泡盛曲霉液体发酵产β-1,3-1,4-葡聚糖酶的条件优化

从土壤样品中筛选得到一株高产β-1,3-1,4-葡聚糖酶的真菌,经鉴定为泡盛曲霉(Aspergillus awamori),命名为Aspergillus awamori CAU33。依次采用单因素试验和响应面分析法优化了其液体发酵产β-1,3-1,4-葡聚糖酶的条件,得到该菌株产酶的最适条件为:玉米芯质量浓度55 g/L、大豆蛋白胨质量浓度25 g/L、曲拉通X-114质量浓度23 g/L、初始pH 4.5、培养温度35℃、培养时间6 d。在此条件下β-1,3-1,4-葡聚糖酶活力达到8 447 U/m L,为优化前的17.6倍。     

β-1,3-1,4葡聚糖酶在大肠杆菌中的高效分泌表达

在大肠杆菌中实现β-1,3-1,4-葡聚糖酶的高效分泌表达。将实验室自主开发的信号肽ff53与β-1,3-1,4-葡聚糖酶成熟肽基因(bgl)进行融合连接到p ET-28a(+)上;通过优化诱导表达条件,28℃、8 g/L乳糖诱导10 h,重组菌E.coli BL21/p ET-ff53-bgl发酵液上清中β-1,3-1,4-葡聚糖酶活力达到1093 U/m L,与IPTG诱导的重组菌E.coli BL21/p ET-bgl(583 U/m L)相比,提高了0.87倍。本研究为高密度发酵制备该酶奠定了基础。     

产β-葡聚糖酶高产菌株的驯化及筛选

根据刚果红与β-1,3、β-1,4-葡聚糖紧密结合而保持红色的特征,筛选β-葡聚糖酶高产菌株.本实验室保存的黑曲霉QYW-01经紫外诱变和产酶驯化,获得一株高产β-葡聚糖酶的黑曲霉QYW-01A06,在摇瓶条件下发酵液酶活力达2642U/mL,是出发菌株的2.4倍.     

黄曲霉产胞外β-1 ,3-1 ,4-葡聚糖酶的发酵条件优化

研究发现一株高产β-1,3-1,4-葡聚糖酶的黄曲霉菌株,优化了其产酶条件并考察了粗酶潜在的工业应用价值。依次采用单因素法和响应面分析法优化该菌发酵产酶条件,得到其优化产酶条件:麸皮19 g/L、磷酸氢二铵30g/L、吐温-60 21 g/L、NaCl 5 g/L、MgSO_4·7H_2O 0. 5 g/L、KH_2PO_40. 75 g/L、培养基初始pH值8. 0、培养温度38℃、培养时间6d。在此条件下,黄曲霉能够分泌的最高胞外β-1, 3-1,4-葡聚糖酶酶活达155.9 U/mL。水解研究发现,该酶能高效降解大麦粉和燕麦粉中的β-葡聚糖,并直接生成葡萄糖。这些结果表明,黄曲霉能高效分泌β-1,3-1,4-葡聚糖酶,且该酶具有较强的工业应用前景。     

指数补料发酵提高鲁氏酵母β-1,3-葡聚糖酶产量

高耐盐鲁氏酵母A菌株(耐24%盐)10 L发酵罐产β-1,3-葡聚糖酶的过程中,葡萄糖(YEPD)是鲁氏酵母A生长和产酶的最适碳源,其发酵效率显著高于甘油(YEPG)和乙醇(YEPE),而乙酸钠的可利用性较差。YEPD批培养生长效率(生物量)、最大酶活力以及酶产率分别比YEPG和YEPE批培养提高了1.89%和29.88%、114%和19.65%以及188%和33%。与YEPD批培养相比,15~23 h开始指数流加YEPF培养基,达到最大生物量的周期缩短12 h,最大生物量提高19.29%,而且β-1,3葡聚糖酶几乎以对数增长的方式提前6 h合成到最大酶活力(44.99 U/m L),酶产率提高了76.86%,达到2.14 U/(m L·h),实现了指数补料发酵的目的。研究结果确定了有效提高鲁氏酵母A生物量和β-1,3-葡聚糖酶产量的指数补料模型,为高耐盐鲁氏酵母菌剂和β-1,3-葡聚糖酶产品有效生产以及其在高活性酿造功能食品行业的应用打下了基础。     

产β-1,3-1,4-葡聚糖酶特基拉芽孢杆菌Bacillus tequilensis CGX5-1发酵培养基的优化

采用响应面优化法对一株野生特基拉芽孢杆菌的发酵培养基进行优化,最终培养基各组分为:大麦粉68.4 g/L,玉米粉40 g/L,豆饼粉61.1 g/L,KH2PO41 g/L,MgSO4·7H2O 0.1 g/L,CaCl20.1 g/L。用优化培养基在37℃摇瓶发酵52 h,β-1,3-1,4-葡聚糖酶酶活达到191.96 U/mL,是优化前产酶水平的1.91倍。     

β-1,3-1,4-葡聚糖酶在毕赤酵母中的克隆与表达

β-1,3-1,4-D-葡聚糖酶是一类专一性降解β-1,3-1,4-葡糖苷键中的β-1,4-糖苷键,产生小分子还原糖的水解酶,广泛应用于啤酒工业和饲料工业中.本研究根据毕赤酵母密码子偏好性优化β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因序列,采用PCR法将其插入毕赤酵母表达载体pPICZαA,经Sac I线性化后电击整合入毕赤酵母X-33基因组,构建重组酵母;经菌落PCR验证和摇瓶筛选,获得一株X-33/pPICZαA-bgl,甲醇诱导96h后,酶活力达308.5U/mL,经SDS-PAGE电泳,实际蛋白分子量约为33ku.β-1,3-1,4-D-葡聚糖酶最适反应pH为5.0,最适反应温度为50℃.     

拟青霉WPG-1的鉴定及固体发酵产β-1,3-1,4-葡聚糖酶条件的优化

从土壤中筛选出一株高产β-1,3-1,4-葡聚糖酶的耐热真菌WPG-1,经过鉴定为拟青霉属(Paecilomyces sp.)。通过单因素试验优化拟青霉WPG-1固体发酵产β-1,3-1,4-葡聚糖酶的发酵条件。结果表明,该菌株产β-1,3-1,4-葡聚糖酶的最佳条件是:以燕麦粉为碳源,蛋白胨为氮源(氮素含量0.2%),初始水分含量70%,初始p H为自然,培养温度45℃为最佳产酶条件。在优化后的条件下培养5 d产β-1,3-1,4-葡聚糖酶水平高达1 324.49 U/g干基碳源。     

β-葡聚糖酶产生菌的选育及培养基初步优化

麦芽的皮层和胚乳糊粉层中都残存有内源酶无法完全降解的β-葡聚糖,进而影响浸出率和麦汁粘度、过滤难度和啤酒胶体稳定性。在啤酒生产中,添加外源β-葡聚糖酶可以有效解决这些问题。采用刚果红营养平板法(GCN平板法)从衡水老白干和老龙口酒曲中筛选了3株β-葡聚糖酶活力较高且生产周期短的菌株(分别标记为4#、8#、12#),通过液态发酵,测得酶活分别为0.362U/mL、0.542U/mL、0.511U/mL。并对发酵培养基进行了优化,得到8#初始菌株最佳酶活为0.556U/mL。对该菌株进行紫外诱变,得到突变株酶活为:0.879U/mL。     

工业酿酒酵母重组β-1,3-1,4-葡聚糖酶部分酶学性质的研究

用刚果红法测定β-1,3-1,4-葡聚糖酶的酶活力,研究重组酿酒酵母(S.cerevisiae)菌株SC-βG分泌表达的重组β-1,3-1,4-葡聚糖酶的部分酶学性质,并与出发菌株枯草芽孢杆菌(B.subtilis)表达的原始酶的性质进行比较。结果表明,重组酶保持了与原始酶相同的底物专一性。重组酶的最适反应温度为35℃,而原始酶为55℃。重组酶的热稳定性也发生了改变,40℃热处理20min只保留63.4%的最初酶活力,但温度再升高时对热处理敏感度降低,70℃的热处理20min仍保留45.9%的最初酶活力;而原始酶50℃时稳定,60℃以上的热处理酶活力损失很大。与原始酶相比,重组酶的最适pH值下降为pH5.0,而原始酶为pH6.5;相比原始酶在pH7.0有最大稳定性,重组酶在pH5.5时有最大稳定性。重组β-1,3-1,4-葡聚糖酶的最适反应条件与原始酶相比更接近啤酒的实际生产条件。     

常压室温等离子诱变选育β-环糊精葡萄糖基转移酶高产菌株及发酵工艺研究

目的以嗜碱芽孢杆菌(Bacillus alcalophilus)为出发菌株,利用常压室温等离子体快速诱变技术筛选β-环糊精葡萄糖基转移酶高产菌株,并对其发酵工艺进行优化。方法采用平板菌落透明圈大小结合摇瓶发酵酶活测定进行菌株筛选和发酵工艺优化。结果筛选出一株遗传稳定性好的β-环糊精葡萄糖基转移酶高产突变株HX188,在5 m~3发酵罐装料系数为55%的条件下,经连续6代发酵生产试验,发酵周期平均为40 h,产酶水平可稳定在6302 U/m L左右,较出发菌株2803 U/m L提高了124.8%;其最佳发酵工艺条件为:玉米淀粉2%,豆粕粉5%,pH 8.7,温度37℃,溶氧水平为20%,适时流加玉米淀粉、氮源和乳糖可提高菌体浓度及β-环糊精葡萄糖基转移酶酶活力。结论筛选出的突变株HX188遗传稳定性好,产酶能力强,能够满足工业化生产的需要。     

裂褶菌-长枝木霉耦合发酵制备裂褶寡糖

裂褶菌多糖是一类具有β-1,6支链的β-1,3-葡聚糖,具有很好的抗肿瘤、益生元等多种生理活性,但其过大的分子质量和水不溶性影响其功能和应用。该研究以食品安全的长枝木霉为出发菌株,通过常压室温等离子体(atmospheric room temperature plasma, ARTP)诱变筛选后得到高产内切β-1,3-葡聚糖酶的突变株T-6,所产内切β-1,3-葡聚糖酶对热凝胶和茯苓多糖具有较好的水解能力。此外,对发酵得到的突变株T-6粗酶液进行了部分的酶学性质研究,结果表明内切β-1,3-葡聚糖酶的动力学参数K_m=4.005 g/L,最适反应pH和温度分别为6.0、50℃,在pH 5.0～6.5,45～60℃酶活力较高,相对酶活力在85%以上;有严格的底物专一性,只水解含β-1,3-键的热凝胶、茯苓多糖和小核菌多糖。将裂褶菌与突变株T-6进行混合培养,获得裂褶寡糖。结构分析表明该寡糖都是由葡萄糖组成,聚合度为4～15。另外,裂褶寡糖具有良好的DPPH和超氧阴离子(·O^-₂)清除能力。该研究通过真菌耦合发酵制备的裂褶寡糖...     

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。     

黑曲霉高产纤维素酶活突变株的筛选

对航空诱变的1株黑曲霉（Aspergillus niger）进行筛选,得到纤维素酶高产突变株ZM-8。以玉米秸秆粉为主要碳源,经固体发酵培养,测得其滤纸酶活力（FPA）为110．2U/g,纤维二糖水解酶活力（C1）为389．9U／g,葡聚糖内切酶活力（CMCase）为489．3U／g,β-葡萄糖苷酶活力（β-Glase）为1208．1U／g,比出发菌株分别提高了2．1倍、3．5倍、1．7倍和1．8倍。经过5次继代固体发酵实验,证明该菌株具有较好的产酶稳定性,为作物秸秆的降解奠定了基础。     

产β-葡聚糖酶耐盐鲁氏酵母的筛选及鉴定

从农家自制辣椒酱中分离纯化了一株耐盐酵母,通过β-1,3葡聚糖酶鉴定(刚果红染色法)确定其具有合成、分泌胞外β-1,3葡聚糖酶特性。Na Cl耐受性研究确定其具有高耐盐性,能经144 h的适应期后在24%Na Cl的培养基B中稳定生长120 h。经26s r RNA基因序列分析鉴定为鲁氏酵母A(Z.Rouxii A)。Z.Rouxii A发酵培养中存在二次生长现象,其生物量在24 h和48 h达到峰值,分别比18 h的6.38 g/L提高了46.55%和87.15%,而21 h后葡萄糖浓度仅维持在1.57 g/L左右,说明:Z.Rouxii A生长过程中合成、分泌的β-葡聚糖酶持续降解发酵培养基中添加的β-1,3-1,6-葡聚糖,为其二次生长提供了碳源和能源。Z.Rouxii A的β-1,3-葡聚糖酶活性曲线与生长曲线基本趋势一致,最大酶活性随着菌体自溶(12 h、24 h和48 h)而迅速降低,48 h达到酶活峰值15.23 U/m L,说明:Z.Rouxii A的β-1,3-葡聚糖酶合成与细胞生长偶联。以上数据确认该菌为产β-葡聚糖酶高耐盐鲁氏酵母。     

特基拉芽孢杆菌来源β-1,3-1,4-葡聚糖酶重组菌发酵培养基的优化

为了提高重组大肠杆菌(Escherichia coli BL21DE3)(pET-28a(+)-bgl)发酵产β-1,3-1,4-葡聚糖酶的能力,研究了发酵培养基中各类碳源及氮源的影响,并通过响应面分析法优化培养基各组分的含量。结果表明,甘油为最适碳源,酵母粉及胰蛋白胨为氮源。优化的培养基组成是:yeast extract终浓度为20 g/L,胰蛋白胨12.5 g/L,甘油14.1 mL/L,KH2PO42.17 g/L,K2HPO42.74 g/L。三角瓶发酵产β-葡聚糖酶酶活(2 978.2 U/mL),与初始培养基(1 671.9 U/mL)相比,提高了1.78倍。研究结果表明,发酵培养基的优化对重组大肠杆菌发酵生产工业酶具有重要作用。     

氮源对裂褶菌产裂褶多糖和β-1,3-葡聚糖酶的影响

本论文初步探讨了利用裂褶菌发酵体系所产的内切β-1,3-葡聚糖酶对发酵产生的裂褶多糖进行适度酶解,以获得分子量适中溶解度较好的裂褶多糖的可能性。以裂褶多糖产量和β-1,3-葡聚糖内切酶和总酶活为考察指标,采用刚果红琼脂染色法和摇瓶培养,从四株裂褶菌GIM5.42、GIM5.43、GIM5.44、Sc1中筛选出多糖产量和酶活都相对较高的菌株GIM5.43,多糖产量和酶活分别为2.29g/L与0.28 U/m L。在摇瓶中考察了氮源及其添加方式对裂褶菌菌体生长、裂褶多糖产率、β-1,3-葡聚糖酶的酶活及其影响规律。结果表明:菌体生长及其分泌胞外多糖和葡聚糖酶的最适酵母浸膏和氯化铵的添加时间和添加量是不同的。为了保证多糖产率,采用分批补加策略,初始酵母浸膏浓度1.00 g/L,发酵第6 d补加0.10 g/L酵母浸膏,多糖产量为4.16 g/L,比未优化提高了61.24%,总酶活为0.34 U/m L,提高了142.86%。     

响应面优化木霉TP-24固态发酵生产β-1,3-葡聚糖酶产酶条件

研究采用响应面法(RSM)对木霉TP-24固态发酵生产β-1,3-葡聚糖酶的培养基组成(碳源酵母粉、氮源NH4NO3和料水比)进行了优化。结果表明,采用以麸皮为基质、添加1.91%酵母粉、1.99%NH4NO3和15.79mL水的培养基中,接种木霉TP-24菌株于30℃发酵4d,β-1,3-葡聚糖酶活力可达到594.37U/g·ssc,比对照产酶水平提高了273.55%。     

β-1,3-1,4-葡聚糖酶在工业酿酒酵母表面的诱导展示表达研究

基于絮凝素FLO1基因片段为锚定序列,构建以诱导型GAL1启动子介导的表达载体YEP-GMPFAK,并实现以半乳糖为诱导剂,β-1,3-1,4-葡聚糖酶在酿酒酵母表面的展示表达。酵母转化子发酵实验表明,在pH6.0、50℃培养条件下,经2%半乳糖诱导24 h,表面展示酶活达到最大值322.83 U/g细胞干重。酶学性质测定表明,展示表达的β-1,3-1,4-葡聚糖酶具有良好的热稳定性。     

基因突变提高毕赤酵母表达内切β-1,3-葡聚糖酶活性

为构建一株高效表达内切β-1,3-葡聚糖酶的毕赤酵母菌株,并用于水解热凝胶生产β-1,3-葡寡糖。作者首先对哈茨木霉来源内切β-1,3-葡聚糖酶基因进行随机突变,并构建BGN13.1a突变库;然后采用高通量技术及刚果红平板筛选高表达菌株;最后采用TLC薄层色谱和MALDI-TOF MS分析热凝胶水解产物,并分析了酶学性质。结果表明,本研究成功筛选得到毕赤酵母突变株K827,酶活较初始菌株提高了25%;其水解产物聚合度为2～10,且寡糖产量为1.492 g/L;其最适pH与最适温度分别为5.5和50℃;相较亲本酶,突变株K827的pH稳定性与温度稳定性都有明显提高。本研究为内切β-1,3-葡聚糖酶的工业化生产及应用提供依据。