嗜热菌产酶现状的研究

嗜热菌是应用最广泛的一种极端微生物,而其产生的酶在工业催化中有着广泛的应用。阐述了嗜热菌产脂肪酶、脱卤酶以及葡糖醛酸酯酶等几种酶的研究现状。      

基于底物通道工程提升嗜热腈水合酶对烟腈的催化性能

腈水合酶(nitrile hydratase, NHase, EC 4.2.1.84)是一类将腈类化合物经水合反应生产酰胺类化合物的金属酶,工业上用该酶进行生物法生产烟酰胺。由于水合过程放热,工业用酶对其稳定性提出了更高的要求。实验室前期通过基因挖掘获得了一种来源于嗜热菌温泉热碱芽胞杆菌(Caldalkalibacillus thermarum) TA2.A1的腈水合酶基因,但其催化活性不足,难以满足应用需求。该研究基于底物通道工程,将该酶β亚基的第42位甘氨酸突变为赖氨酸后,其催化3-氰基吡啶的比酶活力提高为野生酶的2.5倍,且仍保留较好的稳定性,经5 L发酵罐培养,细胞酶活力达到5 539.0 U/mL,具有巨大的应用潜力。     

定点突变提高食品新型L-天冬酰胺酶的活力及热稳定性

L-天冬酰胺酶（L-asparaginase II,EC 3.5.1.1）可将L-天冬酰胺转化为L-天冬氨酸,减少高温加工食品中丙烯酰胺的形成,因而受到人们的广泛关注。该酶在食品加工及预处理阶段的使用已受到人们广泛的关注,但是由于食品加工及预处理过程中环境的复杂性,对L-天冬酰胺酶的性质、热稳定性和酶活等方面有较高的要求。通过序列对比和同源模拟对嗜热菌Pyrococcus yayanosii CH1来源的编码L-天冬酰胺酶的基因PyAsnase进行了3个位点的突变,并在Bacilus subtilis 168 中进行表达,提高了该酶的热稳定性及比酶活。其中突变株E22K较原始菌株相比所得突变体比酶活提高了约37.3%,突变株R111L较原始菌株相比所得突变体的比酶活提高了约31.1%,突变株M92A较原始突变菌株相比所得突变体在85 ℃时的半衰期延长了约30 min。本研究结果为探索L-天冬酰胺酶结构和功能的相互关系提供了借鉴,提高了其在食品工业中的应用前景。     

产耐热β-半乳糖苷酶蜜源芽孢杆菌的鉴定及酶学性质

从分离自蜂蜜的芽孢杆菌中筛选到一株高产β-半乳糖苷酶的菌株,鉴定为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis),并命名为Bacillus licheniformis SYBC hb15。纯化该酶并研究其酶学性质,以邻硝基酚-β-D-半乳糖苷(ONPG)为底物,B. licheniformis SYBC hb15所产β-半乳糖苷酶的最适水解反应温度是60℃;70℃放置60 min后酶活力仍保留65%,具有较高的热稳定性;与嗜热菌Talaromyces thermophilus来源的β-半乳糖苷酶相比,葡萄糖对其水解活性的抑制较弱。因此,B. licheniformis SYBC hb15所产的β-半乳糖苷酶具有较高的热稳定性和葡萄糖耐受性,有很好的工业应用潜力。     

定点突变提高β-木糖苷酶Xln-DT的酶活

笔者在前期研究中已从嗜热菌Dictyoglomus thermophilum中克隆并异源表达了一种β-木糖苷酶Xln-DT,通过获得高酶活、酶学性质优异的β-木糖苷酶Xln-DT突变体,进而提高其在生物燃料、食品和医药等行业中的应用价值。基于提高比酶活的目的,通过生物信息学方法确定了β-木糖苷酶Xln-DT可突变的关键氨基酸位点,在161、202和231位点处分别引入HIS/LEU、PHE/LEU和TRP,获得Xln-DT比酶活明显提高的突变型酶Xln-DT-202PHE和Xln-DT-202LEU,并分析比较突变前后的酶学性质。突变型酶Xln-DT-202PHE和Xln-DT-202LEU的酶活较Xln-DT分别提高了3.28和2.97倍,比酶活分别提高了2.86和2.54倍。Xln-DT-202PHE和Xln-DT-202LEU的最适pH下降明显,由6.0分别下降至4.5和5.0。Xln-DT-202LEU在75℃下保温2 h酶活维持不变,较Xln-DT在75℃下的温度稳定性相比有明显提高。Xln-DT-202PHE和Xln-DT-202LEU在pH 4.0～7.0的范围内保温24 h,仍能保持80%以上的剩余酶活力。突变型酶不但显著提高了酶的活力,而且热稳定性得到了极大的改善,为其在食品热加工等领域中的应用奠定了基础。     

过氧化物酶及其模拟物在食品分析中的应用研究进展

过氧化物酶是一类在自然界中广泛存在的天然生物酶, 可催化过氧化氢参与的各种氧化还原反应, 因此经常被用来检测食品中过氧化氢、葡萄糖、血浆中胆固醇等, 还可用于检测谷胱甘肽、半胱氨酸等大分子物质, 广泛应用于食品检测和加工领域。但由于天然过氧化物酶存在稳定性差、易受外界环境影响、在酸碱环境下易失活等缺点, 而模拟酶因其稳定性强、耐酸、耐碱等优势而成为天然酶的高效替代品, 可代替天然过氧化物酶高效率的完成许多催化反应。目前, 使用模拟酶代替天然过氧化物酶已成为研究热点, 已广泛应用于食品中有害残留物质的检测, 为保障食品安全、维护人体健康, 模拟酶的研究已成为一种趋势。本研究综述了常见的过氧化物模拟酶催化机理, 以及其在食品分析中的应用研究进展, 并对其应用前景和发展方向进行展望, 以期为今后模拟酶的合成提供新思路, 为保障食品安全提供新方法。     

变性淀粉在酶固定化中的应用

将酶固定在各种载体上,既可克服游离酶易变性失活的缺点,保持酶的生物催化特性,且易分离和重复利用,提高酶的利用效率。淀粉来源广泛,廉价易得,可通过改性满足不同酶固定化的需要,是一种较为理想的酶固定化载体。本文主要阐述了几种变性淀粉在酶固定化中的应用,并指出今后变性淀粉在酶固定化中的应用前景。      

变性淀粉在酶固定化中的应用

将酶固定在各种载体上,既可克服游离酶易变性失活的缺点,保持酶的生物催化特性,且易分离和重复利用,提高酶的利用效率。淀粉来源广泛,廉价易得,可通过改性满足不同酶固定化的需要,是一种较为理想的酶固定化载体。本文主要阐述了几种变性淀粉在酶固定化中的应用,并指出今后变性淀粉在酶固定化中的应用前景。     

纳米二氧化铈模拟过氧化物酶的研究进展

过氧化物酶在自然界中广泛分布,其利用过氧化氢来催化各种有机和无机化合物的氧化,在诸多领域得以应用。但由于过氧化物酶属于生物有机材料,存在纯化困难、稳定性差等缺点,也限制了其应用环境。纳米酶作为一种高效、简单、稳定、高性能的天然酶替代物在各种应用中得到了广泛的研究,克服了天然酶在工业等方面的实际局限性,其中纳米二氧化铈（CeO₂NPs）由于具有过氧化物酶特性已成为科学界研究的热点之一。本文综述了近几年纳米二氧化铈模拟过氧化物酶在食品分析、生物标志物的检测、医学、光学传感、仿生等方面应用的研究进展,显示出它在不同研究领域的巨大潜力,希望能为后续进一步研究提供一定的参考。     

生物酶在食品工业中的应用

生物技术是21世纪的高新技术。作为一种高效、安全的生物催化剂,酶已经越来越广泛地应用到食品工业的各个领域中,发挥了其高效、温和、多样及活性可调节的生物学性质,并给传统的食品工业带来了发展新思路。本文综述了酶与食品组织结构和品质的关系、酶在谷物食品加工中的应用以及食品工业中的新酶源,展望了酶工程在食品加工领域中的新进展和应用前景。     

微生物酸性木聚糖酶及其应用的研究进展

木聚糖酶来源广泛,微生物酸性木聚糖酶作为木聚糖酶的一种,目前人们对其研究较少。文中介绍了产酸性木聚糖酶微生物菌株的来源,包括天然菌株和基因工程菌株;讨论了不同来源菌株发酵产酸性木聚糖酶的影响因素;总结了酸性木聚糖酶的纯化方法及纯酶性质并研究酶的结构特征与其耐酸性的关系,综述了酸性木聚糖酶在实际生产中的应用现状。     

果胶酶及其在果蔬汁加工中的应用

果胶酶普遍存在于细菌、真菌和植物中，是分解果胶类物质的多种酶的总称，在果蔬加工、饲料、纺织和造纸工业中应用非常广泛。介绍了果胶的组成和结构，论述了果胶酶的分类、作用机制及酶活测定方法，并对果胶酶在果蔬汁加工中的应用等方面进行综述。     

宜春富硒温泉中产蛋白酶嗜热菌株的筛选与鉴定

目的:从宜春富硒温泉古井水中筛选分离产蛋白酶嗜热菌,并进行初步的分类鉴定。方法:通过脱脂牛奶平板,55℃高温培养的方法筛选产蛋白酶嗜热菌。通过形态观察、生理生化鉴定和生长特性的研究,以及菌株16S rRNA基因序列的分析,确定其种属和系统进化关系。结果:从水样中分离筛选到23株产蛋白酶嗜热菌,生长特性实验表明,这23株菌株生长pH范围为pH5.0~9.0,生长的温度范围25~65℃,除N27外,其余菌株最适生长温度为45~55℃。通过生理生化和16S rRNA基因序列分析,结果表明:这些菌株分别属于厌氧芽孢杆菌属(Anoxybacillus)、硫胺素芽孢杆菌属(Aneurinibacillus)、芽孢杆菌属(Bacillus)和短芽孢杆菌属(Brevibacillus)4个属。其中地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)2株,波斯坦芽孢杆菌为(Brevibacillus borstelensis)4株。7株厌氧芽孢杆菌属(Anoxybacillus)菌株中,N9、N13、N18、N19、N28初步鉴定为Anoxybacillus rupiensis,而N2、N12初步鉴定为Anoxybacillus sp,剩余的10株(除N8外)均嗜热气硫胺素芽孢杆菌(Aneurinibacillus thermoaerophilus),占全部分离菌株总数的39.1%,为宜春富硒温泉水样中产蛋白酶嗜热菌的优势菌群。结论:获得4个属产蛋白酶嗜热菌株,丰富了产蛋白酶菌株的资源。     

葡萄糖氧化酶的发酵生产与发酵工艺的研究

葡萄糖氧化酶是酶应用技术领域中一种非常重要的酶,作为国家允许使用的酶制剂之一,它在食品、医药、饲料等行业中得到了广泛应用。该文简要介绍了葡萄糖氧化酶及两种菌种的葡萄糖氧化酶的发酵生产,对发酵工艺的影响进行了探讨,并展望了其在食品工业上的应用前景。     

酶的分离纯化过程中的沉淀分离技术

沉淀分离技术被广泛地用于蛋白质的分离，酶作为一种特殊蛋白质，其分离也必然用沉淀分离技术。针对沉淀分离技术在酶的提取过程中的应用概况，重点介绍了几种常用的提纯酶的沉淀方法：有机溶剂沉淀法、盐析沉淀法、等电点沉淀法、热变性沉淀法和其他方法。     

酶制剂在面制品中的应用

酶制剂作为品质改良剂在面制品中得到了较为广泛的应用,主要探讨了现近在面制品中比较常用的几种酶制剂的主要功能,并展望了酶制剂在面制品品质改良方面的应用前景。     

生物酶在棉织物精练加工中的应用

近年来生物酶以其高效性、专一性、作用条件温和以及加工过程清洁环保等特性被广泛应用于纺织加工中。其中,果胶酶、纤维素酶、蛋白酶等酶制剂及其复合酶在棉织物酶精练中的作用效果被国内外深入研究。论述了酶精练加工出现以来各种酶制剂在棉精练中的应用效果,以期全面反映该领域研究进展,为精练用酶的开发和应用提供参考。     

金属有机框架作为模拟酶在生化分析中的应用进展

相较于天然酶易失活和制备回收成本高等缺点,金属有机框架作为模拟酶具有制备简便、低成本和高稳定性等优点,已被广泛应用于众多领域中.该文简要地对金属有机框架进行了概述,讲述了金属有机框架的构成及其现有的种类,重点介绍了近年来金属有机框架作为模拟酶在葡萄糖、活性蛋白、脂类活性成分、维生素、无机盐、致病菌、重金属和其他活性物质...