酶介导有机物的分解代谢和合成代谢机制有益于生态环境中碳循环和生物形态发生变化。在生物体内,漆酶催化天然酚类单电子氧化形成苯氧活性自由基或醌类中间体,随后这些活性中间体发生自我偶联或交叉偶联反应,生成多种结构复杂的大分子C-C、C-O-C或C-N-C功能聚合产物。因此,通过人工模拟漆酶催化生物体内的绿色合成代谢机理和路径,合理设计和定向改造漆酶在生物体外催化酚类底物偶联形成大分子功能聚合产物的结构和特性,有望为拓展和研发漆酶在绿色合成化学中的多功能应用提供丰富的参考价值和新颖的见解思路。     

真菌漆酶异源表达研究进展

由于漆酶能够氧化芳香类化合物和其它一些非芳香类有机物,具有广泛的底物特异性,因此在纸浆漂白、纺织品染料脱色、有毒废弃物的去除、生物修复和生物传感器等方面具有巨大的应用潜力。但是缺少大量廉价的酶源供应阻碍了漆酶商业化的应用,解决这个问题的一个主要方法就是通过漆酶的异源表达来获得大量的漆酶。综述了真菌漆酶在酵母表达系统和丝状真菌表达系统中表达的研究结果,着重总结了影响漆酶异源表达的因素和提高漆酶表达的策略。     

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.     

一株产右旋糖酐酶青霉的分离及酶的纯化和性质

[目的]从土壤中筛选到一株新的产右旋糖酐酶的真菌F1001,为酶法制备药用级右旋糖酐提供新的右旋糖酐酶产生菌株.[方法]通过形态特征和ITS rDNA序列分析方法鉴定菌株.利用硫酸铵盐析、Sepharose 6B凝胶柱纯化,得到纯度较高的酶蛋白.以右旋糖酐70 kDa为底物,对右旋糖酐酶酶学性质及催化机理进行研究.[结...     

蔗糖富集环境中蔗糖磷酸化酶的酶学性质研究与改造

【背景】蔗糖富集土壤是蔗糖磷酸化酶的重要来源之一。此酶能以较廉价的蔗糖为底物进行转葡萄糖基反应,改善受体底物的理化性质,因而具有重要的应用价值。【目的】研究蔗糖富集土壤中蔗糖磷酸化酶的酶学性质和转糖苷活性,为其更优质的改造提供材料和理论基础。【方法】将宏基因组中获得的蔗糖磷酸化酶基因克隆到表达载体上构建重组大肠杆菌,诱导表达并进行镍亲和层析纯化蛋白。以蔗糖为底物测量重组酶的基本酶学性质,研究其对糖类底物的转糖苷活性。通过底物通道分析,利用反向PCR技术对其第155位点进行饱和突变,并测定突变体基本酶学性质和转糖苷活性。【结果】纯化的酶蛋白分子量大小约为56 kD,活性状态时以三聚体形式存在。在以蔗糖为底物时,最适温度和最适pH值分别为55°C和6.5;Km和Vmax值分别为23.1±2.4 mmol/L和407.9±8.5μmol/(mg·min),对第155位点进行了定点饱和突变,获得了部分酶学性质或转糖苷活性改善的突变体。【结论】宏基因组中蔗糖磷酸化酶的研究丰富了酶学数据,并通过分子改造获得了部分性质更优的突变体,为转糖苷活性关键氨基酸的研究和该酶的工业应用奠定了基础。     

漆酶的性质、功能、催化机理和应用

漆酶是一种结合多个铜离子的蛋白,是铜蓝氧化酶蛋白家族的一员。本文叙述漆酶的分子结构、底物特异性及其物理化学特性,并讨论漆酶的酶促反应机理和生物学功能,包括植物漆酶参与细胞壁的形成以及漆酶与病原菌毒力的关系。本文还着重介绍了漆酶在环境生物修复方面的应用。     

一种几丁质裂解性多糖单加氧酶的活性评价及稳定性研究

【目的】裂解性多糖单加氧酶(LPMO)是一类铜离子依赖型的单加氧酶,能够通过氧化的方式断裂糖苷键,进而显著提高多糖的降解效率,受到广泛的关注。但是LPMO单加氧酶的性质使其容易被自身氧化而失活,且底物的聚合性质和释放产物的多样性使得对LPMO催化过程活性的评估变得十分困难。【方法】本研究以2,6-二甲氧基苯酚(2,6-DMP)和H2O2为底物,建立了测定几丁质裂解性多糖单加氧酶(BtLPMO10A)活性的评价体系,并研究该酶在降解几丁质底物过程中的稳定性。【结果】研究发现,在测定BtLPMO10A活性的过程中,较高的酶浓度,过氧化氢浓度和2,6-DMP浓度均使得反应过程脱离了线性范围,而抗坏血酸的加入能够提高灵敏度,但是对活性测定过程有较大影响。BtLPMO10A对2,6-DMP和H2O2的Km分别为0.53mmol/L和5.31 mmol/L,亲和性高于纤维素裂解活性的NcLPMO9C。BtLPMO10A在还原剂抗坏血酸存在的条件下容易失活,但底物几丁质的加入能够一定程度上稳定LPMO的活性,但是其在降解几丁质过程中活性依然会下降。【结论】本研究以2,6-二甲氧基苯酚为底物检测BtL...     

伊犁野生郁金香内生烟曲霉的分离鉴定及活性

【背景】对郁金香的研究主要集中在种质资源、引种栽培、扩繁育种及化学成分分析方面,而关于伊犁野生郁金香内生菌的研究尚未见报道。【目的】从伊犁野生郁金香中筛选出内生真菌并对其进行抑菌及抗氧化活性研究。【方法】采用组织块培养法和平板划线法对伊犁野生郁金香内生菌进行分离纯化;用斜面低温保存法对内生菌进行保存;以形态学方法和分子生物学方法对分离出的内生真菌进行鉴定;通过液体发酵得到次级代谢产物,对乙酸乙酯萃取发酵产物进行滤纸片抑菌分析。使用Fe3+总还原能力法、2-2′二苯基-1-三硝基苯肼(2,2′-diphenyl-1-picrylhydrazyl,DPPH)自由基法、 2′-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸[2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonicacid,ABTS]自由基法及羟基自由基法比较菌株乙酸乙酯层和水层的抗氧化活性。【结果】从伊犁野生郁金香中分离获得一株内生真菌,经鉴定为曲霉属(Aspergillus)烟曲霉(Aspergillus fumigatus),简称为YGL-1。YGL-1对金黄色葡萄球菌(Staphylo...     

哈氏弧菌脂酰-ACP合成酶的体外功能

【目的】系统鉴定哈氏弧菌脂酰-ACP合成酶(Acyl-ACP synthetase,Aas S)以不同链长游离脂肪酸和非脂肪链羧酸作为底物的体外催化反应。【方法】利用非变性蛋白质凝胶电泳和紫外分光光度计法从定性和定量两个方面分析了Aas S的体外催化功能与活性。【结果】Aas S能够催化不同链长直链的自由脂肪酸合成脂酰-ACP,其中以C6–C12作为底物时活性最高;以羟基脂肪酸作为底物的情况下,Aas S催化C8–C14的羟基脂肪酸有较高的活性。非脂肪链羧酸类作为底物的反应中,20种蛋白质氨基酸、苯甲酸和水杨酸均可以作为Aas S的底物,合成相应的脂酰-ACP。【结论】本研究系统地证明了哈氏弧菌脂酰-ACP合成酶(Aas S)对不同底物的不同催化活性,为生物体内氨基酸代谢和菌黄素合成代谢的研究提供了可行性的分析依据。     

广叶绣球菌不同生长阶段栽培基质中代谢物差异分析

【背景】栽培基质的利用是广叶绣球菌(Sparassis latifolia)栽培中重要的生理过程，但栽培过程中基质代谢物的变化尚不清楚。【目的】通过不同生长阶段栽培基质中差异代谢物分析挖掘关键代谢物，为广叶绣球菌基质利用机理研究提供理论参考。【方法】利用UHPLC-MS/MS技术分析广叶绣球菌菌丝(Myc)、原基(Pri)和子实体(FB)生长阶段栽培基质中代谢产物的变化，通过不同数据库进行代谢物注释并进行KEGG通路富集分析。利用LC-MS/MS技术检测不同发育阶段绣球菌中植物类激素含量。【结果】三个不同栽培阶段基质中共鉴定出代谢产物1 360个。不同比较组(Pri vs. Myc、FB vs. Myc和FB vs. Pri)间共有的差异代谢产物179个，含量最高的50个代谢物主要包括氨基酸、脂质、吡喃酸、吡喃酮和植物类激素等物质。其中氨基酸含量在Myc、Pri和FB阶段基质中逐渐降低，而吡喃酸和吡喃酮类化合物含量逐渐升高。植物类激素中的赤霉素在Pri和FB阶段基质中含量较高，茉莉酸在Myc阶段基质中含量较高。对不同发育阶段绣球菌植物类激素进行检测，发现赤霉素GA7仅在原基中检测到，1...     

高效棉酚降解枯草芽孢杆菌M-4菌株的常压室温等离子体诱变及发酵工艺优化

【背景】棉粕中游离棉酚的存在制约了棉粕作为饲料蛋白源的利用,棉酚的微生物降解问题成为研究热点。本实验室前期发现枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) M-4菌株具有较强的降解棉酚能力,而且已经应用于棉粕脱毒工业。【目的】进一步提高枯草芽孢杆菌M-4菌株降解棉粕中棉酚的能力,扩大棉粕在养殖业的应用领域。【方法】采用常压室温等离子体诱变(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)技术对菌株M-4进行诱变,以液体培养条件下的棉酚降解率为初筛指标,筛选获得正向突变株。以棉粕固体发酵条件下的棉酚降解率为复筛指标,测定初筛获得的正向突变株实际降解棉粕中游离棉酚的能力。以棉酚残存量和棉酚降解率为检测指标,采用单因素试验优化固体条件下棉粕发酵条件,获得突变株发酵棉粕的最适工艺参数。【结果】初筛获得正向突变株19株。复筛得到一株高效的突变株MY-4-17,在棉粕固体发酵条件下其棉酚降解率高达97.15%,比菌株M-4的棉酚降解率提高了2.55%。经过5次传代培养,突变株MY-4-17的遗传稳定性良好。突变株MY-4-17发酵棉粕的最适工艺参数为...     

混料设计优化黑木耳菌丝生长的农业剩余物配方

【背景】菌林矛盾日益突出,农业剩余物资源丰富,可作为食用菌栽培主要基质。【目的】筛选出适合黑木耳菌丝生长的农业剩余物配方。【方法】以大豆秸秆、油菜秸秆、玉米秸秆、花生秸秆、小麦秸秆和杂木屑等6种基质为原料,运用单纯形格子法进行配方设计,分析不同基质交互作用对黑木耳菌丝生长速率、菌丝生长指数、漆酶酶活、多酚氧化酶酶活和纤维素酶酶活的影响。【结果】在这些农业剩余物基质中,大豆秸秆基质最适合黑木耳菌丝生长,其次是油菜秸秆。3种主料共同作用可以优化出最适合黑木耳菌丝生长的基质配比。【结论】最终优化出一个适合黑木耳菌丝生长的农业剩余物配方：杂木屑49.4%、油菜秸秆16.4%、大豆秸秆12.2%、麦麸20%、蔗糖1%、CaSO₄ 1%。本研究为“以草代木”栽培黑木耳提供了理论基础。     

新型甘露聚糖酶-乙酰酯酶双功能酶的功能和结构域协同研究

[目的] 分析鉴定高效木质纤维素降解菌群EMSD5来源的新型甘露聚糖酶-乙酰酯酶双功能酶44884,解析催化域间的协同关系,以及碳水化合物结合模块（CBM）对催化域特性的影响,拓展对该类双功能酶的认识,为甘露聚糖酶的升级改造和应用提供依据。[方法] 通过大肠杆菌异源表达甘露聚糖酶-乙酰酯酶双功能酶44884,并构建截短和定点突变的突变体,利用TLC和DNS法比较野生型和突变体的酶学性质。[结果] 成功对44884全长和突变蛋白进行克隆表达,并发现44884中2个催化域能够彼此促进各自产物的释放,而且以双功能酶形式存在时,这种促进效果更为明显。44884中的2个CBM65均有甘露聚糖和结晶纤维素结合活性,且CBM65的存在并不改变甘露聚糖酶和乙酰酯酶的最适反应条件和水解模式。虽然CBM65显著降低了2个催化域的热稳定性,但水解天然底物时,2个CBM65对各自临近催化域的水解具有明显的促进效果。[结论] 本研究首次发现并探究了新型甘露聚糖酶和乙酰酯酶形成的双功能酶44884的功能,解析了催化域之间高效的协同效应,以及新型甘露聚糖结合模块CBM65对双功能酶水解的促进作用。     

甲基营养菌MB200中mutS的缺失及高浓度甲醇和甲醛诱变

【背景】甲基营养菌(Methylobacterium)是一类能够以单碳或非C-C键低碳化合物(如甲烷、甲醇、甲醛等)为底物生长,并可生产多种代谢产物如氨基酸、工业酶和辅助因子、多羟基烷酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHA)、多糖和类胡萝卜素等的革兰氏阴性细菌。【目的】通过突变甲基营养菌MB200的mutS基因,在胁迫条件下定向诱导,以获得可以耐受高浓度甲醇和甲醛的生产菌株。【方法】利用三亲本结合构建mutS基因缺失的高突变菌株MB200sTB,逐步提升培养液中甲醇、甲醛的浓度进行定向诱导突变,对获得的高耐受性突变株进行回补,分析菌株的生长情况。【结果】构建了mutS基因的缺失突变体MB200sTB,并且得到了高耐受甲醇和甲醛的菌株MB200sHBc和MB200sHBq。MB200sHBc与野生株MB200相比其甲醇耐受性得到了极显著的提高,甲醇耐受浓度从8g/L提升到44g/L,但生长量不受影响。MB200sHBq在以甲醛为0.45g/L的碳源条件下,生长量相较于野生型MB200提高了1.69倍。【结论】通过定向诱导缺失mutS基因的突变体,可获得具有生产应用潜力的...     

接种功能内生细菌Diaphorobacter sp.Phe15减少蔬菜亚细胞菲积累的体外试验研究

[目的]土壤中的多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)可被蔬菜根系吸收并在可食部分积累进而通过食物链威胁人群健康。接种功能内生细菌能有效减低蔬菜中PAHs的积累,而关于其对蔬菜亚细胞组分中PAHs积累的影响却鲜有报道。[方法]采用体外实验,研究了接种具有菲降解功能的菌株Diaphorobacter sp. Phe15对空心菜茎叶亚细胞组分中菲积累的影响及PAHs代谢相关酶活性的响应。[结果]接种Phe15可以可加速空心菜茎叶亚细胞中菲的降解,显著削减空心菜亚细胞组分中菲的含量,接菌后空心菜亚细胞组分中菲降解率达90%以上。此外,接种功能菌Phe15可以影响空心菜亚细胞组分中PAHs代谢相关酶系的活性,空心菜亚细胞水平POD、PPO、C230活性整体得到提高,且酶系活性与空心菜体内菲积累呈负相关关系。[结论]接种具有菲降解功能的菌株Phe15增加了空心菜亚细胞水平PAHs代谢相关酶系活性,进而降低空心菜体内菲的积累,研究结果为利用功能内生细菌削减蔬菜中多环芳烃污染提供了一定的参考和理论依据。     

紫色红曲霉对沙棘青稞复合酵素性能的影响研究

【目的】为了对比分析紫色红曲霉是否对沙棘青稞酵素具有促进作用。【方法】以对照组、沙棘组、沙青组、沙青红曲组4种发酵液为研究对象,对其pH、总糖、总酸、可溶性固形物、总酚、总黄酮、抗坏血酸和洛伐他汀、超氧化物歧化酶、脂肪酶和蛋白酶含量、1,1-二苯基-2-苦苯肼自由基清除能力、2,2ʹ-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)阳离子自由基清除能力、酵母菌活菌数和乳酸菌活菌数进行比较分析。【结果】沙青红曲组的总酚、总黄酮、抗坏血酸和洛伐他汀、超氧化物歧化酶、脂肪酶和蛋白酶含量、1,1-二苯基-2-苦苯肼自由基清除率、2,2ʹ-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)阳离子自由基清除率、酵母菌活菌数和乳酸菌活菌数均显著高于沙棘组和沙青组(P<0.05)。【结论】该研究证明了紫色红曲霉的添加可提高酵素的性能,对酵素行业的多元化发展有潜在的促进作用。