高温放线菌YT06降解羽毛的研究

前期研究筛选获得1株能在60℃、48 h内降解完整羽毛的菌株YT06,通过形态学和16S r DNA分析,该菌株属于高温放线菌属(Thermoactinomyces sp.)。利用单因素和正交试验优化YT06的产高温角蛋白酶条件,结果发现:最适培养条件为蔗糖15 g/L、Na NO38 g/L、羽毛5 g/L,初始p H 9,培养温度60℃,转速180 r/min,摇床培养48 h后,角蛋白酶酶活为43.5 U/m L。当羽毛添加量为10 g/L时,降解产物中游离氨基酸含量高达3.328 mg/m L,其中,近50%的游离氨基酸为甘氨酸、缬氨酸和天冬氨酸。应用扫描电镜观察YT06对羽毛的降解过程,发现菌丝能穿透羽毛表面沿纵向生长,破坏羽毛角蛋白紧密的表面结构。红外光谱显示羽毛角蛋白的C—S键在降解之后消失,该结果能对高温放线菌降解羽毛角蛋白机制的研究提供依据。     

羽毛降解菌的分离鉴定及角蛋白酶基因克隆

为了从废弃羽毛堆积土壤中分离筛选具有高效降解羽毛角蛋白的细菌,采用形态学观察、生化测定和16S rDNA序列分析鉴定菌株,测定蛋白水解研究酶活性及酶特性,鉴定该菌为假单胞菌属的嗜麦芽窄食单胞菌,降解羽毛的最适发酵培养温度为30℃,最适pH 7.0,最适接种量1%,最适发酵时间48 h,羽毛含量在0.25~0.5 g/50m L时产酶酶活性最高且较稳定,适合降解羽毛和头发。嗜麦芽窄食单胞菌角蛋白酶的作用温度和pH宽泛、稳定性好,具有良好的开发价值和应用前景。     

细菌麦芽糖淀粉酶在枯草芽孢杆菌中的诱导型异源表达

【目的】实现地衣芽孢杆菌麦芽糖淀粉酶在枯草芽孢杆菌中的高效异源表达,并研究该重组酶的酶学性质。【方法】克隆巨大芽孢杆菌木糖异构酶基因的启动子区域及其调控蛋白,构建一个大肠杆菌/芽孢杆菌穿梭型诱导表达质粒,使用该诱导型启动子介导麦芽糖淀粉酶编码基因,实现其在枯草芽孢杆菌中的功能表达。对重组枯草芽孢杆菌的诱导条件进行优化,提高麦芽糖淀粉酶的产量。【结果】获得了诱导表达麦芽糖淀粉酶基因的重组枯草芽孢杆菌菌株。最适诱导温度为45°C,最适诱导剂添加浓度为1%,最适添加诱导剂时间为接种培养9 h后。重组酶蛋白分子量大小为67 k D,对该酶的酶学性质研究发现,以可溶性淀粉为底物,反应生成麦芽糖和葡萄糖,其中麦芽糖含量为60.42%。重组酶最适作用温度为45°C,最适作用p H为6.5,Ca2+、Co2+、EDTA对该重组麦芽糖淀粉酶具有激活作用。【结论】通过木糖诱导表达系统可以实现麦芽糖淀粉酶在枯草芽孢杆菌中的高效诱导型表达,酶活最高可达296.64 U/m L发酵液,在工业上有着较好的应用前景。     

产木聚糖酶芽胞菌Y-12的筛选及产酶条件的研究

利用透明圈平板培养和木聚糖发酵试验,筛选出1株高产木聚糖酶的芽胞杆菌,并对该菌株的酶学特性和适宜发酵条件进行研究。结果表明,此菌对秸秆和麦麸的分解率分别为43.3%和63.4%。产酶较高的最适培养条件,即大豆蛋白胨2%、胰蛋白胨3%、酵母粉0.1%和葡萄糖2%。适宜反应温度和pH分别为37℃和7。采用10 L发酵罐发酵,培养48 h后,酶活达3024 U/m l,比三角瓶发酵(酶活达2185 U/m l)提高了38%。     

枯草芽孢杆菌β-甘露聚糖酶在毕赤酵母中的分泌表达

目的:研制高效分泌表达枯草芽孢杆菌β-甘露聚糖酶的毕赤酵母基因工程菌株。方法与结果:将优化设计的枯草芽孢杆菌MA139β-甘露聚糖酶基因用EcoRⅠ/XbaⅠ双酶切,克隆到诱导型表达载体pPICzαA中α因子信号肽编码序列的下游,转化大肠杆菌筛选重组质粒,转化毕赤酵母X-33感受态细胞,经Zeocin筛选,获得重组表达菌株X-33/mann。将重组菌株在10L全自动发酵罐中进行高密度发酵培养,甲醇诱导72h发酵活力达到2100U/mL。重组甘露聚糖酶的最适催化温度为40℃,最适催化pH值为6.0。结论:枯草芽孢杆菌β-甘露聚糖酶在毕赤酵母中获得了高效分泌表达,具有开发作为饲料添加剂的潜能。     

暹罗芽孢杆菌高产γ-聚谷氨酸的发酵条件优化

【背景】γ-聚谷氨酸（poly-γ-glutamic acid,γ-PGA）产生菌多为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）等,而暹罗芽孢杆菌（Bacillus siamensis）相关研究较少。【目的】研究暹罗芽孢杆菌产γ-PGA的液体发酵条件。【方法】以自行分离的暹罗芽孢杆菌CAU83为出发菌株进行液体发酵,通过单因素试验和正交试验法研究了碳氮源、前体物质、发酵温度及pH对菌株生产γ-PGA的影响。【结果】经摇瓶优化,γ-PGA的最适碳源、氮源和前体物质分别为乳糖30g/L、酵母提取物5g/L和L-谷氨酸钠60 g/L,最适培养条件为发酵温度37℃和pH 7.0,γ-PGA产量由8.4 g/L提升至30.1 g/L,比优化前提高了260%。经分批补料发酵,60 h时γ-PGA产量最高为59.5 g/L,比摇瓶提高了98%,产率为0.99 g/（L·h）。所产γ-PGA分子量为3.8×10⁶ Da,聚合度较高。【结论】...     

中温α-淀粉酶在地衣芽孢杆菌中的异源表达

提高中温α-淀粉酶生产菌株的发酵温度,对减少冷却水消耗降低生产成本有重要意义。本文利用基因删除技术删除了地衣芽孢杆菌CBBD302菌株α-淀粉酶的编码基因(amy L)获得突变株D402。将表达解淀粉芽孢杆菌中温α-淀粉酶基因Ba A的重组质粒p HY-WZX-Ba A转化D402,获得表达中温α-淀粉酶的重组地衣芽孢杆菌D402/p HY-WZX-Ba A。摇瓶发酵实验显示,重组菌最适发酵温度为42℃,比原生产菌株提高8℃,最高产酶水平达到301 U/m L。30 L发酵罐发酵试验,78 h达到最高酶活531 U/m L。重组酶的最适作用温度为60℃,最适作用p H 6.5,在90℃保温20 min可以完全失活,保持了中温α-淀粉酶既能在淀粉糊化温度下保持稳定又便于灭酶的优良性能。     

红树林微生物DH-2胞外蛋白酶的性质及产酶条件优化

从大亚湾红树林土壤样品中分离得到产蛋白酶菌株,鉴定所产胞外蛋白酶的酶学性质以及菌株的最佳发酵培养条件。采用平板透明圈法筛选菌株,福林酚显色法测定蛋白酶的酶活,通过单因素和正交试验确定其最佳发酵培养基以及发酵条件。从壤样品中分离得到一株产蛋白酶的枯草芽孢杆菌DH-2,该菌株分泌的蛋白酶最适反应pH和温度分别为8.0和65℃,50℃保温处理60 min后,剩余酶活仍保留80%以上。该蛋白酶对多种金属离子、有机溶剂及表面活性剂均有较好的耐受性。确定该菌株产蛋白酶的最适条件:1%(m/V,下同)可溶性淀粉,1%胰蛋白胨、1%NaCl,初始pH 5.5及7%的接种量,40℃培养36 h。在最适条件下测得其发酵液的酶活为236.30 U/mL,约为初筛时的酶活的8倍。该蛋白酶具有较为广阔的作用温度和pH范围,金属离子、有机溶剂及表面活性剂耐受性好,酶的性质比较稳定。     

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%。     

家蚕肠道枯草杆菌产蛋白酶的发酵条件与酶学性质

肠道微生物分泌的蛋白酶可促进家蚕对桑叶养分的消化吸收,枯草芽孢杆菌是家蚕肠道内一种重要的产蛋白酶菌株。为提高枯草芽孢杆菌蛋白酶的高效利用,对该菌株适宜发酵条件及酶学性质进行了研究。结果表明：各因素对枯草芽孢杆菌产酶活性影响的大小顺序依次为：pH值〉培养温度〉培养时间〉装液量;最适的产酶条件为：pH=7,培养温度：30 ℃,培养时间：36 h;对枯草芽孢杆菌产蛋白酶进行初步提纯后并研究得出该酶反应的最适pH 10.0,最适反应温度为：60 ℃;该酶为碱性蛋白酶、不耐高温、不耐酸,但在35 ℃条件下热稳定性较好。     

海洋枯草芽孢杆菌产纤溶酶的诱变育种与发酵工艺优化*

目的:对海洋来源的具有产纤溶酶能力的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)LC6-1进行紫外诱变,得到高产且稳定的突变株PW6-3,对该突变株发酵产酶的条件进行优化。方法:采用单因素和正交试验进行发酵培养基组分和培养条件的优化。结果:突变株PW6-3的酶活力为(6 960.21 ± 85.51)U/mL,较原始菌株提高了30.48%。以PW6-3为出发菌株,采用单因素及正交试验的方法对菌株进行发酵培养基组分与培养条件优化,最终得到的最佳培养基组分是:玉米淀粉30 g/L,玉米浆干粉40 g/L,CaCl₂ 3 g/L;最佳发酵培养条件是:32℃,转速200 r/min,接种量3%,pH 6.5,种龄18 h,发酵培养时间66 h,最终菌株的酶活力稳定在(9 203.63 ± 67.85)U/mL。结论:发酵工艺优化后,菌株PW6-3纤溶酶产量较诱变之前的菌株LC6-1提高72.53%,且发酵工艺成本较低,具有较好的经济效益。     

产β-甘露聚糖酶菌株的筛选鉴定及产酶条件的优化

利用刚果红染色法从土壤中筛选到一株产β-甘露聚糖酶的菌株MY271,该菌株经形态学、生理生化及系统发育学方法鉴定为路德维希肠杆菌(Enterobacter ludwigii)。该菌株在初始条件下培养48 h,发酵上清液中β-甘露聚糖酶酶活可达2.87 U/m L。利用单因素试验对该菌产酶发酵条件进行优化以提高酶活,优化所得最佳发酵条件为:接种量9%,装液量50 m L/250 m L,初始p H7.0,发酵温度31℃,发酵周期48 h。最佳碳源为魔芋精粉(添加量0.8%),最佳氮源为蛋白胨(添加量1.9%)。在最佳条件下发酵48 h,发酵上清液中β-甘露聚糖酶活提升到38.42 U/m L,是优化前的13.4倍。     

一株高效羽毛降解菌株的分离与鉴定

采用以羽毛粉为唯一碳源和氮源的培养基,从自然界中分离到一株能够高效降解羽毛角蛋白的细菌,经形态学观察,生理生化实验和16SrRNA基因鉴定,初步确定该菌株为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus),且命名为短小芽孢杆菌WHK4。发酵48 h时,羽毛粉降解率达到85.76%。本研究为微生物降解羽毛角蛋白提供了优良的菌株,在蛋白饲料生产中具有潜在的广泛的应用前景。     

角蛋白酶kerC基因的克隆及序列分析

为克隆分析角蛋白酶ker C基因,本研究以羽毛为底物从11株实验室保存的芽孢杆菌中筛选角蛋白酶产生菌。得到了一株具有高效降解羽毛能力的枯草芽孢杆菌BS10,该菌株3 d即可降解一根完整的羽毛,以羽毛粉、天青角蛋白为底物测定其酶活力,分别达(1.88±0.10)U/mL、(1.79±0.49)U/mL。以同源克隆的方法克隆ker C基因,获得了一条全长1 149 bp的kerC基因(Gen Bank登录号:KX108888),编码383个氨基酸。利用BLAST、ProtParm、SOPMA和MEGA等生物信息学工具对其理化性质、二级结构及系统进化树等进行分析,发现其与NCBI中的角蛋白酶基因相似性达到85%;相对分子质量为39.095 kD,等电点为9.23;该基因蛋白为亲水性蛋白;系统进化树分析结果与菌株信息相吻合。羽毛降解菌的获得可促进废弃羽毛资源化利用;角蛋白酶基因的获得及其分子特征的分析,为进一步通过基因工程手段提高角蛋白酶活性提供了一定的理论依据。     

N^＋注入诱变选育改善豆粕饲用品质的菌种研究

为了选育能够提高豆粕饲用品质的高效菌株,利用能降解胰蛋白酶抑制因子(trypsin inhibitors,TI)的枯草芽孢杆菌进行N+注入诱变,挑选碱性蛋白酶高产菌株,按出发菌的优化发酵条件与出发菌分别进行豆粕固态发酵,比较其TI兀降解效果,同时采用L16(45)正交设计对诱变菌株发酵豆粕的接种量、料水比、温度、发酵时间和通气量五个因素进行优化.在诱变能量为15 keY,剂量为1.5×1015ions/cm2时,筛到一株高产碱性蛋白酶的菌株KY-103,其酶活由诱变前21.39 U/mL提高到103.07 U/mL,胰蛋白酶抑制因子的降解率由19.58%提高到36.24%,小肽含量也由4.27%提高到7.89%.综合考虑的最佳发酵条件为15%的接种量,料水比1:1,通气量为60 g/500 mL,pH自然,在40℃下发酵96 h.此条件下胰蛋白酶抑制因子的降解率达43.92%,小肽含量达8.14%.结果提示,N+注入诱变可以获得改善豆粕饲用品质的高效枯草芽孢杆菌.     

枯草芽孢杆菌突变株XLG-51产中温α-淀粉酶发酵条件优化

通过单因素实验和响应面分析对枯草芽孢杆菌XLG-51产中温α-淀粉酶的发酵产酶条件进行优化,实验结果表明:(1)种子最佳接种时间为对数后期(种龄20 h);(2)玉米粉和豆饼粉为发酵培养的最佳碳氮源;(3)通过对C/N(玉米粉:豆饼粉)、接种量和发酵液初始p H值这3个关键因素进行三因素三水平的响应面实验设计,优化得枯草芽孢杆菌XLG-51产中温α-淀粉酶的最优发酵条件为:C/N为3.76∶1,接种量为10.46%,初始发酵p H为6.54。经过三批次发酵实验验证,最优条件下产酶活性提高至6 897 U/m L,发酵周期缩短至66 h,生产强度达到104.5 U/(m L·h),较优化前提高27.3%。     

产L-天冬氨酸α-脱羧酶细菌的分离、鉴定及发酵条件优化

【目的】从葡萄园土壤中分离L-天冬氨酸α-脱羧酶的产生菌株,对其进行分类鉴定,优化其产生L-天冬氨酸α-脱羧酶的发酵条件,为β-丙氨酸的生物合成提供基础。【方法】采用变色圈法和液体复筛培养基分离筛选具有L-天冬氨酸α-脱羧酶活力的菌株,对菌株进行形态、生理生化特征试验及16S r RNA序列同源性分析鉴定菌株的系统发育学地位,采用单因素及正交设计试验优化培养基及发酵条件。【结果】筛选到一株L-天冬氨酸α-脱羧酶高产菌株Pan D37,其亲缘关系和特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)较近,且形态与培养特征、生理生化特性与特基拉芽孢杆菌基本相符。研究表明其最佳发酵配方和培养条件为:蔗糖22.5 g/L、富马酸7.5 g/L、蛋白胨20 g/L、L-天冬氨酸6 g/L、Triton X-100 2g/L,起始p H为7.0,装液量50 m L/500 m L,摇床转速220 r/min,种子液接种量为5%(V/V),35°C培养28h。在最优条件下L-天冬氨酸α-脱羧酶活力可达44.57 U/m L,比初筛时提高2.57倍。【结论】分离并获得一株特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)Pan D37,经条件优化后具有较高的L-天冬氨酸α-脱羧酶产生能力,有望应用于β-丙氨酸的工业生产。     

枯草芽孢杆菌产β-甘露聚糖酶固体发酵条件的优化*

芽孢杆菌是产甘露聚糖酶的优良菌株,首次研究芽孢杆菌固体发酵条件的优化。以天然麸皮作为基本原料,研究利用枯草芽孢杆菌WY34固体发酵生产β-甘露聚糖酶的发酵条件。最佳固体发酵培养条件为:麸皮5 g,初始水分含量71%,初始pH 7.0,接种量为2 mL,1%Tween-80,0.4 g魔芋粉,培养温度50℃。在最适条件下培养5 d,甘露聚糖酶酶活高达7,650 U/g干基,是未优化前酶活的2.78倍。     

一株高效羽毛降解菌的筛选与鉴定

将废弃羽毛制成氨基酸肥,从长期堆积腐烂羽毛的土壤中筛选出2株能降解羽毛的菌株。结果发现,其中X-Y4菌株降解羽毛的效率最高,经16S rDNA和生理生化分析鉴定为产吲哚金黄杆菌(Chryseobacterium indologenes)。以羽毛为唯一碳源和氮源,研究发酵条件对该菌株降解羽毛产可溶性蛋白的影响,通过单因素实验,确定了该菌株最优发酵条件：羽毛填量10 g/L、转速200 r/min、初始pH 9.0、接种量2%、温度35℃,在此条件下,可溶性蛋白产量为(173.27±2.95)μg/mL。将该羽毛降解菌制得的氨基酸肥分别通过叶面喷洒和灌根施加于黑叶葵扇白菜盆栽中,并对其基本指标进行测定分析。结果表明：0.2 L/m²灌根施加,对黑叶葵扇白菜的促生效果最明显,其鲜质量增加了63.48%。     

拮抗菌株的筛选及其发酵滤液抑菌活性考察

从土壤中筛选出3株具有抑菌活性的菌株,其中1#菌株对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、灰霉葡萄孢菌、变异链球菌、大肠杆菌均有较强抑制作用,初步鉴定为地衣芽孢杆菌。对其性质进行考察结果表明,在30℃,pH 7.0,150 r/min的条件下,恒温振荡培养24 h,测其发酵滤液的抑菌活力约为2 000 IU/mL。该发酵滤液具有较强的热稳定性,60℃放置1 h,抑菌活性下降了29%;100℃放置30 min,抑菌活性下降了45%,放置1 h,抑菌活性下降了48%;121℃放置1 h,抑菌活性仍能保持40%。该发酵滤液抑菌作用的最适pH值为7.0,在pH 3.0时能保持71%的抑菌活性,在pH 11.0时,仍能维持67%的抑菌活性,此发酵滤液对蛋白酶K不敏感,并且蛋白酶K对该发酵滤液的抑菌活性也起一定的促进作用。