酸性α-淀粉酶基因在枯草芽孢杆菌中的高效表达

酸性α-淀粉酶是发酵行业用量最大的酶类,为了实现酸性α-淀粉酶基因的高效表达,将本实验室已经克隆得到的去信号肽的酸性α-淀粉酶基因在枯草芽孢杆菌WB600宿主中进行表达,成功的构建了表达菌株pHT43-amy/WB600。在初始菌浓度OD600为0.8时加入终浓度为0.9 mmol/L的IPTG,诱导6 h的条件下测得酶活力为1 230 U/mL,又由于宿主菌WB600外分泌蛋白较少,因此具有明显的生产优势。     

重组褐藻胶裂解酶基因工程菌的高密度培养

在5L发酵罐中,利用分批补料培养技术高密度培养含表达褐藻胶裂解酶重组质粒的工程菌E.coli BL21,生产褐藻胶裂解酶.利用单因素实验对补料培养基中碳源浓度进行优化,利用单因素实验和单纯形优化法对诱导时间和IPTG浓度进行了优化,从而得到最适高密度发酵条件为:发酵培养基为葡萄糖10g/L,酵母提取物5g/L,蛋白胨20g/L;补料培养基为葡萄糖150g/L,蛋白胨20g/L,酵母提取物10g/L,4～10h的流加速率为100mL/h,10～16h的加速率设定为200mL/h;诱导时间为4.5h,IPTG终浓度为0.60mmol/L,发酵过程中溶解氧控制在30％ ～40％,pH控制在7.0～7.2.IPTG未诱导时,最终发酵液中菌液稀释200倍后,OD600达0.696,菌体浓度达65.38g/L;IPTG诱导后菌液稀释200倍后,OD600达0.457,菌体浓度达60.15g/L,是分批发酵的8.43倍;菌体进行超声波破碎后制备粗酶液,酶活力达26.37U/mL,是分批发酵的5.48倍.     

耐高温α-淀粉酶高密度高表达发酵条件的优化

通过摇瓶实验对产耐高温α-淀粉酶的重组菌E.coli BL21的高密度高表达发酵条件进行研究。考察不同培养基和不同发酵条件对该菌株产耐高温α-淀粉酶的影响,并利用正交试验进行优化。结果表明:在葡萄糖0.5g/L,酵母粉15g/L,pH6.5,诱导时机为接种后发酵4h,诱导时间为6h,IPTG添加量为0.8mmol/L,接种量为体积分数3%的优化条件下,该重组菌发酵液菌体生物量为原来的1.29倍,酶活力达到8.754U/mL,是原来的1.55倍,目的蛋白的表达量也为原来的1.24倍。     

重组甘油单酯脂肪酶GMGL的高效表达及固定化

该研究以来源于海洋地衣芽孢杆菌的甘油单酯脂肪酶GMGL为研究对象,在5 L发酵罐中优化了重组大肠杆菌的发酵条件,确定了最佳诱导培养条件：诱导温度25 ℃,发酵培养基pH 7.0,发酵液菌体OD600达到20时添加IPTG至终浓度为1 mmol/L,葡萄糖流加方式为变速流加。诱导培养24 h,菌体湿重达到125.40 g/L,发酵液活力为1985 U/mL,较优化前（1185 U/mL）提高了67.50%。进一步对GMGL进行固定化研究,确定最佳固定化条件为：酶载量为100 mg/g,磷酸盐缓冲液离子强度为0.50 mol/L,pH为9,优化后固定化GMGL的活力为4770 U/g,较优化前（1650 U/g）提高了189.09%。利用扫描电镜（SEM）和傅里叶红外光谱（FT-IR）对固定化酶进行表征,证实GMGL成功负载在ECR8285上。上述结果表明将为高活力甘油单酯脂肪酶的高效制备提供了一定的研究依据。     

Clostridium thermosulfurogenes β-淀粉酶基因重组菌的发酵研究

重组菌高密度发酵是获得微生物β-淀粉酶高产的方法。将重组热硫梭菌Clostridium thermosulfurogenes耐高温β-淀粉酶基因表达菌株p ETB2-O/BL21-(DE3)Star,分别在HD培养基和改良M9培养基中按p H-stat补料策略进行分批补料发酵,在30℃条件下进行诱导表达。结果重组菌在HD培养基的分批补料发酵中,IPTG诱导32 h菌体密度OD600值达到30.0,β-淀粉酶活力最高为2063.3 U/m L,在菌体密度为分批发酵的1.6倍情况下,总酶活力提高到分批发酵的3.1倍;在改良M9培养基的分批补料发酵中,IPTG诱导36 h菌体密度OD600值为19.9,同时β-淀粉酶活力达到1663.4 U/m L,在菌体密度为分批发酵的1.7倍条件下,总酶活力提高到分批发酵的2.0倍。     

嗜酸芽孢杆菌普鲁兰酶在大肠杆菌中的表达及发酵优化

为了在3L发酵罐水平上提高重组菌E.coli BL 21(DE3)/pET20b(+)-BapulA的普鲁兰酶的表达量和胞外分泌,将嗜酸芽孢杆菌普鲁兰酶(Bacillus acidopullulyticus)在大肠杆菌中进行重组表达,并在3L发酵罐水平上对重组菌进行发酵优化,考察了发酵条件对重组酶表达的影响。重组菌发酵的最佳条件为:发酵前期菌体生长温度和pH分别为30℃和7.0,当菌体浓度OD_(600)达到50时,发酵温度降低至25℃,此时调节pH为6.2,同时开始流加乳糖[0.4g/(L·h)]进行诱导;在发酵过程中,当菌体浓度OD_(600)依次达到15,45,75时,分别加入浓度为1.5g/L的甘氨酸,当菌体OD600为105时,再加入浓度为3g/L的甘氨酸。发酵结束后普鲁兰酶的胞外酶活达659.0U/mL,最高总酶活达1 910.1U/mL,与摇瓶的初始总酶活(41.1U/mL)和胞外酶活(6.5U/mL)相比,分别提高了45.4倍和100倍。     

渗透压诱导表达重组Clostridium thermosulfurogenes β-淀粉酶基因

以热硫梭菌Clostridium thermosulfurogenes基因组为模板,PCR扩增出β-淀粉酶基因;将该基因克隆到pET-22b(+)载体上,转入大肠杆菌BL21-SI,采用NaCl形成的高渗透压诱导表达。研究了不同诱导条件对重组菌产β-淀粉酶的影响,结果以菌体密度达到OD600为0.6,诱导剂NaCl浓度为0.6 mol/L,诱导温度为35℃最佳。重组菌以LBON为培养基分批发酵时,由于营养限制,菌体密度OD600仅为4.60,β-淀粉酶活力为118U/mL。采用pH-Stat分批补料发酵时,在菌体密度仅是分批发酵的2.35倍的条件下,得到6.12倍的产酶量,酶活力达722U/mL。重组β-淀粉酶70℃水解可溶性淀粉3h的麦芽糖转化率为62.2%,高于大麦β-淀粉酶的转化率。     

蚓激酶基因在毕赤酵母中的表达及其发酵条件优化

从赤子爱胜蚓体内克隆得到蚓激酶基因lks2,并成功在毕赤酵母GS115中表达,酶活为254. 4 U/mL。经摇瓶培养条件优化,确定最佳诱导条件为:初始OD_(600)=1. 5,pH 5. 5、温度28℃,此条件下诱导84 h,重组菌GS115-pPIC9K-lks2蚓激酶活峰值为397. 6 U/mL。利用10 L发酵罐进行放大培养,经优化确定最佳菌体接种浓度为9±0. 5 g/L,此条件下高密度发酵使前期培养时间缩短了11. 5 h,蚓激酶活力达到1 098. 2 U/mL,具有十分可观的工业应用潜力。     

重组大肠杆菌BL21（DE3）-pET28a（＋）-bgl诱导表达β-葡聚糖酶的条件优化

研究自行构建的产β-葡聚糖酶的工程菌E.coli BL21(DE3)-pET28a(+)-bgl在LB培养基中的生长特性,考察种子液的菌龄、培养基起始pH、接种量及诱导起始时发酵液菌浓度等对β-葡聚糖酶产生水平的影响;通过正交试验确定诱导剂IPTG及乳糖添加量、诱导温度及诱导剂作用时间.结果表明:培养基起始pH 7.0,对数生长中期的种子液(OD600为0.35)以接种量(体积分数)10%接入摇瓶发酵培养,37 ℃,200 r/min培养约3 h,菌液OD值达到1.0左右,添加终浓度分别为0.033 6 mmol/L的IPTG及10 mmol/L乳糖,24℃诱导6 h,发酵液清液中酶活达到最高(336.33 U/mL),菌体生长量为1.12 g/L,发酵液中总酶活达到459.32 U/mL,是原始菌株在相同条件下所产酶活的6.62倍.采用优化培养条件及诱导剂作用条件,重组菌在TB培养基中酶活水平进一步提高,诱导剂作用10 h,发酵清液中酶活为1 090.31 U/mL,总酶活1 570.83 U/mL,是原始菌在该条件下酶活的19.73倍,显示出重组菌具有广阔的工业化应用前景.     

黑曲霉耐酸性α-淀粉酶的固态发酵条件研究

研究了固态发酵条件对黑曲霉(Aspergillus niger)PZ301合成酸性α-淀粉酶的影响。结果表明,固态发酵最佳培养基组成:麸皮7.0g,葡萄糖0.07g,淀粉0.21g,(NH4)2SO40.07g,起始pH 4.2;最佳培养条件为培养温度35℃,料水比为1∶1,接种量3mL(孢子浓度为107个/mL)。在上述条件下培养72h,酶活力可达19.6IU/g干培养基。另外还测定了PZ301固态发酵中生物量的变化,PZ301菌株的生物量和耐酸性α-淀粉酶在72h时均达到最高,这表明耐酸性α-淀粉酶系同步合成型酶。     

重组毕赤酵母生产β-葡萄糖苷酶发酵条件 优化及固定化研究

为了实现绿色木霉菌Trichoderma viride来源的β-葡萄糖苷酶在重组毕赤酵母中的高效表达,对重组菌P.pastorisKM71/pPIC9K-bgl1/pPICZA-pdi进行3.6L罐发酵培养条件优化。结果表明,当诱导温度28℃,初始诱导菌体浓度50g/L,诱导阶段甲醇体积分数1.0%时,酶活力最高,能达到1452U/mL。同时以壳聚糖为载体、戊二醛为交联剂,采用吸附交联法对β-葡萄糖苷酶进行固定化。结果表明,当壳聚糖质量浓度0.03g/mL,戊二醛质量浓度0.008g/mL,游离酶添加量400U/g(1g壳聚糖微球加酶量为400U),固定化吸附时间20h时,固定化酶酶活回收率最高,达到65.4%。以800g/L葡萄糖为底物,优化的转化条件下连续转化6次,低聚龙胆糖产率仍达到15.2%,显示出该固定化酶具有较好的持续利用性及较高的低聚龙胆糖生产能力。     

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。     

高效降解褐藻胶新菌种的筛选、鉴定及产酶条件优化

以褐藻酸钠为唯一碳源,从腐烂的海带中筛选出1株高效降解褐藻胶的菌株,根据其形态学特征、生理生化特性和16S rDNA序列分析鉴定该菌株属于白蚁菌属(Isoptericola),命名为嗜盐白蚁菌WX(Isoptericolahalotolerans WX)。菌株WX的最佳培养基组成为:褐藻酸钠6 g/L、蛋白胨5 g/L、酵母粉2.5 g/L、NaCl 25 g/L、MgSO4 2 mmol/L、CaCl2 0.5 mmol/L、KH2PO4 1 mmol/L、FeSO4 0.2 mmol/L、MnSO4 0.3 mmol/L;摇瓶最佳培养条件为:250 mL三角瓶装瓶量50 mL,pH 8.0,培养温度25℃,摇床转速180 r/min,培养时间44 h。2 mmol/LMg2+和0.2 mmol/L Fe2+对酶活力有明显的促进作用。在优化后的培养条件下,褐藻胶裂解酶活力达到432 U/mL,较优化前提高了13倍。此外,嗜盐白蚁菌WX同时具有淀粉酶和褐藻胶裂解酶活性,具有广泛的应用前景。     

IPTG与乳糖联合诱导重组大肠杆菌右旋糖酐蔗糖酶表达

研究异丙基硫代-β-D-呋喃半乳糖苷（isopropyl-β-D-1-thiogalactopyranoside,IPTG）与乳糖联合诱导重组大肠杆菌右旋糖酐蔗糖酶表达的效果。在利用IPTG和乳糖分别作为诱导剂对右旋糖酐蔗糖酶工程菌Escherichia coliBL21（DE3）/pET28-dexYG进行诱导表达的基础上,尝试将此两种诱导剂联合使用,在降低成本的同时获得较好的表达效果。在获得最佳培养基的基础上,考察菌体IPTG与乳糖的联合加入量、菌体浓度、诱导时间对右旋糖酐蔗糖酶表达的影响。在菌浓（OD600 nm）达到3.0时,加入0.1 mmol/L IPTG 95 μL＋2.5 g/L乳糖,25 ℃混合诱导培养4 h,酶活力最高,达到40.44 U/mL。IPTG与乳糖联合诱导重组大肠杆菌右旋糖酐蔗糖酶表达可行。     

特基拉芽孢杆菌L-天冬氨酸α-脱羧酶的异源表达及高密度发酵

L-天冬氨酸α-脱羧酶（L-aspartate α-decarboxylase,PanD）能选择性脱去L-天冬氨酸的α-羧基生成β-丙氨酸,具有重要的工业应用价值。以特基拉芽孢杆菌（Bacillus tequilensis）PanD37的基因组为模板,扩增PanD表达基因panD,构建表达质粒pET32a（＋）-panD,转入Escherichia coli BL21（DE3）成功实现异源表达。利用摇床和发酵罐优化培养条件实现高密度发酵,确定最佳培养条件为：37?℃培养8?h,加入终浓度0.5?mmol/L的异丙基硫代-β-D-半乳糖苷（isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside,IPTG）降温至26?℃诱导,采用葡萄糖为碳源并控制初始质量浓度为5?g/L,发酵过程中采用pH-stat方式补料。在此基础上利用5?L发酵罐进行发酵产酶,酶活力最高可达1?109.8?U/mL,OD600?nm达到106.3。全细胞催化100?g/L?L-天冬氨酸,反应10?h物质的量转化率为99.2%。构建的重组菌经发酵优化后具有较高的细胞浓度和PanD活力,为生物法β-丙氨酸的工业化生产与应用提供理论支持。     

碳源对枯草芽孢杆菌产α-淀粉酶的影响

研究可溶性淀粉、蔗糖、葡萄糖3种主要碳源对枯草芽孢杆菌产α-淀粉酶活力、细菌浊度及其发酵培养过程中培养基pH值变化的影响.结果表明,枯草芽孢杆菌在摇床发酵试验中,当发酵时间超过54 h酶活力基本达到最高且保持不变.以可溶性淀粉为碳源时最佳,枯草芽孢杆菌产α-淀粉酶酶活力最高为(114.5±2.3) U/mL,细胞浊度为2.342±0.023;其次是葡萄糖和蔗糖,最高酶活分别为(75.6±2.1),(72.2±1.2) U/mL,细胞浊度分别为2.515±0.031,2.421±0.044.可见枯草芽孢杆菌产生α-淀粉酶受淀粉的诱导,受蔗糖及葡萄糖的阻扼作用.     

耐酸性α-淀粉酶产生菌株的筛选及其液态发酵条件研究

从富含淀粉质的土壤中筛选到1株耐酸性α-淀粉酶的产生菌株ZY8,经初步鉴定为黑曲霉。并对其液态发酵条件进行了研究,产酶适宜培养基为可溶性淀粉50g/L,柠檬酸氢二铵20g/L,KH2PO43g/L,CaCl20.1g/LF,eSO4.7H2O0.01g/L,MgSO4.7H2O1g/L。以2%的接种量在30℃、120r/min、初始pH4.0的条件下培养72h,酶活力达到19.86U/mL。酶学特性研究表明,该耐酸性-α淀粉酶最适反应温度为70℃,最适反应pH值为2.0～5.0,在90℃高温处理20min酶活力仍然保持在80%以上。     

组合策略提高枯草芽孢杆菌漆酶在大肠杆菌中的胞外表达

漆酶是一种多铜氧化酶,在食品、纺织、环境修复和造纸等领域有重要应用。为提高漆酶的发酵水平,该研究将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)来源的漆酶(CotA)表达于大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中,并分别考察了核糖体结合位点、诱导表达条件及共表达裂解蛋白对其表达效率的影响。结果显示,最优核糖体结合位点(ribosome binding site, RBS)重组菌CotA-RBS5胞内CotA表达水平达到1 236 U/L,较优化前提高1.75倍。基于正交实验设计确定了最佳诱导表达条件为：待菌体浓度OD₆₀₀达到0.8时,加入终浓度为2 mmol/L Cu²⁺及0.1 mmol/L异丙基-β-D-硫代半乳糖苷后,于30℃诱导。在该条件下,重组菌CotA-RBS5的胞内酶活力提升至7 926 U/L,较优化前提升了5.4倍;同时,胞外酶活力达到4 984 U/L。共表达裂解蛋白E促进了细胞的裂解。在菌体浓度OD₆₀₀达到3.5时诱导裂解蛋白E表达,胞外CotA酶活力在发酵30 h达...     

木薯渣中淀粉和纤维素酶解糖化规律的研究

木薯渣经α-淀粉酶、糖化酶和纤维素酶单独酶水解时,其最佳酶用量分别为:2500U/g淀粉、2000U/g淀粉和120U/g纤维素。当木薯渣用α-淀粉酶与糖化酶用量一定时,底物浓度(5%、10%、15%)的增加,最佳酶水解时间(葡萄糖浓度最高时所需要的水解时间)会延长,且糖化酶所需的最佳酶水解时间明显长于淀粉酶。当纤维素酶在酶用量为120U/g纤维素,底物浓度为5%时,来自木薯渣中纤维素全部转化为葡萄糖。α-淀粉酶与糖化酶对木薯渣酶解具有协同作用,可提高最终糖浓度。当α-淀粉酶的酶用量为2500U/g淀粉,糖化酶的用量为3000U/g淀粉时,木薯渣浓度为5%和15%时,酶水解产生的最终葡萄糖浓度为28.98g/L和62.04g/L,其水解效率(相对于原料中淀粉)分别为100%和78.7%。     

苯丙氨酸解氨酶重组大肠杆菌的培养

为了提高苯丙氨酸解氨酶的产量和活力,对高效表达圆红冬孢酵母苯丙氨酸解氨酶基因的重组大肠杆菌JM109进行培养,优化了发酵培养基成分、培养条件以及发酵工艺,结果表明,最佳葡萄糖浓度为20 g/L,碳氮比为7.86,添加5 g/L酵母粉和蛋白胨有利于菌体产酶,最佳发酵液初始pH为7.5,接种量为10 %.通过以上优化,重组大肠杆菌培养18 h时酶活可达到70 U/g(DCW),酶活比原工艺提高了1.6倍.