微生物脂肪酶稳定性研究进展

脂肪酶广泛应用于食品、药物、生物燃料、诊断、生物修复、化学品、化妆品、清洁剂、饲料、皮革和生物传感器等工业领域,微生物脂肪酶是商品化脂肪酶的重要来源。高温、酸性、碱性和有机溶剂等恶劣的工业生产环境使得脂肪酶的进一步工业应用受到限制,获取稳定性好的脂肪酶成为打破这一限制的关键环节。本文重点对提高微生物脂肪酶稳定性的策略进行了综述:挖掘极端微生物脂肪酶资源;利用定向进化、理性设计和半理性设计等蛋白质工程策略改造脂肪酶;利用物理吸附、封装、共价结合和交联等酶的固定化技术提高脂肪酶的稳定性;利用物理/化学修饰、表面展示以及多种改良策略相结合提高脂肪酶的稳定性。结合作者前期对酶工程的研究发现,新型酶催化剂的获得应该基于明确的设计思路,结合多种改造方法,基于定向进化-理性设计、定向进化-半理性设计、蛋白质工程-酶的固定化、蛋白质工程-物理/化学修饰、酶的固定化-物理/化学修饰等组合改造,比单一的改造方法具有更高的效率。     

酵母脂肪酶的制备及应用新进展

脂肪酶是工业领域应用非常广泛的一类绿色生物催化剂,由于脂肪酶可催化酯水解、酯化、转酯化、醇解和氨解等多种反应,在食品加工,有机合成,制备生物柴油等方面均得到了较为广泛的应用,是目前的研究热点.微生物是脂肪酶的重要来源之一,其中酵母脂肪酶被认为是非常安全的一类脂肪酶,也是应用最为广泛的一类脂肪酶.该文介绍了酵母脂肪酶的制备和应用研究概况,重点综述了其在多个应用领域中的最新研究进展.挖掘更多的新型高活性脂肪酶,降低脂肪酶的生产成本,提高酶的重复使用率是今后脂肪酶应用研究亟待解决的问题.     

新型微生物脂肪酶资源开发

微生物脂肪酶是一类重要的工业生物催化剂, 广泛应用于工农业生产的诸多领域。筛选、挖掘和开发出具有新型催化活性或高稳定性的微生物脂肪酶一直是脂肪酶研究的重点。本文从极端微生物、宏基因组技术、基因组数据库挖掘、定向进化技术、固定化技术和化学修饰技术等方面介绍了当前新型脂肪酶开发的途径和方法。     

脂肪酶及其在化学品合成中的应用

脂肪酶催化过程具有高效和高选择性、条件温和以及环境友好等特点。目前可再生能源和绿色化工领域对新型酶催化转化技术的迫切需求使得越来越多的脂肪酶被应用到生物柴油、精细化学品和医药中间体合成的领域。本文主要介绍了脂肪酶的催化技术及其在化学品合成中的应用。     

微生物脂肪酶的结构与功能研究进展

脂肪酶是催化油酯水解的一类酶的总称,在清洁剂、食品、纸浆、化工合成等工业都有广泛的应用.本文对各种来源的微生物脂肪酶的结构、生化性质、底物特异性和界面活化现象等方面进行了综述,并介绍了一些脂肪酶的特殊结构和性质.     

生物炭对农田土壤微生物生态的影响研究进展

生物炭作为新型土壤改良剂在国内外环境科学等领域受到广泛的关注.关于生物炭对土壤理化性质的改良研究较早,目前虽然已深入到土壤微生物生态的领域,但是大多数将土壤理化性质与土壤微生物生态分开考虑,缺乏对二者相互作用的系统评述.本文总结了施用生物炭后土壤理化性质的改变与土壤微生物群落变化之间的相互关系:生物炭不仅能够提高土壤pH值、增强土壤的持水能力、增加土壤有机质等,而且会影响土壤微生物的群落结构、改变细菌和真菌的丰度;施用生物炭后,土壤环境和土壤微生物之间互相影响互相制约,共同促进了土壤微生物生态系统的改良.本文旨在为生物炭改良农田土壤微生态的深入研究提供新的思路,从生态系统的角度促进生物炭环境效应影响的研究,使生物炭的应用更具有科学性和有效性,并对生物炭在相关领域的应用进行了展望.     

宏基因组技术在新型生物燃料生产酶制剂开发中的应用

随着石化燃料的日益减少,以植物生物质为原料的可再生生物燃料成为石化燃料的理想替代品。然而微生物降解生物质效率低下,是生物燃料生产过程中一大难题,因此开发效率高、稳定性强的微生物酶制剂显得尤为重要。近年来,宏基因组技术的发展为生物燃料的生产提供了多种新型酶制剂。宏基因组技术是直接提取环境样品中的总DNA,通过构建文库,筛选目的基因或功能基因的方法,在用于燃料生产的新型酶制剂的开发中发挥着重要作用。本文概述了宏基因组技术的实施策略,总结了包括纤维素酶、蛋白酶、酯酶、脂肪酶等多种酶资源开发的最新研究进展,并综合和讨论了通过酶法将木质纤维素等生物材料有效转化为生物燃料的途径,为新酶的开发提供了新思路。     

提高微生物脂肪酶产量、活性和稳定性的方法研究

微生物脂肪酶是一类广泛应用于诸多工业领域的生物催化剂。提高微生物脂肪酶的产量、活性和稳定性,增强产品的市场竞争力,一直是微生物脂肪酶研究的重点和热点。本文从产脂肪酶菌株的改造、脂肪酶基因的改良、脂肪酶发酵工程和脂肪酶后期处理等四个方面概述了提高微生物脂肪酶产量、活性和稳定性的方法,以期为微生物脂肪酶的规模化工业生产提供方法性指导。     

脂肪酶非水相催化作用

从底物工程、介质工程、酶催化剂工程、构象工程等层面概述了提高非水相脂肪酶催化效率的方法.分别介绍了介质体系的优化与开发、脂肪酶催化剂的优化改良、催化过程的优化处理等新内容.指出在单层面优化的基础上,对非水相催化进行系统优化是必然趋势.     

橡胶树内生沙雷氏菌脂肪酶基因SmLipase1的克隆和表达分析

脂肪酶在洗涤剂、食品、纸浆以及生物柴油等多个工业领域被广泛应用。不同的应用领域对脂肪酶的酶学特性有不同的要求,因此挖掘脂肪酶基因资源具有重要意义。本研究报道从橡胶树内生菌Serratiamarcescens ITBB5-1中克隆得到一个脂肪酶基因,命名为Sm Lipase1,编码662个氨基酸,pI 4.82,能分泌脂肪酶到培养基中。构建重组表达载体pET22b-Sm Lipase-1,转化大肠杆菌菌株BL21(DE3)。本研究表明该转基因菌株能高效表达脂肪酶,并在平板培养基上形成较大的透明圈,转基因菌株发酵培养所获得的培养液酶活性达到26 U/mL。此外,该酶还具有催化油脂与甲醇反应生产脂肪酸甲酯的活性,在生物柴油领域具有一定的开发价值。     

南极耐冷 Pseudomonas sp. 7323低温脂肪酶的性质及基因克隆

 南极微生物是筛选低温酶的良好来源,但尚未得到充分的研究与开发.低温脂肪酶具有广阔的应用前景,其基因结构特征也具有重要的研究意义. 本文对南极微生物开展了低温脂肪酶产生菌的筛选、基因克隆及特征分析.采用功能筛选的方法,从南极普里兹湾深海沉积物中获得一株产低温脂肪酶的菌株7323,其最适温度和最高生长温度分别为20℃和30℃,属于耐冷菌.16S rDNA序列分析表明,该菌属于假单胞菌属（Pseudomonas）.通过设计引物扩增出的脂肪酶基因全长为1854　bp,该基因编码一个由617氨基酸、分子量预计为64466的蛋白质.氨基酸序列分析表明,该酶与Pseudomonas sp. UB48 的脂肪酶有89%的相似性,在催化区和C末端信号肽中存在高度保守的序列.纯化后的酶学性质研究表明,该脂肪酶的最适温度为35℃,最适pH值为9.0,为碱性低温酶.     

南极假丝酵母脂肪酶B的修饰与改造

南极假丝酵母脂肪酶B是用途最为广泛的脂肪酶之一,可用于许多有机化合物、医药中间体等的合成.为了改善南极假丝酵母脂肪酶B的催化性能,提高其环境适应性,同时提高蛋白的表达量,降低生产成本,从而使其更适于工业化应用,许多针对酶蛋白分子的修饰及改造方法已在南极假丝酵母脂肪酶B中得到大量应用.本文从化学修饰、理性设计和非理性设计3个方面详细综述了南极假丝酵母脂肪酶B的修饰与改造的关键技术,包括定点突变、蛋白质融合、易错PCR和DNA改组等,同时也介绍了以上技术在改良南极假丝酵母脂肪酶B特性方面的诸多成功实例.     

微生物脂肪酶的重组表达

微生物脂肪酶在传统和新型工业催化领域中的应用越来越广泛与深入。作为脂肪酶规模化制备主要途径的高效重组表达,为脂肪酶催化剂的最终形成及工业催化奠定了坚实的技术基础。概述并讨论了微生物脂肪酶重组表达的最新策略和发展趋势,阐述密码子优化、融合共表达、杂合启动子、同源高效表达、细胞表面展示和表达文库的高通量筛选等技术特点及其表达应用现状,指出细胞表面展示表达和表达文库高通量筛选体系为脂肪酶重组表达注入强劲活力;在此基础上对几种代表性微生物脂肪酶的重组表达进展作一综述,为微生物脂肪酶的重组表达研究及工业生产提供借鉴。     

工业生物技术创新与发展 —“中国工业生物技术发展高峰论坛·2008”专刊序言

资源匮乏、能源短缺和环境污染日趋恶化等现实问题,已经成为社会可持续发展的巨大障碍。工业生物技术作为生物技术发展的第三次浪潮,是解决目前人类所面临的资源、能源与环境问题的有效途径之一,是工业可持续发展最有希望的技术。本期“中国工业生物技术发展高峰论坛·2008”专刊, 集中展现了我国工业生物技术专家学者在生物炼制和生物基化学品、微生物基因组学和生物信息学、代谢工程与药物研发、现代工业酶技术、生物炼制细胞工厂、生物催化与生物转化、工业生物过程技术以及工业微生物菌种的选育和改良等工业生物技术领域所取得的最新进展。希望通过专刊的出版, 更好地促进我国工业生物技术领域的交流和发展。     

工业生物技术创新与发展 —“中国工业生物技术发展高峰论坛·2008”专刊序言

资源匮乏、能源短缺和环境污染日趋恶化等现实问题,已经成为社会可持续发展的巨大障碍。工业生物技术作为生物技术发展的第三次浪潮,是解决目前人类所面临的资源、能源与环境问题的有效途径之一,是工业可持续发展最有希望的技术。本期“中国工业生物技术发展高峰论坛·2008”专刊, 集中展现了我国工业生物技术专家学者在生物炼制和生物基化学品、微生物基因组学和生物信息学、代谢工程与药物研发、现代工业酶技术、生物炼制细胞工厂、生物催化与生物转化、工业生物过程技术以及工业微生物菌种的选育和改良等工业生物技术领域所取得的最新进展。希望通过专刊的出版, 更好地促进我国工业生物技术领域的交流和发展。     

酶催化法制备新型结构脂质研究进展

结构脂质是一类具有营养保健功效的酯类化合物,可潜在地预防或辅助治疗特定疾病。以酶为核心的生物催化法,在结构脂质的制备中扮演着关键的角色。本文根据脂质的结构特点,从各类结构脂质的功能、脂肪酶的选择、酶载体材料的设计、固定化脂肪酶制备以及应用等方面分别介绍了LML型中长链结构脂、长链多不饱和脂肪酸结构脂、人乳脂替代品及含共轭亚油酸甘油三酯等新型结构脂质的酶法制备手段和技术,总结了制备各结构脂质的常用脂肪酶种类,重点介绍了固定化酶中载体材料的理性设计对脂肪酶活性及结构脂质产率的影响。今后,此方面的研究可围绕新脂肪酶资源发掘,新型固定化酶载体材料的设计与合成,结构脂质的制备方法拓展、反应体系构建及新生产工艺开发等方面进行。     

微生物与能源的可持续开发

微生物技术在新能源开发领域中有广阔的应用潜力,对能源的可持续发展具有重要的理论和现实意义.简要叙述了生物柴油、燃料酒精、生物制沼气、生物制氢和微生物电池等新能源的原理、优缺点和开发现状,概述了微生物资源在能源领域的应用,指出发掘新的微生物资源或构建工程菌株、明确微生物作用机理、开发新工艺将会是今后研究的重点.     

耐有机溶剂脂肪酶的研究进展

脂肪酶是一种重要的酶,在有机介质中脂肪酶能催化某些特定的化学反应。获得具有较高催化活性的耐有机溶剂脂肪酶具有重要的价值。该文概述了一些具有代表性的耐有机溶剂脂肪酶,介绍了耐有机溶剂脂肪酶的特性和应用,并对耐有机溶剂脂肪酶的筛选途径和分子改造方法进行了分析。今后有机溶剂耐受性脂肪酶的研究将集中在酶的利用、微生物筛选、脂肪酶表征和基因克隆、酶的分子改造等方面。     

脂肪酶催化合成生物柴油的瓶颈问题及其对策研究进展

生物柴油,一种新型的清洁能源燃料,具有可再生、可生物降解、环境友好等优良的品性,可部分或全部替代石化柴油。碱催化法、脂肪酶催化法及超临界法是合成生物柴油的主要工艺,其中脂肪酶催化法是一种节能型、环保型工艺,在节能和环保方面,有着碱催化法无可比拟的优越性,具有良好的工业应用前景。但目前在实现产业化的进程中仍存在如酶成本高、稳定性较差、甲醇对酶的失活效应及反应时间长等瓶颈问题。通过固定化技术和全细胞催化剂的采用、甲醇流加方式的改进、溶剂工程的改善及酰基受体和耐醇酶的开发等技术手段,结合固定床生物反应器,较好地解决了这些瓶颈问题,从而推进了酶催化法合成生物柴油的工业化进程。本文主要对酶法合成生物柴油工艺存在的主要问题及相应对策研究进展进行概括介绍,并对其工业化发展前景进行讨论。     

铁蛋白介导的地衣多糖酶胞内自发聚集及其高效制备

酶分离纯化、固定化及催化性能提升一直是生物催化领域的研究热点和前沿,也是众多研究者致力解决的难点.研究和开发新型的纯化、固定化及提升催化性能的方法,降低纯化及储存等设备的要求及生产成本,对酶大规模应用具有重要意义.文中将铁蛋白(ferritin)与目标酶(地衣多糖酶)基因融合,经高效表达后,在细胞内 自发形成无载体固定...