黑曲霉产柚苷酶的发酵条件优化

利用高效液相色谱法,检测发酵液中α-鼠李糖苷酶和柚苷酶的活力,考察碳源、pH值、搅拌转速、发酵温度对柚苷酶产量的影响,对黑曲霉DB056产柚苷酶的7L罐发酵工艺进行优化.研究结果表明,以20g/L柚皮苷为唯一碳源,发酵黑曲霉DB056产柚苷酶的效果最佳.发酵过程的pH值、搅拌转速和发酵温度的最优控制值分别为6.0、700 r/min和32℃,此时产酶效果最理想,发酵过程α--鼠李糖苷酶和柚苷酶最大酶活力分别达到1 133.00和788.42U/mL.将优化的发酵工艺放大到200 L发酵罐进行试验,α-鼠李糖苷酶和柚苷酶的最大酶活力分别为1 069.30 U/mL和727.44 U/mL.中试放大效果良好.     

黑曲霉DB056发酵产柚苷酶中试放大研究

对在实验室筛选得到的产柚苷酶菌株黑曲霉DB056进行7、20和200L规模的逐级发酵放大研究.采用高效液相色谱法测定柚苷酶的活力.试验结果表明:随着发酵规模的增大,柚苷酶的两种组分——α-鼠李糖苷酶与β-葡萄糖苷酶的酶活力水平有一定的波动,但酶活力变化基本一致;在200 L规模的发酵中,α-鼠李糖苷酶与β-葡萄糖苷酶的最大酶活力分别为1 069 U/mL和727 U/mL,超过7L和20 L规模发酵过程中柚苷酶的活力水平,从而实现了黑曲霉DB056产柚苷酶200L规模的发酵,显示出该菌株良好的发酵性能和工业应用价值.     

溶氧状况对黑曲霉DB056产柚苷酶的影响研究

以α-L-鼠李糖苷酶和柚苷酶的酶活为评价指标,从装液量、玻璃珠数量、氧载体这3个方面来研究黑曲霉DB056摇瓶发酵产柚苷酶的溶氧条件。通过单因素优化得到的摇瓶发酵条件为:装液量35mL、玻璃珠添加个数为3个(直径4mm)、最适氧载体为1%正己烷,在此条件下α-鼠李糖苷酶活力最大可达787.8U/mL,柚苷酶活力最大可达232.5U/mL。     

柚苷酶固体酶制剂制备及贮藏稳定性的研究

以黑曲霉DB056发酵液为原料,研究柚苷酶固体酶制剂的制备工艺及其贮藏稳定性。结果表明:柚苷酶发酵液经预处理、浓缩、喷雾干燥后制成柚苷酶固体酶制剂。硫酸铵沉淀和乙醇沉淀对柚苷酶活力影响较大,α-鼠李糖苷酶和β-葡萄糖苷酶的回收率较低;超滤浓缩法对柚苷酶活力影响较小,不同浓缩倍数的粗酶液α-鼠李糖苷酶和β-葡萄糖苷酶的回收率均很高,大于97%。温度、空气和湿度对柚苷酶固体酶制剂稳定性影响较大,光照和紫外线对其稳定性影响较小。实际应用中,柚苷酶固体酶制剂应尽可能低温真空保存。     

棘孢曲霉固态发酵α-L-鼠李糖苷酶调控机制及培养基优化

为了提高α-L-鼠李糖苷酶的发酵产量,利用高效液相色谱法检测α-L-鼠李糖苷酶活力,考察外加碳源葡萄糖、氮源及生长因子对棘孢曲霉JMUdb058固态发酵产α-L-鼠李糖苷酶的调控机制,并以之为依据优化培养基。研究结果表明,葡萄糖和淀粉对α-L-鼠李糖苷酶的产生具有代谢调节作用;外加氮源能大幅度提高α-L-鼠李糖苷酶的活力;相比用硫酸铵为氮源,用豆饼粉为氮源时,由于其中含有淀粉而导致酶合成量降低;磷酸氢二铵比其他铵盐和硝酸盐更能促进α-L-鼠李糖苷酶的合成。添加富含氨基酸的生长因子有利于α-L-鼠李糖苷酶的合成。棘孢曲霉JMUdb058发酵产α-L-鼠李糖苷酶优化后的培养基是:柚皮5 g,磷酸氢二铵0.5 g,酵母浸膏0.075 g,水5 m L,此时α-L-鼠李糖苷酶活力达到10.60 IU/gds,比初始培养基的酶活力提高了84.67%,比其他文献报道的最高酶产量提高了1.5倍。优化后的培养基大幅度提高了棘孢曲霉固态发酵α-L-鼠李糖苷酶的活力,为该酶的发酵生产及开发利用提供了技术参考。     

碳源及阻遏蛋白CreA对黑曲霉产α-L-鼠李糖苷酶的影响

【目的】研究碳源对黑曲霉JMU-TS528发酵α-L-鼠李糖苷酶的影响,并探讨葡萄糖阻遏黑曲霉合成α-L-鼠李糖苷酶的分子机制。【方法】分别用5种单一碳源进行摇瓶发酵,高效液相色谱法测定经黑曲霉发酵后产物中的α-L-鼠李糖苷酶活性;通过在培养基中添加葡萄糖进行液态发酵,研究葡萄糖对黑曲霉JMU-TS528产α-L-鼠李糖苷酶的影响,并用实时定量PCR技术检测α-L-鼠李糖苷酶基因rha和葡萄糖抑制基因Cre A的相对表达量。【结果】黑曲霉JMU-TS528在以柚皮苷、橘皮苷、芸香苷和鼠李糖为唯一碳源时可分泌α-L-鼠李糖苷酶,以葡萄糖为唯一碳源时不能合成α-L-鼠李糖苷酶;培养基中添加葡萄糖后,黑曲霉发酵产物中α-L-鼠李糖苷酶活性降低,黑曲霉α-L-鼠李糖苷酶基因rha表达量降低,而葡萄糖抑制基因Cre A表达量上升。【结论】黑曲霉JMU-TS528菌株液态发酵条件下合成α-L-鼠李糖苷酶需要诱导物作为碳源,该菌株合成α-L-鼠李糖苷酶的能力受到葡萄糖的调节作用,此调控过程可能通过一个依赖阻遏蛋白Cre A的机制实现。     

从黑曲霉固态发酵产物中纯化α-L-鼠李糖苷酶及酶法制备普鲁宁

本文研究了从黑曲霉固态发酵产物中纯化α-L-鼠李糖苷酶,并探究利用该酶转化柚皮苷制备普鲁宁。用黑曲霉固态发酵柚皮产生α-L-鼠李糖苷酶,通过40%~80%硫酸铵沉淀、疏水层析、亲和层析和凝胶过滤层析,从黑曲霉固态发酵产物中分离纯化得到了1种α-L-鼠李糖苷酶;该酶为单体分子量约为160 k Da;它由二硫键连接的两个肽段构成,其中有一个大肽段分子量约为130 k Da。其水解柚皮苷的最适温度为50~60℃,最适p H 4.0~5.0,米氏常数和最大酶反应速度分别为0.24μmol/m L和312.5 U/m L。用该酶转化柚皮苷制备普鲁宁的最适反应时间为60~90 min,柚皮苷转化率达98%以上。转化产物中普鲁宁的含量在95%以上,普鲁宁的分解产物柚皮素的含量小于5.0%。用从黑曲霉固态发酵产物中纯化的α-L-鼠李糖苷酶制备普鲁宁具有热稳定性好、底物亲和力强、转化率高和副产物少等优点,为开发酶法制备普鲁宁的工艺提供了重要参考。     

Aspergillus niger S-05产柚苷酶液态发酵条件的优化

通过单次单因素试验对黑曲霉(Aspergillus nigerS-05)液体发酵的产柚苷酶条件进行优化,结果表明,当培养条件为豆粉2.0%、蔗糖0.5%、柚苷0.05%、MgSO4·7H2O 0.6%、吐温-80 0.2%、培养温度26℃、初始pH 5.0、250 mL三角瓶装量30mL、转速190r/min、培养时间105 h时柚苷酶酶活达到最高值(429.09U/mL).同时发现,通过调节培养基组成可改变所产柚苷酶中α-L-鼠李糖苷酶和β-D-葡萄糖苷酶的酶活比例,从而实现根据不同应用进行有针对性的发酵产酶控制目的.     

聚乙烯醇和海藻酸钠固定化柚苷酶的制备及其性质

以聚乙烯醇、海藻酸钠为载体,固定化柚苷酶;以戊二醛为交联剂,考察固定化工艺条件对酶活的影响,研究固定化酶的部分酶学性质。用高效液相色谱法分析柚苷酶的α-L-鼠李糖苷酶和柚苷酶活力,结果表明:最佳载体组合为11%聚乙烯醇与0.5%海藻酸钠;当缓冲液p H 4、戊二醛含量1%、交联时间0.5 h、吸附时间3 h、加酶量141 U/m L、硼酸4%、Ca Cl21%时,固定化酶活力达到最大值。柚苷酶固定化后,α-L-鼠李糖苷酶和柚苷酶活力的最适温度提高5℃,最佳活性p H值提高1.0,p H稳定性基本不变,温度稳定性下降5℃。α-L-鼠李糖苷酶、柚苷酶的米氏常数(Km)固定化后都增大;α-L-鼠李糖苷酶的最大反应初速度(Vmax)经固定化后减小,柚苷酶的Vmax增大。将固定化柚苷酶重复使用7次后,它的α-L-鼠李糖苷酶和柚苷酶残余活力分别保持71%与80%。     

黑曲霉S-05产柚苷酶液态发酵培养条件的优化

以黑曲霉(Aspergillus niger S-05)菌株作为实验材料,采用摇瓶发酵方法,以α-L-鼠李糖苷酶、β-D-葡萄糖苷酶、柚苷酶三酶酶活为评价指标,对其液态发酵条件进行了研究.优化后的培养条件为:2.0%豆粉、0.5%蔗糖、0.05%柚苷、0.6%MgSO4·7H2O、0.2%吐温-80、培养温度26℃、pH5.0,250mL三角瓶装量30mL、转速190r/min.此时柚苷酶酶活达到429.09U/mL,比优化前的基础培养基(137.78 U/mL)提高了2.1倍.     

黑曲霉菌丝体活力对α-L-鼠李糖苷酶发酵的影响

α-L-鼠李糖苷酶是工业上一种重要的水解酶。为了方便地优化和监控α-L-鼠李糖苷酶的发酵生产过程,在5 L发酵罐水平研究黑曲霉菌丝体活力与α-L-鼠李糖苷酶产量之间的关系,菌丝体活力采用TTC-脱氢酶法进行测定。实验结果表明,在发酵过程中维持适宜的菌丝体活力对α-L-鼠李糖苷酶的产量非常重要:当摇瓶种子菌丝体活力达到最大值0.388 U/mL时,对应的5 L发酵罐中α-L-鼠李糖苷酶的产量最大;控制发酵过程的pH恒定于5.5,可以有效延缓菌丝体活力下降速度,使α-L-鼠李糖苷酶的产量提高28.7%;当搅拌转速低于400r/min或通气量低于0.3 vvm时,发酵24～36 h的菌丝体活力大幅下降,α-L-鼠李糖苷酶的产量显著降低。因此,可以将菌丝体活力作为α-L-鼠李糖苷酶发酵工艺优化和生产过程控制中一项重要的监控参数。     

一种棘孢曲霉α-L-鼠李糖苷酶的结构及性质特征研究

α-L-鼠李糖苷酶是一种具有重要应用价值的诱导酶。目前,α-L-鼠李糖苷酶的结构与功能关系尚不明确。本文以柚皮苷为诱导物培养棘孢曲霉产α-L-鼠李糖苷酶,研究该酶的结构及酶学性质特征。经质谱分析该α-L-鼠李糖苷酶属于棘孢曲霉α-L-鼠李糖苷酶A。三维结构模拟发现该α-L-鼠李糖苷酶具有N端β-折叠结构域、C端β-折叠结构域、clan-L(alpha/alpha)(6)-桶状催化结构域以及具有Asp等九个完全保守氨基酸残基,说明该酶属于糖苷酶78家族成员。分子对接发现该酶通过酸碱催化的机制水解柚皮苷。该酶的最适温度50℃,最适pH 4.0,1 mM与10 mM的Ag+、Fe~(2+)及Fe~(3+)对该酶有较强的抑制作用;该酶可以水解柚皮苷、橙皮苷和杨梅苷,其水解柚皮苷的动力学符合典型的米氏方程,Km值为0.23 mM,Vmax为565.1 U/mg。以上结果丰富了α-L-鼠李糖苷酶的结构与功能关系的研究理论,为开发性质优良的α-L-鼠李糖苷酶提供了信息参考。     

黑曲霉α-L-鼠李糖苷酶与柚皮苷分子动力模拟研究

L-鼠李糖苷酶能够水解柚皮苷生产普鲁宁和L-鼠李糖,可用于柑橘类果汁的脱苦处理。对柚皮苷和黑曲霉α-L-鼠李糖苷酶进行分子对接,采用分子动力模拟和MM-PBSA结合的方法计算对接复合物的结合自由能,并分析了分子间相互作用以及各个残基对结合自由能的贡献。结果表明范德华作用力是黑曲霉α-L-鼠李糖苷酶与柚皮苷结合的主要驱动力,库伦电荷作用和非极性溶剂化能对结合贡献较小。Trp236、Ala340、Ile462、Phe461、Tyr516、Val522、Trp528等是黑曲霉α-L-鼠李糖苷酶和柚皮苷结合过程中形成疏水作用的重要氨基酸残基。在分子动力模拟平衡后的氢键分析中,黑曲霉α-L-鼠李糖苷酶Ser286、Phe465、Pro520残基和柚皮苷共形成了3个稳定的氢键。本研究分析了黑曲霉α-L-鼠李糖苷酶与柚皮苷结合的驱动力,以及结合过程中重要氢键及疏水性残基,为蛋白质工程改造α-L-鼠李糖苷酶提供了靶位。     

α-L-鼠李糖苷酶高密度发酵及其固定化

在5 L发酵罐中对α-L-鼠李糖苷酶进行小试发酵,制备酶液;以聚乙烯醇-海藻酸钠为包埋载体,以戊二醛为交联剂对该酶进行固定化。经5 L罐高密度发酵96 h,α-L-鼠李糖苷酶酶活为2 766 U/g,生物量为228g/L。经过固定化后,α-L-鼠李糖苷酶的酶活为20 U/g,酶活回收率为32.88%,固定化α-L-鼠李糖苷酶的最适反应温度为35~50℃,最适反应p H值为4.0,该固定化酶在连续使用6次后酶活仍然保留98.22%。高密度发酵能显著提高酶的产量,同时固定化技术提高了酶的重复利用率,为该酶利用芦丁酶法转化制备异槲皮苷提供了依据。     

高产α-半乳糖苷酶菌株的筛选鉴定及发酵培养基的优化

从紫花苜蓿草种植土壤中筛选得到一株产α-半乳糖苷酶的菌株A1-19,结合形态学特征及分子生物学对其鉴定,并优化其发酵培养基。结果表明,菌株A1-19被鉴定为黑曲霉（Aspergillus niger）。对基础发酵培养基中碳源、氮源、无机盐及诱导物进行单因素优化,结果显示,其最佳碳源为乳糖,氮源为牛肉膏,无机盐为MgSO4、Na2HPO4、MnCl2,诱导物为水苏糖。最佳培养基配方为乳糖15.0 g/L,牛肉膏10.0 g/L,MgSO4·7H2O 1.0 g/L,Na2HPO4 0.5 g/L,MnCl2 1.0 g/L,水苏糖0.8 g/L。在此优化的培养基下,菌株A1-19产α-半乳糖苷酶酶活力7.85 U/mL,是优化前发酵酶活力的6.77倍。     

Penicillium sp.1523产柚苷酶摇瓶发酵培养基优化

采用单因素试验、Plackett-Burman设计和响应面分析相结合的方法,对Penicillium sp.1523产柚苷酶的摇瓶发酵培养基配方进行优化。单因素试验结果显示：发酵培养基中的最优碳源为玉米粉,最优氮源为豆饼粉;Plackett-Burman设计筛选出影响柚苷酶产量的3个重要因素为玉米粉、豆饼粉和柚苷,在此基础上运用最陡爬坡试验逼近最大响应值区域,再利用Box-Behnken试验设计及响应面分析法进行回归分析,获得最佳培养基配方为：玉米粉31.14g/L、豆饼粉31.53g/L、柚苷1.65g/L、K2HPO4 1.00g/L、ZnSO4 0.10g/L、MgSO4 ·7H2O 0.06g/L、CaCl2 0.10g/L。在优化后的条件下摇瓶发酵产柚苷酶酶活力为(891.79±6.33)U/mL,与模型预测值接近,发酵产酶量比优化前提高70.8%。     

α-L-鼠李糖苷酶发酵过程放大研究——从5L到30L发酵罐

以产α-L-鼠李糖苷酶(α-L-1,2-鼠李糖苷酶和α-L-1,6-鼠李糖苷酶)的黑曲霉As-pergillus niger WZ001为考察对象,研究了从5L发酵罐到30 L发酵罐的通气量和搅拌转速的放大工艺.通气量按三种准则、搅拌转速按两种准则放大.通过实验验证,优选得到最佳放大准则为:通气量按1.5倍空气表观线速度进行放大、搅拌转速按搅拌桨叶尖线速度放大.在该优化的放大工艺条件下,30 L发酵罐中α-L-1,2-鼠李糖苷酶和α-L-1,6-鼠李糖苷酶的产量分别为2 515 U/mL和3 612 U/mL,达到5L发酵罐的水平.     

柚苷酶高产菌株的选育及培养基优化

为了获得高产稳定的柚苷酶产生菌,以分离纯化出的36株黑曲霉菌为材料,利用常规筛选方法从中选出黑曲霉菌株M53,采用紫外线和Li Cl复合诱变,选育出一株柚苷酶高产突变株M53-7,并通过正交实验对该菌株液态发酵产酶的培养基组成进行优化。实验结果表明,正交优化后的培养基组成为蔗糖0.5%、豆饼粉3.0%、NH₄NO₃1.0%、K₂HPO₄0.1%,无机盐Ca Cl₂、Mg SO₄·7H₂O、Zn SO4在发酵培养基中的添加量分别为0.1%、0.5%、0.1%;采用最佳发酵培养基对突变菌株M53-7进行摇床发酵,其发酵液中柚苷酶活力可达到906.28 U/m L,且产酶性能稳定。      

高产柚苷酶菌株米曲霉的诱变育种及发酵条件优化

以土样中筛选的1株产胞外柚苷酶菌株米曲霉11250为出发菌株,采用紫外诱变、亚硝酸钠化学诱变及紫外-亚硝酸钠复合诱变3种方法进行诱变育种,通过透明圈初筛以及液体摇瓶发酵复筛,最终选育出1株胞外柚苷酶产酶活力较高的突变菌株UN2,该菌株产胞外柚苷酶活力达147U/mL,为原始菌株的2.3倍,经5代传代,其产酶能力稳定在(147±0.8)U/mL。采用单因素试验和响应面设计Box-Behnken design试验相结合的方法进行产柚苷酶的摇瓶发酵培养基配方优化,对影响菌株UN2发酵产酶的碳源、氮源、培养基初始pH、温度等条件做单因素试验和响应面法试验。结果表明:该菌株的最佳产酶条件:麦芽糖2.0 g/100 mL,牛肉蛋白胨3.0g/100 mL,初始pH 5.7,培养温度30℃。在此条件下,柚苷酶活力达到251 U/mL,是未优化前的1.7倍。结论 :通过培养基优化,大幅度提高了米曲霉11250液体发酵产柚苷酶的酶活力。     

柚苷酶高产菌株的诱变选育及产酶条件的优化

从腐烂柚皮中分离筛选到能分解柚皮苷的产柚苷酶菌株,通过对菌株的形态和培养特征的观察,初步鉴定筛选到的菌株为曲霉属的黑曲霉(Aspergillus niger)。以活力较高的6号菌株为出发菌株进行紫外诱变处理,选育得到了一株酶活达933.3 U/m L的6-2号突变菌株,活力是其出发菌株的2.25倍。对该菌株进行连续5代遗传稳定性试验,结果表明该突变株具有良好的产柚苷酶遗传稳定性。同时,对选育出的6-2号突变株发酵产柚苷酶条件进行了优化研究,其最佳发酵产酶培养条件为:培养温度30℃,培养基p H值6.0,摇瓶添加小球数为4颗。采用此条件发酵产柚苷酶活力达1231.0 U/m L,是其出发菌株的2.97倍,可作为进一步诱变筛选的出发菌株。