产腈水合酶菌株的驯化研究

以Nocardia sp. LNSY0611为出发菌株,通过逐渐增加培养基中丙烯腈的浓度重复继代培养,得到一株酶活为72.5 U·mg-1的腈水合酶高活力菌株Nocardia sp. LNSY0611XH,酶活比出发菌株提高了15倍.初步确定驯化最优条件为:葡萄糖20 g·L-1、诱导剂脲0.06 g·L-1、Co2 0.3 g·L-1、丙烯酰胺10%、温度30℃及pH 7.在此条件下,腈水合酶可高效表达.     

极端条件驯化法提高腈水合酶产生菌的丙烯酰胺耐受性

为了提高产腈水合酶的菌体Nocardia sp.对催化产物丙烯酰胺的耐受性,利用极端条件改造了现有的丙烯酰胺生产菌株RS,通过向发酵液间歇加入丙烯腈催化生成丙烯酰胺,为菌体制造出一个极端环境,使菌体在生长催化过程中逐渐适应高浓度丙烯酰胺,强化其丙烯酰胺耐受性,驯化得到了RS-1菌株. 研究了驯化过程中菌体存活率、比死亡速率和腈水合酶活性随丙烯酰胺浓度的变化. 在不同的丙烯酰胺初始浓度(0~400 g/L)下比较了两菌株的丙烯酰胺耐受性,RS-1菌体催化丙烯腈水合的速率都大于RS菌体,平均提高30.8%;而且RS-1菌株的胞内腈水合酶也具有较好的丙烯酰胺耐受性. 在相同的水合条件下,RS-1菌株催化所得的丙烯酰胺终浓度和丙烯腈转化率分别为587.1 g/L和99.97%,都明显优于RS菌株的水合结果. 在进一步的水合实验中,RS-1菌株催化所得的丙烯酰胺终浓度达到了641.4 g/L.     

腈水合酶的发酵研究

Nocardh sp163#在含有脲和钴的培养基中发酵生产腈水合酶,可以催化丙烯腈水合为丙烯酰胺。调节培养条件使发酵液的酶活力达到815万u／ml。温度28—30℃,反应体系呈中性酶活性很高并且稳定。     

腈水合酶高产菌株的诱变选育及发酵条件的优化

用微波和化学诱变剂A对菌株Nocardia sp. DT06进行了复合诱变,经过多次传代实验,获得一株稳定高产腈水合酶的菌株Nocardia sp. DT7879.在优化的发酵培养条件下,即250 mL三角瓶中培养基装量25 mL、接种量9%、培养基的初始pH值7.5、摇床转速220 r·min-1、培养温度28℃、发酵周期88 h,其产酶活性为5198 U·mL-1,较出发菌株提高了84.7%.     

生物法生产丙烯酰胺过程中腈水合酶的抑制和失活

为改进生物法生产丙烯酰胺工艺,研究了腈水合酶催化丙烯腈水合生产丙烯酰胺过程中影响腈水合酶反应速率和酶失活的因素. 实验证明,水合过程中体系pH值的变化基本不影响酶反应速率;底物丙烯腈的浓度低于10 g/L时,酶反应速率与底物浓度成正比,大于75 g/L后,对酶有抑制作用;产物丙烯酰胺显著抑制腈水合酶的活性;菌体细胞内可能存在可以稳定腈水合酶的物质,胞内的腈水合酶在40℃下的半衰期可以达到59.9 h;丙烯酰胺与温度的协同作用是腈水合酶失活的重要原因.     

基于乳化液体系脂肪酶球形酶的制备

在含有脂肪酶的油包水(W/O)乳化液体系中添加交联剂,经乳化交联后通过离心分离得到脂肪酶球形酶颗粒,考察了不同交联剂、交联时间和酶液质量浓度对球形酶活性的影响,得到制备脂肪酶球形酶的适宜条件为:以体积比1∶1的体积分数25%戊二醛溶液与体积分数3%聚乙烯亚胺溶液,在室温下反应5 min而形成的Glu-PEI共聚物为交联剂,交联2 h,酶质量浓度为50 g/L时形成的球形酶酶活残留率最高达到86.3%。     

苯丙氨酸脱氨酶发酵工艺及其酶学性质研究

选育出一株具有较高苯丙氨酸脱氨酶活性的菌株巨大芽孢杆菌AS1.127-NJU10。考察了该菌的发酵产酶条件,结果表明:蔗糖为最佳碳源、酵母浸膏和NH4C l组成最佳氮源,其质量浓度分别为:ρ(蔗糖)=20 g/L,ρ(酵母浸膏)=2 g/L和ρ(NH4C l)=10 g/L;发酵培养基最适pH=6.5,培养温度为37℃;诱导物ρ(L-苯丙氨酸)=1 g/L时,酶活最高达1 070 U。同时对苯丙氨酸脱氨酶的性质进行了研究,结果表明:该酶最适pH=5.8,最适温度为40℃,反应液中添加φ(吐温-80)=0.2%和c(K+)=10-5mol/L能明显提高酶活。     

2,2-二甲基环丙腈水合酶产生菌的氮离子注入选育及突变株产酶条件研究

离子注入技术被广泛应用于微生物的品种改良.利用N 离子注入法对本实验室筛选并保藏的产2,2-二甲基环丙腈水合酶菌种Pseudomonas sp.ZJUT0509进行选育,以提高2,2-二甲基环丙甲酰胺的产量,为进一步的手性拆分提供更多的原料.结果表明,氮离子注入诱变Pseudomonas sp.ZJUT0509的存活率曲线符合离子注入诱变的"马鞍型"特征曲线.通过离子注入获得的突变株的腈水合酶活性有显著提高,其中突变株F60-4的酶活达30.1 U·mL-1,约为原始菌株的9倍.对突变株F60-4进行产酶条件的优化考察,获得了培养条件.F60-4菌株产酶的最佳碳源是葡萄糖(2 g·L-1),最佳氮源是酵母粉(10 g·L-1),最适初始pH值为6.5,最适发酵温度为20℃,最佳诱导剂为1.0g·L-1的己内酰胺.与原始菌株Pseudomonas sp.ZJUT0509相比,突变株F60-4对有机氮源的利用率更高.最佳诱导剂由己内酰胺代替了原来的2,2-二甲基环丙甲腈,使实验操作简便.突变株F60-4的发酵周期为36 h,比原始菌株缩短了12 h.     

无机盐对海洋内生拟盘多毛孢菌J63产漆酶及漆酶脱色偶氮类染料的影响

内生拟盘多毛孢菌J63(Pestalotiopsis sp.J63)是从东海的海滩滩涂中新分离出的一株真菌。研究考察了无机盐对该菌株产漆酶响,以及对漆酶催化底物和脱色偶氮类染料甲基橙的影响。结果表明添加H3BO3、SrCl2.6H2ONaF、KBr、MnCl2.4H2O和ZnSO4.7H2O对漆酶的产生有明显的促进作用,其中H3BO3的作用最明显,可使酶活增加221.8%。在漆酶催化底物反应时,除1 mmol L 1FeSO4.7H2O能够抑制漆酶酶活,其余无机盐均对酶活有促进作用。14 mmol L 1KAl(SO4)2对酶活的促进作用明显,使相对酶活达到124.9%。3 mmol L 1KBr使相对酶活达到116.7%,与其他菌株所产漆酶受到KBr抑制的特性相比具有优势。添加14 mmol L 1KAl(SO4)2和3 mmol L 1KBr后相应的脱色率分别达到了97.3%和75.6%,高于对照组64%的脱色率。同时还研究了适宜该菌株产漆酶的温度和pH,当温度为26oC,pH为6.0时酶活最高,达到3280.6 U L 1。     

普鲁兰酶产生菌的筛选鉴定及其发酵条件优化与酶学性质研究

从淀粉厂附近土壤中筛选得到5株产普鲁兰酶的菌株,与实验室已有保藏菌株做活性对比,结果筛选得到的S1117产酶活性较高,根据其形态特征及16S rRNA序列分析,初步鉴定为芽孢杆菌。对其产酶条件进行了优化,确定了该菌株的最适发酵培养条件,其发酵54 h时酶活达到最大2.5 U/mL。初步研究了其酶学性质,其所产普鲁兰酶反应最适温度与pH分别为40℃,5.2;在60℃仍保持有80%以上酶活。     

Nocardia sp.高丙烯酰胺耐受性菌株及水合结晶工艺

在极端条件下改造了现有的丙烯酰胺生产菌株Nocardia sp.RS,通过向发酵液中间歇加入丙烯腈催化生成丙烯酰胺而形成极端环境,将菌体生长、酶催化和菌种筛选这3个过程耦合在一起.研究了极端条件下菌体存活率、腈水合酶活性随丙烯酰胺浓度的变化.驯化得到的RS-1菌株有很好的丙烯酰胺耐受性,摇瓶水合的丙烯酰胺终浓度达到了587 g•L^-1,比RS菌株提高30.6％.利用RS-1菌株在小型反应器规模上实现了高浓度丙烯酰胺的制备,累积浓度达到了535 g•L^-1,不需浓缩即可满足市场对丙烯酰胺水溶液产品的浓度要求.在此基础上,设计了水合结晶改进工艺,预计可比现有工艺降低浓缩能耗32.8％.     

游离细胞腈水合酶催化丙烯腈水合反应的双稳态反应动力学

腈水合酶是能够催化丙烯腈水合生成丙烯酰胺的一种重要的工业酶。本研究建立了游离细胞腈水合酶催化丙烯腈水合反应的双稳态反应动力学模型,关联了底物浓度、产物浓度和温度等主要因素对反应速率(表观酶活)的影响。在实验研究的基础上,通过麦夸特及全局最优化算法求解了动力学模型。结果表明,游离细胞腈水合酶催化的双稳态反应动力学模型是比较典型的产物抑制型,当产物浓度逐渐增大时,高浓度的产物将抑制腈水合酶的活性。当底物浓度10g·L-1时,由于底物加入反应体系时产生的局部瞬时高浓度,腈水合酶催化的丙烯腈水合反应的表观反应速率不随底物浓度变化。当底物浓度≥10g·L-1时,底物产物浓度对反应速率具有显著影响。温度对酶活的影响也十分显著,相同底物产物浓度下,28℃时的酶催化水合反应速率是15℃时的3.3倍。     

Nocardia sp.腈水合酶的纯化过程研究

对Nocardiasp.高活力腈水合酶进行了纯化研究。在细胞破碎中,超声时间对腈水合酶比酶活存在一个最优值,超声时间为20.00min时得到的比酶活最高。在离子交换层析过程中,采用DEAE-Sepharose作为层析介质,分别对平衡缓冲液pH、离子强度和线性梯度洗脱体积进行了优化。结果表明,采用pH7.20、50mmolL-1的Na2HPO4-NaH2PO4溶液作为平衡缓冲液,0.00~1.00molL-1的NaCl线性梯度洗脱,洗脱体积为20~25倍柱体积,此条件下腈水合酶的纯化倍数和酶活收率较佳。以Phenyl-SepharoseFF为层析介质研究了疏水层析精制腈水合酶的工艺过程,采用两步层析优化方法纯化出的Nocardiasp.腈水合酶比酶活达到2648.0U穖g-1,酶活收率为40.84%,用SDS-PAGE检测其纯度为99.00%以上。Nocardiasp.腈水合酶的两个亚基分子量分别为22.90kDa和27.38kDa。     

Nocardia sp.RS合成腈水合酶过程及其高酶活的表达工艺

对Nocardia sp．RS合成腈水合酶的过程进行了分析，研究了菌体生长和酶活表达的相互关系、pH调控和葡萄糖消耗对产酶速率的影响．根据腈水合酶在发酵过程中的生成特性，设计开发了葡萄糖—Co^2 耦合补加工艺优化产酶过程，通过对产酶过程的优化，大大提高了腈水合酶的发酵水平，酶活达到了10195U／ml，比优化前提高了43．2倍．     

生物法合成异丁酰胺的研究

研究了生物法合成异丁酰胺的方法。采用腈水合酶催化异丁腈与水反应合成异丁酰胺,在20℃,发酵液体积分数为2.5%(v%)的条件下,获得最大反应速度为17.85714 mol(L.h),此时异丁腈的最大浓度约为0.18 mol/L。通过对反应液进行膜分离、精制和结晶,获得异丁酰胺的纯度大于99.9%,产品收率在98%以上。根据研究结果,生物法合成异丁酰胺具有产品收率高和纯度大的特点,适合生产高纯度异丁酰胺。     

蛋白聚糖类生物絮凝剂REA-11的发酵和絮凝条件

在考察絮凝剂产生菌诺卡氏菌Nocardia sp. CCTCC M201005基本生长代谢特性的基础上，研究了营养条件对生物絮凝剂REA-11合成的影响. 结果表明，蔗糖是该菌生长及REA-11合成的最佳碳源；玉米浆既能刺激菌体生长，又能显著提高絮凝剂的水平；培养基碳氮摩尔比在20~30时，絮凝活性最大. 提出了促进REA-11合成的控制策略：发酵前期适当提高玉米浆的浓度，发酵后期按碳氮比为20~30，补加一定量的蔗糖和尿素. 絮凝条件研究结果表明，REA-11在偏酸性范围内(pH=3.0~6.5)絮凝活性耐热性较强; CaCl2能显著提高REA-11的絮凝活性；本实验体系中，CaCl2的最佳助凝浓度为8 mmol/L, CaCl2浓度增大使REA-11的最适投加量呈降低趋势.     

一株腈化物降解菌的分离、鉴定及降解特性

从长期被腈化物污染的土壤中分离到一株具有较宽腈化物降解利用谱的菌株YL-1。经过对YL-1形态特征及生理生化指标的分析,初步鉴定为红球菌。YL-1能降解丙烯腈生成丙烯酰胺。YL-1培养40h后可获得54U/mg的干细胞比活力。YL-1降解丙烯腈的最佳条件是温度30℃,pH=7 0,在该条件下对φ(丙烯腈)=0 2%的降解率可达99 4%。     

一株耐NMMO纤维素酶菌株的筛选及发酵优化

在常规筛选方法的基础上,利用在富集培养基中加入10 g/L NMMO,从土壤中筛选获得一株耐NMMO的高活性纤维素酶菌株Galactomyces sp. CCZU11-1。经研究,最适产酶培养条件为：碳源为甘蔗渣（5 g/L）,氮源为(NH4)2SO4（5 g/L）,表面活性剂为Tween-80（8 g/L）,培养温度为30 ℃,初始培养pH值为5.5。在此条件下菌株培养7天后,FPA及CMCase分别为13.5 IU/mL和24.6 IU/mL。在培养体系和反应体系中分别加入200 g/L NMMO,Galactomyces sp. CCZU11-1纤维素酶仍具有良好的活性,表明其具有较高的耐NMMO性能及应用前景。