灰产色链霉菌海藻糖合成酶的自诱导表达及两阶段温度控制发酵的优化

克隆灰产色链霉菌海藻糖合成酶基因(tres),导入大肠杆菌BL21(DE3)中高效表达,并对重组菌自诱导发酵条件进行优化。采用简并PCR的方法扩增灰产色链霉菌海藻糖合成酶基因(tres),将tres基因和表达载体p ET28a连接,构建重组质粒p ET28a-tres,将其转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,筛选重组子进行自诱导表达。利用HPLC法测定酶活研究温度对自诱导发酵海藻糖合成酶催化酶活的影响。该研究成功构建了重组大肠杆菌BL21(DE3)。重组菌自诱导表达最优发酵条件:采用两阶段温度控制,37℃培养2.5 h,25℃继续培养14 h,并添加3%乙醇,酶活达到1.29×104U/m L,与传统IPTG恒温培养方式相比酶活提高了55.25%,海藻糖得率达71%。     

MTSase和MTHase在Brevibacillus brevis中的克隆表达及应用研究

为实现将来源于嗜酸热硫化叶菌(Sulfolobus acidocaldarius)ATCC 33909的麦芽寡糖基海藻糖合成酶(MTSase)和麦芽寡糖基海藻糖水解酶(MTHase)在短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)中的重组表达,分别以重组质粒pET-24a(+)-treY和pET-24a(+)-treZ为模板PCR扩增得到MTSase和MTHase基因片段,通过与表达载体pSVN连接得到重组质粒,电转化表达宿主Brevibacillus brevis,成功构建重组菌Brevibacillus brevis/pSVN-treY和Brevibacillus brevis/p SVN-treZ。重组菌在TM培养基中发酵48 h,胞内酶活力分别达到MTSase 630.0 U/g(wet cell)、MTHase 170.0 U/g(wet cell)。对重组MTSase和MTHase进行酶转化实验,结果表明,当以质量浓度为100 g/L马铃薯淀粉为底物,酶转化温度为60℃,pH为5.5,加酶量为MTSase 80 U/g淀粉、MTHase 20 U/g淀粉,普鲁兰酶5 U/g淀粉和环糊精葡萄糖基转移酶(CGTase)15 U/g淀粉,反应48 h,海藻糖转化率达到80.2%。     

1株古细菌海藻糖合成酶系在枯草芽孢杆菌中的诱导表达

来源于古细菌嗜酸硫化叶菌（ S u l f o l o b u s a c i d o c a l d a r i u s ） 的麦芽寡糖基海藻糖合成酶（maltooligosylterhalose synthase,MTSase）和麦芽寡糖基海藻糖水解酶（maltooligosyltrehalose trehalohydrolase,MTHase）联合作用,可以利用淀粉为底物生成海藻糖。本研究构建了6 种枯草芽孢杆菌-大肠杆菌穿梭表达载体,将密码子优化后的MTSase和MTHase编码基因在木糖异构酶基因的启动子及其阻遏蛋白介导下实现了在枯草芽孢杆菌中的功能表达,木糖启动子分别来源于枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、巨大芽孢杆菌（Bacillusmegaterium）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）。在以5 g/L甘油为碳源,24 g/L蛋白胨为氮源时,菌体培养8 h后加入终质量浓度为6 g/L的木糖,37 ℃诱导16 h后重组MTSase、MTHase产生联合作用,海藻糖转化率达到33.57%。实现了MTSase、MTHase在枯草芽孢杆菌中的功能表达。     

酸性普鲁兰酶基因在地衣芽孢杆菌中的表达

根据Genbank公布的来源于Bacillus deramificans的普鲁兰酶基因突变体序列(AX203843)合成普鲁兰酶成熟肽基因。将该基因插入芽孢杆菌分泌型表达载体pHY-WZX,重组质粒转化地衣芽孢杆菌B60608,重组地衣芽孢杆菌实现普鲁兰酶分泌表达。对重组菌产普鲁兰酶的条件进行优化,以含2%药媒和8%甘油的培养基最适合普鲁兰酶表达。     

Bacillus stearothermophilus麦芽糖淀粉酶在Bacillus subtilis中的重组表达及发酵优化

为了实现Bacillus stearothermophilus嗜热脂肪芽孢杆菌来源的麦芽糖淀粉酶基因amyM(EC 3.2.1.133)在枯草芽孢杆菌中的重组表达,以opt-amyM/T质粒为模板进行PCR扩增得到目的基因,与表达载体pHY300PLK进行重组连接后转入宿主菌Bacillus subtilis CCTCC M 2016536中进行表达。在TB培养基中发酵培养48 h,麦芽糖淀粉酶酶活达到250.7 U/mL。继续对重组菌氮源种类及复配、氮源质量浓度、碳源质量浓度等摇瓶发酵条件进行优化,确定其最佳产酶条件为:复合氮源为酵母浸膏25 g/L和大豆蛋白胨5 g/L、葡萄糖5 g/L、培养基初始pH 6.5、最适培养温度41℃;在此条件下麦芽糖淀粉酶酶活可达396.7 U/mL,是优化前的1.6倍。在此基础上进一步对麦芽糖淀粉酶进行酶学性质进行测定:麦芽糖淀粉酶最适温度为60℃,最适pH为5.5,半衰期为325 h,Km为0.95 g/L,比活为2646 U/mg。     

重组枯草芽孢杆菌高产氨肽酶策略与提取工艺优化

研究不同的产酶促进剂(渗透压调节剂、表面活性剂、有机酸盐)对重组枯草芽孢杆菌产氨肽酶的影响,并对氨肽酶的提取工艺进行优化。获得产酶促进剂优化组合为:氯化钾0.1 mol/L、吐温802.4μL/m L、L-谷氨酸钠0.6%、酒石酸钾0.7%;优化培养条件为:装液量60 m L/250 m L、初始p H 7.5、接种体积分数5%、转速220 r/min、培养时间36 h。在上述优化条件下,该重组菌株产氨肽酶酶活达232.5 U/m L,是优化前的3.32倍。该重组氨肽酶发酵液经低速离心、双水相萃取、超滤浓缩提取后,回收率达67.23%,纯化倍数为8.29。     

嗜糖假单胞菌麦芽四糖酶基因在地衣芽孢杆菌中的异源表达

为了考察重组地衣芽孢杆菌的异源表达特性,进一步提高麦芽四糖酶的发酵水平,以适用于工业化生产,研究构建了木糖诱导型的重组地衣芽孢表达系统,表达了来源于嗜糖假单胞菌的麦芽四糖酶基因,并进行了初步发酵优化。结果显示,构建的表达系统经过核酸电泳以及十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰氨凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)鉴定均正确,该系统在发酵过程中经过木糖诱导,重组酶能够成功地分泌至发酵液中,然后通过对诱导剂添加时间、诱导温度和发酵时间优化后,摇瓶水平的最大酶活力可达(168. 2±9. 41) U/m L。最佳的发酵条件为,在24 h添加诱导剂,诱导温度30℃,发酵至稳定期结束停止发酵。该研究为重组地衣芽孢杆菌的异源表达研究以及麦芽四糖酶的工业化应用提供了参考。     

脱乙酰基酶在枯草芽孢杆菌中的高效可溶性表达

为提高脱乙酰基酶的可溶性表达含量,对前期挖掘的脱乙酰基酶NAP-Das2. 3基因进行异源表达及发酵优化。将脱乙酰基酶NAP-Das2. 3基因克隆至枯草芽孢杆菌表达载体p P43NMK的npr B信号肽下游,转入B.subtilis WB800构建了重组工程菌B. subtilis WB800/p P43NMK/nap-das2. 3,并对重组菌培养及发酵产酶条件进行了优化。重组菌最适培养和产酶条件分别为甘油6 g/L、牛肉膏30 g/L、Na Cl 10 g/L; p H 7. 5、培养温度37℃、装液量100 m L (500 m L摇瓶)、培养30 h。在优化的条件下,发酵液中脱乙酰基酶酶活达到106. 42 U/L,较出发条件提高了424. 68倍,在5 L发酵罐培养30 h后,脱乙酰基酶酶活达到116. 13 U/L。研究实现了脱乙酰基酶的异源高效可溶性表达,为脱乙酰基酶的应用提供了基础。     

解淀粉芽孢杆菌Z16的产酶条件优化及应用

本文采用单因素实验和正交实验,对解淀粉芽孢杆菌Z16的产酶条件及水酶法提取樟树仁油工艺条件进行优化,并与枯草芽孢杆菌AS1.398的水酶法提取樟树籽仁油工艺进行比较。结果表明,解淀粉芽孢杆菌Z16的最佳发酵培养基为:玉米粉4.5%,麸皮2.5%,豆粕4.0%,Ca Cl_20.2%,KH_2PO_40.03%,Na_2HPO_4·12H_2O 0.4%,p H7.5,121℃灭菌20 min;解淀粉芽孢杆菌Z16的最佳发酵条件为:接种量2%,37℃、220 r/min,摇瓶培养44 h。在最佳产酶工艺条件下,解淀粉芽孢杆菌Z16所产中性蛋白酶活力为6984.3 U/m L,比产酶条件优化前提高了54.0%。解淀粉芽孢杆菌Z16水酶法提取樟树籽仁油的最适酶解时间为4 h、最适加酶量为20%(v/v),相应的樟树籽仁油得率为91.1%、樟树籽仁油的酸价升高值只有0.3 mg KOH/m L。解淀粉芽孢杆菌Z16的水酶法提取樟树籽仁油的效果显著优于枯草芽孢杆菌AS1.398(常用的中性蛋白酶生产菌)的效果。     

固定化地衣芽孢杆菌产弹性蛋白酶的研究

为提高弹性蛋白酶的发酵产能,构建地衣芽孢杆菌连续发酵产弹性蛋白酶的生产工艺,本研究采用单因素试验及响应面分析法对地衣芽孢杆菌凝胶包埋固定化的工艺进行探讨,并对固定化细胞的发酵产酶性能进行分析。结果表明,地衣芽孢杆菌的适宜固定化体系是聚乙烯醇（polyving akohol,PVA）、海藻酸钠（sodium alginate,SA）和CaCl2,质量分数分别为8.22%、2.27%和2.42%,固定化交联剂硼酸的质量分数为4%;固定化地衣芽孢杆菌发酵产弹性蛋白酶的活力可达到386 U/mL,是相同接种量的游离细胞发酵酶活力的87%;固定化的地衣芽孢杆菌凝胶球具有很好的稳定性,在摇瓶发酵的条件下可连续使用10 批次以上。以上结果表明,复合凝胶包埋制备的固定化地衣芽孢杆菌细胞可用于连续发酵产弹性蛋白酶的生产工艺。