高活性谷氨酰胺酶基因glsA_2在枯草芽孢杆菌BJ3-2染色体上的定点整合

以枯草芽孢杆菌BJ3-2的glsA1基因为同源序列,通过构建单交换整合载体,将高活性谷氨酰胺酶基因glsA2定点整合入BJ3-2菌株染色体中,获得能够稳定遗传的重组菌株BJ3-2A2。经检测重组菌株谷氨酰胺酶活力为BJ3-2菌株的3.36倍。利用重组菌株BJ3-2A2发酵豆豉,全氨基酸检测显示,重组菌株发酵的豆豉谷氨酸含量比出发菌株高12.8%。说明枯草芽孢杆菌BJ3-2可以转化且为RecE+菌株,glsA2基因在BJ3-2菌株染色体上可实现较高活性表达,并提高发酵豆豉的鲜味。     

枯草芽孢杆菌基因的安全改良研究

为了构建能稳定表达外源基因且无抗性标记基因的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)工程菌。采用聚合酶链式反应(PCR)技术,分两段扩增定位于B.subtilis BJ3-2染色体上的谷氨酰胺酶基因(glsA)上下游基因片段作为同源臂。将同源臂及卡那霉素基因(Kan)克隆入温敏型载体pKSV7,构建了双交换载体pKUKD。并利用pKUKD质粒将kan基因定点整合入BJ3-2染色体上,通过Kan抗性筛选获得glsA敲除菌株BJ-kan。经检测BJ3-2菌株谷氨酰胺酶活力比重组菌株高3.2倍。结果显示:BJ3-2染色体上的基因可通过同源重组方式进行敲除与置换,为今后BJ3-2菌株以及野生型B.subtilis基因敲除与置换提供了更加便捷的方法。     

细菌型豆豉发酵芽孢杆菌的筛选与鉴定

对贵州省10 个细菌型豆豉产区的样品进行菌种分离与鉴定。旨在通过纯种发酵、口感评测、产蛋白酶能力测定、产气实验,筛选出能够取代自然发酵、蛋白酶产量高、发酵风味好、发酵不产气的芽孢杆菌菌株。结果从分离的184 株芽孢杆菌中,筛选出3 株发酵品质突出且不产气的菌株：BJ3-2、BJ1-3 和ZY4-5,其产蛋白酶能力(h/c)分别为3.60、1.71 和1.50。生理生化鉴定和16S rDNA 序列分析结果显示,它们均为枯草芽孢杆菌。扩大纯种发酵实验证明,可以将其作为工业发酵参考菌株。     

纯种强化发酵细菌型豆豉研究

研究以纯种强化发酵细菌型豆豉为基础,以氨基酸态氮为指标,通过正交试验确定了前发酵条件对豆豉感官评价的影响.结果表明,枯草芽孢杆菌RH3519和BJ1-3最佳前发酵条件为泡豆水pH值为8.0,水温40℃,泡豆12h,接种量1.5％,发酵温度37℃,发酵3d.其中RH3519发酵的豆豉,氨基酸态氮及总酸含量分别为1.12g/100g、0.27g/100g,显著高于枯草芽孢杆菌BJ1-3和自然发酵的豆豉,且色泽与风味最佳.经初步工业放大试验显示,RH3519发酵的豆豉色泽更接近于自然发酵的豆豉,拉丝丰富,豉香诱人,且质地均匀,酱香浓郁,可作为工业纯种强化发酵生产豆豉的优良候选菌株.     

豆豉芽孢杆菌前发醇条件初探与酶活力测定

采用发酵风味突出的枯草芽孢杆菌BJ3-2菌株,以氨基酸态氮为指标,通过单因素和正交实验,确定细菌型豆豉生产的最佳前发酵工艺,并测定了豆豉发酵各阶段酶活力及化学成分含量.结果表明,BJ3-2最佳前发酵条件为:泡豆水pH8.0,泡豆水温37℃,豆量(g):水量为1:4,泡豆时间10h,接种量4%,大豆装载量20%,发酵温度37℃,发酵时间2.5d;发酵豆豉的粗蛋白、游离脂肪酸、总酸和还原糖含量分别为35%、14.2%、1.8%和0.51%;蛋白酶(酸性、中性和碱性)、α-淀粉酶、脂肪酶及豆豉溶纤酶的最大酶活力分别为10.79U/g、25.04U/g、20.36U/g、1.25mg/g、2.15U/g及862.5U/mL.研究为BJ3-2菌株的进一步工业化应用奠定了基础.     

枯草芽孢杆菌BJ3-2精氨酸脱羧酶基因speA的克隆与序列分析

根据GenBank中枯草芽孢杆菌168菌株的精氨酸脱羧酶基因speA序列设计特异性引物,提取Bacillus subtilis BJ3-2基因组DNA进行PCR扩增,并克隆至pGEM-T载体后测序。序列分析结果表明,Bacillus subtilis BJ3-2 speA基因ORF长为1 473 bp,可编码490个氨基酸,分子质量为53.53ku,基因登录号为KJ561348,与已报道枯草芽孢杆菌的speA基因核苷酸序列和氨基酸序列同源性均达93%以上,精氨酸脱羧酶氨基酸序列系统进化树分析,发现Bacillus subtilis BJ3-2的ADC与Bacillus subtilis 168亲缘关系最近,属于典型的III型PLP依赖型鸟氨酸/赖氨酸/精氨酸脱羧酶家族成员。speA基因序列分析及其蛋白保守结构域的分析,为有效控制水豆豉产品中生物胺含量的研究提供了理论依据。     

枯草芽孢杆菌BJ3-2赖氨酸脱羧酶基因yaaO的克隆与序列分析

根据GenBank中的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis） 168菌株假定的赖氨酸脱羧酶基因（LDC）序列设计同源引物,提取枯草芽孢杆菌BJ3-2基因组DNA进行PCR扩增,并克隆至pGEM-T载体后测序.序列分析结果表明：Bacillus subtilis BJ3-2 yaaO基因开放阅读框（ORE）长为1 443bp,获得基因登录号为KJ561349,BLAST比对与已报道枯草芽孢杆菌的yaaO基因核苷酸序列及氨基酸序列同源性均高达90％以上,对赖氨酸脱羧酶氨基酸序列构建系统进化树分析,发现Bacillus subtilis BJ3-2的LDC与B.subtilis JS亲缘关系最近,SWISS-MODEL预测该蛋白的3D结构与鸟氨酸/赖氨酸/精氨酸脱羧酶蛋白相似性为39.22％,属于典型的Ⅲ型磷酸吡哆醛（PLP）依赖型鸟氨酸/赖氨酸/精氨酸脱羧酶家族成员.yaaO基因序列分析及氨基酸保守结构域的分析,为有效控制水豆豉产品中尸胺含量过高的研究提供了理论基础.     

豆豉芽孢杆菌前发酵条件初探与酶活力测定

采用发酵风味突出的枯草芽孢杆菌BJ3-2菌株,以氨基酸态氮为指标,通过单因素和正交实验,确定细菌型豆豉生产的最佳前发酵工艺,并测定了豆豉发酵各阶段酶活力及化学成分含量。结果表明,BJ3-2最佳前发酵条件为:泡豆水pH8·0,泡豆水温37℃,豆量(g):水量为1:4,泡豆时间10h,接种量4%,大豆装载量20%,发酵温度37℃,发酵时间2·5d;发酵豆豉的粗蛋白、游离脂肪酸、总酸和还原糖含量分别为35%、14·2%、1·8%和0·51%;蛋白酶(酸性、中性和碱性)、α-淀粉酶、脂肪酶及豆豉溶纤酶的最大酶活力分别为10·79U/g、25·04U/g、20·36U/g、1·25mg/g、2·15U/g及862·5U/mL。研究为BJ3-2菌株的进一步工业化应用奠定了基础。     

枯草芽孢杆菌BJ3-2 S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因speD的克隆与序列分析

S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶（SAMDC）是多胺合成过程中的限速酶。根据GenBank中枯草芽孢杆菌168菌株的S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因（speD）序列设计同源引物,PCR扩增Bacillus subtilis BJ3-2gDNA,并克隆至pGEM-T载体后测序。序列分析结果表明：B. subtilis BJ3-2 speD基因ORF为381 bp,可编码126个氨基酸,分子质量为13.87 ku,基因登录号为KJ561347,Blast比对,SAMDC基因和蛋白序列的同源性都达到90%以上。B. subtilis BJ3-2的SAMDC具有丙酮酸依赖型脱羧酶的酶原剪切结构域[GVSGVVIISESHLTIH]和保守结构域[TCG],属于典型的I类B型SAMDC家族。SAMDC在多胺生物合成过程中扮演重要的角色,是多胺合成途径中的关键酶。研究为控制发酵豆豉中生物胺含量奠定了基础。     

重组枯草芽孢杆菌PaE菌株的构建及碳代谢阻遏效应研究

通过基因重组的方法,将枯草芽孢杆菌168的α-淀粉酶基因amyE（除掉启动子）整合在Paxo1质粒上,然后将重组表达质粒Paxo1-amyE导入枯草芽孢杆菌168菌株基因组中的半乳糖苷酶基因lacZ位点。通过转化筛选和重组基因分析,获得含有重组α-淀粉酶基因的工程菌株PaE。经过添加4 种不同的碳源发酵实验检测,在外加2 g/100 mL木糖诱导的情况下,重组菌株的α-淀粉酶产量均有增加。而且重组菌株在一定程度上能够克服葡萄糖等还原性糖引起的碳代谢阻遏现象,提高了α-淀粉酶产量。     

生物合成γ-氨基丁酸酿酒酵母谷氨酸脱羧酶基因的克隆与表达

为了提高酵母菌的γ-氨基丁酸产量,本研究以十六烷基三甲基溴化铵法(hexadecyl trimethy ammonium bromide,CTAB)提取的酿酒酵母28基因组DNA为模板,扩增得到序列长度为1 758 bp的GAD1基因,经比对与S.cerevisiae S288c的一致性达到98.58%,并设计引物扩增包括GAD1基因上游启动子及调控序列,下游终止子在内的全长基因序列,长度为3 490 bp。将全长基因序列克隆至高拷贝质粒p UG6,构建重组质粒p28。以菌株28作为出发菌株进行转化,经G418抗性筛选得到转化子,进一步经过聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)实验验证,质粒提取及酶切验证,确证得到重组子DL28。经重组质粒p28的特性研究得知,重组质粒p28具有良好的遗传稳定性,无抗性传代培养10次重组质粒不丢失。转化后进行酶活力测定,重组子DL28的谷氨酸脱羧酶(glutamic acid decarboxylase,GAD)酶活力比菌株28提高73.8%。通过以上实验结果得出结论,GAD基因高表达菌株DL28具有更高的G418抗性和GAD酶活性。     

β-1,3-1,4-葡聚糖酶高产菌诱变选育及基因克隆表达

为获得β-1,3-1,4-葡聚糖酶高产菌株,以高地芽孢杆菌YC-9为出发菌株,通过亚硝基胍(nitrosoguanidine,NTG)和低能N+束诱变育种,筛选和选育得到两株突变株N-2-2和10-30s-3,发酵培养60 h,酶活力分别达到28.6 U/m L和36.1 U/m L,分别是出发菌株的2.36倍和2.98倍,与YC-9菌株相比,突变菌株菌体生长下降但发酵产酶量增加。进一步将β-1,3-1,4-葡聚糖酶克隆并在大肠杆菌中成功表达,经过30℃诱导6 h后,胞内酶活力达79.2 U/m L,为出发菌株的6.5倍。     

枯草芽孢杆菌胺氧化酶基因的克隆与表达

以细菌型豆豉工业发酵菌种枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）BJ3-2为材料,根据NCBI中菌株B. subtilis 168的胺氧化酶（AMO）基因序列设计同源引物,克隆获得菌株B. subtilis BJ3-2的胺氧化酶基因YobN序列。测序结果显示,YobN基因开放阅读框（ORF）长为1 437 bp,编码478个氨基酸,分子质量为53.79 ku,与菌株B. subtilis 168同源性达98%。目的基因克隆至原核表达载体,获得重组菌pET28a-YobN/BL21,十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）结果显示,浓度为1.0 mmol/L的异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）22 ℃诱导5 h,表达量最高达1.30 mg/mL。该研究为AMO活性的研究奠定了基础,对豆类发酵食品中生物胺的控制具有重要意义。     

红河传统发酵豆豉中高纤溶活性菌株的分离筛选及其纤溶酶基因分析

运用脱脂乳固体培养基及纤维蛋白固体培养基的两步分离筛选法,从云南红河传统发酵豆豉中分离筛选具有高产豆豉纤溶酶活性的菌株,同时对它们的豆豉纤溶酶基因进行克隆分析,以期为新型功能性豆豉的研发提供备选菌株及理论依据。研究结果表明,两步分离筛选法能有效地从云南红河传统发酵豆豉中筛选到高产豆豉纤溶酶的菌株Bacillus subtilis LC-2-1,对该高产菌株的豆豉纤溶酶成熟肽基因分析及预测结果表明,菌株B subtilis LC-2-1确实能分泌一种由825个碱基编码275个氨基酸残基且分子量约为27.4kDa的豆豉纤溶酶,与纳豆激酶及其他豆豉纤溶酶相比差异显著,同源性仅为85.1%。同时其豆豉纤溶酶活性分析结果则表明,菌株B subtilis LC-2-1所产纤溶酶活性较高,可达79.84 U/mL。因此,本研究结果将为新型且具有溶血栓功能发酵豆豉的研发提供备选菌株及理论依据。     

枯草芽孢杆菌发酵小米糠对其抗氧化肽含量与抗氧化活性的影响

为提高小米糠的附加值,本实验以多个枯草芽孢杆菌为起始菌株,透明圈直径与菌落直径之比（HC值）为初筛指标,通过酪蛋白平板培养法进行高产蛋白酶菌株的初步筛选。将初筛所获得菌株在小米糠基础培养基上进行发酵,对其发酵上清液的总蛋白酶活力、多肽含量及总抗氧化能力（total antioxidant capacity,T-AOC）进行测定,进一步筛选出最适菌株。用此菌株对小米糠进行发酵,并对其最适发酵时间及上清液的抗氧化活性进行测定。结果表明：NattoD-3为最佳发酵菌株,其产蛋白酶活力为90.22 IU/mL,发酵小米糠72 h时所获得发酵上清液4 种体外抗氧化活性相对最高,分别为T-AOC值38.04 U/mL、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH）自由基清除率75.37%、总还原力0.18及Fe2+螯合能力44.34%,最终发酵上清液的多肽含量为4.28 mg/mL,纤溶酶活力为522.64 IU/mL。     

肠出血性大肠杆菌O157∶H7变种Q蛋白对志贺毒素表达的影响

1株肠出血性大肠杆菌O157∶H7变种EC169菌株,携带stx基因但不表达志贺毒素。通过高效热不对称交错聚合酶链式反应（high-efficiency thermal asymmetric interlaced polymerase chain reaction,hiTAIL-PCR）hiTAILPCR扩增得到EC169 stx1及其上游核苷酸片段并克隆测序,结果表明：EC169 q基因与标准株sakai q基因相比存在6个SNP位点。通过PCR扩增O157∶H7高毒株EC150 q基因全长,并构建表达载体pkk223-q分别转化EC169和低毒株EC157。反转录荧光定量PCR实验结果表明,外源q基因在EC169和EC157重组菌中可高效表达,并引起EC157stx转录水平上调,但EC169重组菌stx转录水平不变。反向乳胶凝集实验结果亦证实EC157重组菌志贺毒素表达量提高,而EC169重组菌志贺毒素表达量不变。Q蛋白变异可能并非EC169志贺毒素不表达的主要原因。     

河南华溪蟹金属硫蛋白分泌型表达载体的构建、表达及纯化

目的：构建河南华溪蟹金属硫蛋白（metallothionein,MT）分泌型表达载体并诱导其可溶表达。方法：采用基因重组技术,将河南华溪蟹MT基因亚克隆至碱性磷酸盐启动子（alkaline phosphatase promoter,phoA）分泌型原核表达载体,转化大肠杆菌BL21（DE3）,通过低磷酸盐诱导重组蛋白表达,经Ni2+螯合柱分离纯化后,利用紫外光谱扫描分析、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gelelectrophoresis,SDS-PAGE）及Western blotting检测鉴定重组MT。结果：phoA-MT分泌型表达载体构建成功,工程菌经低磷酸盐诱导后重组MT以可溶形式获得表达,紫外光谱扫描和Western blotting证实表达产物的正确性,SDS-PAGE分析其纯度较高,主要以单体和二聚体的形式存在,其分子质量分别约为7.5、15 kD。结论：成功实现了河南华溪蟹MT的重组表达。