毕赤酵母表达解淀粉芽孢杆菌壳聚糖酶及其水解制备可控结构壳寡糖

优化并全合成解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）壳聚糖酶编码基因并在毕赤酵母（Pichia pastoris）中实现分泌表达,表达产物的蛋白质量浓度达到0.23 mg/mL。壳聚糖水解酶的最适pH值为5.0,最适温度为45 ℃,比活力达52.2 U/mL。该酶在50 ℃以下较稳定。利用该酶水解低脱乙酰度壳聚糖并对产物进行了组成及结构分析。基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析结果显示,酶解产物中包含聚合度3～15、不同脱乙酰度的壳寡糖。核磁共振鉴定结果显示,壳寡糖组分的还原末端及非还原末端均主要由氨基葡萄糖组成。综上,本研究高效表达了来源于解淀粉芽孢杆菌的壳聚糖酶,并制备了确定末端结构的壳寡糖,为壳寡糖的结构与功能关系研究提供理论支持。     

强烈炽热球菌几丁质酶水解制备低脱乙酰度壳寡糖及其组成与结构分析

利用全基因合成方法合成了强烈炽热球菌（Pyrococcus furiosus）的几丁质酶编码基因并在大肠杆菌（Escherichia coli）中实现了可溶表达。利用该酶对低脱乙酰度壳聚糖进行水解并对获得的壳寡糖产物进行组成及结构分析。分子排阻高效液相色谱结果显示,水解产物相对分子质量分布范围为1?000～5?000。基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析结果显示,酶解产物中包含聚合度2～9、不同脱乙酰度的壳寡糖。核磁共振对酶解产物壳寡糖的结构鉴定结果显示,所有寡糖组分的还原端均主要由两个连续的N-乙酰氨基葡萄糖组成。综上,本研究利用来源于强烈炽热球菌的几丁质酶制备了还原末端结构确定的低脱乙酰度壳寡糖,为复杂结构壳寡糖结构与功能关系研究提供了理论支持。     

纤维素酶制备低脱乙酰度壳寡糖及其组成分析

使用具有壳聚糖水解活性商品纤维素酶对制备的低脱乙酰度壳聚糖进行水解,进而对产物的组成及结构进行分析。分子排阻高效液相色谱(Size exclusion high performance liquid chromatography,SE-HPLC)结果显示,水解产物主要为相对分子质量1000~5000的低聚合度壳聚糖及壳寡糖。超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(Ultra-performance liquid chromatography quadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC-QTOF MS)可对水解物中小分子组分进行有效分离及鉴定,根据一级质谱信息,推测其中含有N-乙酰氨基葡萄糖及17种不同结构的壳寡糖。使用核磁共振(Nuclear magnetic resonance,NMR)对其进行分析,结果显示,产物壳寡糖的还原端主要为N-乙酰氨基葡萄糖,非还原端基本为氨基葡萄糖。综合上述测定结果,推测纤维素酶中发挥壳聚糖水解作用的主要为几丁质酶。     

南极磷虾壳聚糖、壳寡糖的制备与品质鉴定

本研究以南极磷虾壳为原料,制备较高品质的壳聚糖与壳寡糖,并对二者的品质进行鉴定。南极磷虾壳经脱钙、脱蛋白处理,探索脱乙酰反应条件（碱溶液浓度、反应温度与反应时间）,制备具有较高脱乙酰度的南极磷虾壳聚糖,并对壳聚糖的理化指标进行鉴定;探索酶法降解条件（壳聚糖酶添加量、酶解时间）,制备较高纯度的南极磷虾壳寡糖,并对壳寡糖的结构特征进行鉴定。结果表明,使用60%的氢氧化钠于110 ℃脱乙酰处理4 h制备的南极磷虾壳聚糖脱乙酰度为85.74%,粘均分子量为 305.65 kDa,水分含量4.66%,灰分含量0.98%,酸不溶物含量0.40%,各项理化指标均符合食品级壳聚糖的要求;使用壳聚糖酶水解南极磷虾壳聚糖制备壳寡糖,在壳聚糖酶添加量为0.2% （m/V）,酶解16 h条件下,南极磷虾壳寡糖产品得率为46.0%,红外光谱与NMR谱图显示了表征壳寡糖结构的全部特征峰,质谱结果显示南极磷虾壳寡糖主要由二糖(GlcN)₂、三糖(GlcN)₂-GlcNAc与四糖(GlcN)₃-GlcNAc构成。本研究通过制备较高品质的壳聚糖与壳寡糖,为南极磷虾壳的高值综合利用与南极磷虾新产品开发提供了技术支持。     

壳聚糖及其衍生物清除羟自由基的能力

目的 研究壳聚糖及其衍生物壳寡糖、羧甲基壳聚糖(CM-chitosan)、N-乙酰氨基葡糖,氨基葡糖盐酸盐体外清除羟自由基的能力.方法 采用邻二氮菲-Fe2 氧化法.结果在实验设置的浓度范围内,清除羟自由基的能力依次为壳寡糖>壳聚糖>N-乙酰氨基葡糖>氨基葡糖盐酸盐>羧甲基壳聚糖,清除能力均随浓度增加而增大.以0.32 mg/mL壳寡糖的清除率最大,达到97.81%,相当于0.64 mmol/L抗坏血酸清除羟自由基的能力.结论 本实验为开发壳聚糖及其衍生物作为抗氧化能力较强的食品和药品奠定了一定基础.     

壳聚糖及其衍生物清除羟自由基的能力

目的 研究壳聚糖及其衍生物壳寡糖、羧甲基壳聚糖(CM-chitosan)、N-乙酰氨基葡糖,氨基葡糖盐酸盐体外清除羟自由基的能力.方法 采用邻二氮菲-Fe2+氧化法.结果在实验设置的浓度范围内,清除羟自由基的能力依次为壳寡糖>壳聚糖>N-乙酰氨基葡糖>氨基葡糖盐酸盐>羧甲基壳聚糖,清除能力均随浓度增加而增大.以0.32 mg/mL壳寡糖的清除率最大,达到97.81%,相当于0.64 mmol/L抗坏血酸清除羟自由基的能力.结论 本实验为开发壳聚糖及其衍生物作为抗氧化能力较强的食品和药品奠定了一定基础.     

美拉德糖基化对玉米蛋白粉双酶水解产物抗氧化活性的影响

利用复合蛋白酶和碱性蛋白酶协同作用于玉米蛋白粉,将得到的双酶水解产物与壳寡糖进行美拉德糖基化反应,研究不同蛋白浓度下的酶解物和糖基化产物的抗氧化活性。结果表明,酶解物和糖基化产物都具有良好抗氧化活性,美拉德糖基化反应可以提高酶解物的抗氧化活性。当糖基化产物蛋白浓度为5.00 mg/mL时,其·OH清除率和DPPH·清除率分别达到了90.91%和61.75%,蛋白浓度为1.00mg/mL时,Fe~(2+)螯合能力为83.42%,比酶解物·OH清除率和DPPH·清除率分别提高了48.78%和32.26%,Fe~(2+)螯合能力提高了22.63%。     

酶法降解壳聚糖及壳寡糖的初步研究

利用Mitsuaria sp.141-2发酵所得的粗酶液降解壳聚糖,研究了反应时间、底物浓度、pH、温度、加酶量、脱乙酰度对酶促反应的影响。结果表明,该酶降解壳聚糖的最适条件为:底物浓度3%,pH 5.2～5.6,温度65℃,加酶量7 U/g壳聚糖。利用薄层层析法对酶解产物进行分析,酶解产物大部分为三糖和四糖,单糖的含量随酶解时间延长而逐步增多。酶解3 h后可得到平均聚合度小于10的壳寡糖混合物。     

低聚合度壳寡糖制备及其组分的色谱行为分析

利用壳聚糖酶水解壳聚糖,再通过乙醇沉淀法制备低聚合度(Dp＜6)的壳寡糖.利用Shodex NH2P-50 4E色谱柱,以乙腈-氨水为流动相梯度洗脱,建立了一种分离度好、灵敏度高的壳寡糖HPLC分析方法;利用UPLC-MS定性鉴定壳寡糖中N-乙酰化的组分.研究还探讨了壳寡糖组分的色谱行为,发现壳寡糖的N-乙酰化是导致壳寡糖不按照聚合度大小进行色谱分离的主要原因,为壳寡糖质量分析、组分分离提供了依据.     

响应面法优化组成型壳聚糖酶酶解条件

以壳聚糖为原料,通过蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）发酵所得壳聚糖酶水解壳聚糖产生壳寡糖,对酶解pH、温度、底物浓度和时间分别进行单因素试验,并在此基础上,通过响应面法研究这4种因素对壳寡糖产量的影响,优化酶解条件。结果表明,壳聚糖酶酶解的最佳条件为pH值5.6,酶解温度53 ℃,壳聚糖质量分数2.09%,酶解时间157 min。在该优化条件下,壳寡糖的浓度为35.73 μmol/mL,与模型预测值35.476 μmol/mL接近,则该模型可用于优化壳聚糖酶酶解条件。     

壳二糖、壳三糖单体制备及其结构分析

壳寡糖因自身结构特征而存在多种生物活性,目前对壳寡糖的活性研究大部分是不同聚合度的混合物。为获得单一聚合度壳二糖、壳三糖,采用了专一性壳聚糖酶对壳聚糖进行降解,运用薄层色谱法(TLC)判断酶解反应终点,并采用高效液相色谱法(HPLC)法进行定量分析。结果表明酶解组分主要为壳二糖、壳三糖,含量分别为65.63%,32.48%。将酶解后的混合组分采用实验室自制的阳离子交换树脂QY-H003对酶解产物进行分离,以盐酸浓度为C_1=1.25 mol/L、C_2=1.55 mol/L为洗脱剂进行梯度洗脱得到两个组分。采用TLC、HPLC、红外光谱(FT-IR)及核磁共振氢谱(1HNMR)检测手段对组分进行分析。分离纯化获得的壳二糖、壳三糖组分经HPLC法检测,纯度分别98.06%,96.00%。壳二糖回收率达92.46%、壳三糖回收率达95.53%。该制备工艺放大后可实现高纯度壳二糖、壳三糖单体规模化制备,为壳二糖、壳三糖的生理活性研究及应用提供物质基础。     

纤维素酶中双功能酶水解壳聚糖作用方式的研究

采用HPLC、HPLC-MS及TLC等方法,研究了从纤维素酶中分离得到的既具有纤维素酶活又具有壳聚糖酶活———双功能酶的水解壳聚糖的专一性。通过对氨基低聚糖(GlcN)n、乙酰氨基低聚糖(GlcNAc)n标样及壳聚糖的双功能酶水解进程及水解产物分析,表明该双功能酶能水解(GlcN)n,而不能水解(GlcNAc)n,即它能水解GlcN-GlcN之间的-β1,4糖苷键,但不能水解GlcNAc-GlcNAc之间的糖苷键。不同脱乙酰度壳聚糖经酶水解,其产物大部分为单糖,壳聚糖脱乙酰度(DD)对水解反应产物的形成和反应速率影响较小,表明该酶也可作用于GlcN-GlcNAc之间的-β1,4糖苷键。运用Time-Course分析法对双功能酶水解壳四糖(GlcN)4的进程进行分析,表明其作用方式为外切,推测此双功能酶为一外切氨基葡萄糖苷酶。     

真菌壳聚糖酶研究进展

壳聚糖酶是专一性降解壳聚糖的糖苷水解酶。在对比分析真菌壳聚糖酶和细菌壳聚糖酶的异同的基础上,总结近年来真菌壳聚糖酶在分类、酶学性质、基于分子生物学和生化工程的高产策略的研究进展。通过整理文献发现,来自真核微生物的壳聚糖酶降解产物为壳寡糖与氨基葡萄糖,具有分子质量大、活性较低等特点,针对酶活低这个迫切要解决的问题,讨论了提高产酶的潜在策略。     

聚合度4～6壳寡糖的制备及其活性研究

制备高活性壳寡糖并对其生物活性进行研究。专一性壳聚糖酶酶解壳聚糖制备壳寡糖,采用乙酰丙酮法测定壳寡糖的数均分子量;不同剂量壳寡糖灌喂小鼠,探讨壳寡糖对小鼠免疫功能的影响以及对小鼠肝脏的保护作用。所得壳寡糖的数均分子量为1246.38,聚合度为4～6;该壳寡糖对小鼠免疫器官具有明显的保护和促进生长作用,显著提高了小鼠的抗疲劳能力以及抗菌活力,对小鼠肝脏具有显著的保护作用。专一性壳聚糖酶酶解所得聚合度4～6的壳寡糖具有较高的生物活性,壳寡糖在保健食品开发及医药等领域的应用前景广阔。     

壳聚糖酶法降解工艺优化及其产物的抗氧化活性

在单因素试验的基础上,运用响应面分析法优化壳聚糖酶法催化成壳寡糖的条件及其酶解产物DPPH自由基清除活性。根据单因素试验结果固定壳聚糖底物质量浓度为2 g/100 m L,选取不同酶底比、酶解时间、壳聚糖溶液p H值和酶解温度作自变量,以酶解产物清除DPPH自由基能力为响应值,应用Box-Behnken中心组合法进行四因素三水平试验设计。研究结果表明,4个因素对酶解产物DPPH自由基清除能力的影响为:壳聚糖溶液p H值﹥酶解反应温度﹥酶底比﹥酶解反应时间。通过二次回归模型响应面分析酶解产物DPPH自由基清除活性最佳优化条件为酶解反应时间64 min,E/S 36%,壳聚糖溶液p H 4.6,反应温度54℃。壳聚糖酶解产物实际DPPH自由基清除能力达92.60%,与模型理论值92.36%相比,误差为0.26%。由响应面法优化得到的壳聚糖酶解产物具有较好的DPPH自由基清除能力,值得进一步研究与应用。     

超声波辅助酶法制备壳寡糖及抗氧化活性研究

壳寡糖是壳聚糖降解后的产物,其与壳聚糖相比分子量更小,水溶性更好,生物利用度更高的特点。本实验拟采用超声波辅助果胶酶处理壳聚糖制备壳寡糖,通过正交试验优化制备工艺。结果表明,最佳工艺条件为:酶浓度1600 U/g,酶解温度50℃,反应时间60 min,超声波功率120 W。在该条件下获得的降解产物中还原糖浓度为1.96 mg/mL,制备效果优于超声波和酶解分别降解的方法。对此法制备的壳寡糖的体外抗氧化活性进行研究,结果表明对DPPH自由基和羟自由基均有较强的清除能力。     

组成型壳聚糖酶制备壳寡糖酶解条件的优化

主要对组成型壳聚糖酶降解壳聚糖制备低壳寡糖的工艺进行了研究。以酶解产物壳寡糖的产量(mg)为指标,酶解pH、酶解温度(℃)、底物浓度(%)、酶解时间(min)为自变量,在单因素试验的基础上,通过正交实验确定了最佳酶解工艺为:酶解pH 7.0、酶解温度50℃、酶解时间90 min、底物浓度1%,此时壳寡糖产含量为5.476 mg。     

蒸汽爆破预处理联合壳聚糖酶制备壳三糖

为解除壳聚糖底物的不溶解性对壳聚糖酶的限制,并实现单一聚合度壳寡糖的绿色制备,该研究对壳聚糖进行蒸汽爆破预处理,随后使用在枯草芽孢杆菌WB800中高效表达的壳聚糖酶Csn-But进行酶解。扫描电镜结果显示,经过2.4 MPa蒸汽爆破处理的壳聚糖显示多刺的纤维状细枝排列,且表面被明显撕裂,分离和暴露的纤维中含有多个空腔。傅里叶变换衰减全反射红外光谱结果显示蒸汽爆破处理后壳聚糖的化学键未被破坏,氢键网络被破坏。使用壳聚糖酶Csn-But酶解在2.4 MPa蒸汽爆破压力下处理的壳聚糖48 h后,壳寡糖含量较未预处理对照组提高5.4倍,产物浓度达到2.0 mg/mL。并通过调控底物浓度,在作用6%浓度的底物时,实现了高纯度壳三糖的制备。     

假单胞菌H3壳聚糖酶的纯化及部分酶学性质

对 Pseudmona sp.H3产生的壳聚糖酶粗酶液采用(NH_4)_2SO_4盐析、Sephadex G-25脱盐、Sepharose Q-XL阴离子交换层析和Superdex G-75分子筛层析进行纯化,经SDS-PAGE鉴定为单蛋白带,分子质量约为33.8ku,酶反应最适温度为40℃,最适pH为5.0,降解壳聚精(D.A.90.14％)Km值为3.59g/L,V_(max)值为 3.80mmol/(L·min);Ba~(2+)、K~+、Co~(2+)对该酶有激活作用,而Zn~(2+)、Mn~(2+)、Al~(3+)、Cu~(2+)则对酶有抑制作用;此外,该酶除了能降解壳聚糖以外,还具有CMCase活性。     

枯草芽孢杆菌壳聚糖酶在毕赤酵母中的高效表达及其酶解特性

研究枯草芽孢杆菌壳聚糖酶基因（BsCsn46）在巴斯德毕赤酵母（Pichia pastoris）GS115中的高效表达、重组酶性质及其酶解特性。重组菌在5 L发酵罐高密度发酵后胞外酶活力高达50 370 U/mL,蛋白质量浓度15.7 mg/mL。粗酶经强阴离子交换层析纯化,纯酶比活力为4 065.7 U/mg,最适pH 6.0,最适温度55 ℃,在45 ℃以下保持稳定。该酶水解3 g/100 mL壳聚糖得到主产物为二糖、三糖和四糖的壳寡糖,水解率为92.8%,壳寡糖得率为90.9%。本研究的重组壳聚糖酶产酶水平和水解效率高,为工业化制备壳聚糖酶及大规模制备壳寡糖的应用提供了理论支持。