芽孢杆菌35家族β-半乳糖苷酶的性质及其在合成低聚半乳糖中的应用

低聚半乳糖是一种重要的益生元,芽孢杆菌(Bacillales sp.)来源的β-半乳糖苷酶具有转半乳糖苷活性,能合成低聚半乳糖。研究了一个新的芽孢杆菌来源的β-半乳糖苷酶的表达、酶学性质及其在合成低聚半乳糖中的应用。从芽孢杆菌中克隆了一个糖苷水解酶35家族的β-半乳糖苷酶基因(BABgal35A),并在大肠杆菌BL21(DE3)中表达。多重序列比对结果表明:BABgal35A与环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)来源的β-半乳糖苷酶同源性最高,为79.9%,是一个新型的β-半乳糖苷酶(命名为BABgal35A)。粗酶液经Ni-IDA亲和层析纯化得到电泳级纯酶,蛋白电泳分析表明其分子质量为60kDa左右,最适pH值和温度分别为5.0和55℃,并且该酶在pH 值为4.5~8.0,温度为20~45℃时稳定性好。BABgal35A对oNP-β-galactopyranoside具有较高的催化活性。该酶以乳糖为底物合成低聚半乳糖的产率达34%。研究结果表明,芽孢杆菌35家族β-半乳糖苷酶在低聚半乳糖的制备中具有潜在的应用价值。     

α-半乳糖苷酶基因在大肠杆菌中的表达及酶学性质研究

利用大肠杆菌（Escherichia coli）表达系统,经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）诱导,成功异源表达了一株链球菌（Streptococcus）S1的α-半乳糖苷酶基因,重组α-半乳糖苷酶经镍柱纯化后,测定其酶学性质。重组α-半乳糖苷酶最适pH值为6.5,最适温度为50 ℃,在碱性环境中（pH 7.5～10.0）及在40 ℃以下温度条件下该酶较为稳定;酶催化动力学结果显示,该酶在最适条件下水解硝基苯-α-D-半乳糖苷（pNPG）的最大水解速率（Vmax）为508.38 μmol/（min·mg）,米氏常数（Km）值为1.2 mmol/L;通过薄层层析（TLC）法检测到该重组α-半乳糖苷酶可以高效地水解天然底物蜜二糖、棉籽糖和水苏糖中的α-半乳糖苷键。     

多粘类芽孢杆菌适冷性新型β-半乳糖苷酶的重组表达和酶学性质

目的：本实验旨在挖掘一个适冷性新型β-半乳糖苷酶,为低温生产低乳糖乳制品或合成低聚半乳糖（Galactooligosaccharides,GOS）提供基础。方法：从多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）基因组中克隆一个β-半乳糖苷酶（PpBgal42A）基因,构建重组表达质粒pET-28a-PpBgal42A在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,经亲和层析纯化后研究重组β-半乳糖苷酶的酶学性质,利用高效液相色谱检测各糖分浓度,以GOS转化率为指标,评价PpBgal42A的转糖苷能力。结果：PpBgal42A与酸热脂环酸芽孢杆菌（Alicyclobacillus acidocaldarius）来源的糖苷水解酶42家族β-半乳糖苷酶同源性最高,为59.9%。纯化后,PpBgal42A的比活力为163.7 U/mg,分子量约为79 kDa。其最适p H和温度分别为pH7.5和35℃,在pH7.0～9.5范围内和4～35℃以下保持稳定,50℃时快速失活,35℃时的半衰期为1777 min。PpBgal42A利用350 g/L乳糖于30℃反应6 h后合成GOS的转化率为31...     

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。     

微泡菌ALW1重组β-半乳糖苷酶的异源表达和酶学性质

β-半乳糖苷酶催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖,是乳制品加工中重要的酶。该研究将微泡菌ALW1菌株的β-半乳糖苷酶在大肠杆菌BL21（DE3）中进行异源表达和纯化,研究其酶学性质。结果表明,微泡菌ALW1的β-半乳糖苷酶属于GH1家族,利用Ni-NTA Agarose亲和层析获得的重组β-半乳糖苷酶分子量约为64 ku。重组酶的最适反应温度为30 ℃,最适pH为4.5。温度低于25 ℃、pH 4.0~5.0条件下,β-半乳糖苷酶具有良好稳定性。重组β-半乳糖苷酶对DTT、吐温20和吐温80具有良好的耐受性;离子型去垢剂SDS和CTAB存在时,β-半乳糖苷酶几乎丧失活性。重组β-半乳糖苷酶的Km和Vmax分别为10.98 mmol/L和7.48 U/mg。结构模拟显示,微泡菌β-半乳糖苷酶的催化酸/碱残基和亲核残基分别为Glu186和Glu370。该研究为来自微泡菌ALW1的β-半乳糖苷酶在食品领域的应用奠定理论基础。     

一株产高温β-半乳糖苷酶低温菌株及其酶学性质研究

从101株低温菌中发现了1株产高温β-半乳糖苷酶菌株G2005,依据形态特征与生理生化反应特性,参照《常见细菌鉴定手册》将其鉴定为乳球菌Lactococcus sp.。该菌株高温β-半乳糖苷酶的最适pH值为6.5,最适作用温度为50℃,65℃相对酶活为总酶活的19%,在30~60℃范围内,具有较好的稳定性。不同金属离子对β-半乳糖苷酶活性的影响为:Mg2+>Na+>K+>Fe2+>Ca2+>Zn2+>Mn2+>Hg2+>Cu2+。Mg2+增强酶活,而Hg2+、Cu2+、Mn2+抑制酶活。经测定该酶Km值为96.8 mmol/L,具高温酶特性。该菌株的最适产酶条件分别为30℃培养48h~60h,培养基初始pH 6.5,培养基乳糖浓度为2%。     

一种新型β-葡萄糖苷酶基因的分析

宏基因组文库技术已经成为开发未知功能基因及其编码产物的有效途径。本研究采用β-葡萄糖苷酶的活性筛选策略,对所构建的土壤宏基因组文库进行筛选,得到了一个表达β-葡萄糖苷酶活性的阳性克隆。生物信息学分析表明该克隆所包含的外源DNA片断编码一个由151个氨基酸编码组成的多肽。BLASTx软件分析可能的ORF和GenBank数据库中的基因在DNA水平上没有任何相似性;在氨基酸水平上与一种来自于糖基水解酶蛋白家族4的β-葡萄糖苷酶的相似性为56％,同源性为41％。初步的酶学数据表明目标ORF是一种编码β-葡萄糖苷酶的新型基因。本研究工作对于深入挖掘土壤未培养微生物的β-葡萄糖苷酶基因资源具有重要实践意义。     

一种来源于青霉的β-半乳糖苷酶酶学性质研究

从土壤里筛选到20株产β-半乳糖苷酶的菌株,其中β-半乳糖苷酶活力最高的是菌株L7,通过形态学观察和18SrDNA序列分析,得出该菌株为斜卧青霉;并研究了其β-半乳糖苷酶的酶学性质。结果表明:β-半乳糖苷酶最适作用温度为60℃,最适pH为6.0,在60℃以下和pH3.0 7.0有较高的稳定性;Mg2+、Mn2+对β-半乳糖苷酶活性有显著的激活作用,Cu2+、Fe2+、和Zn+对酶活有较强的抑制作用;以ONPG为底物采用双倒数做图法测得Km为6.25mmol/L;经过聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定,该酶蛋白的分子量约为110kDa。     

海洋低温β-半乳糖苷酶菌株筛选、鉴定及酶的分离纯化

筛选自黄海海泥产β-半乳糖苷酶的菌株CD6,依据形态学特征、生理生化特征及分子生物学特征鉴定为土生拉乌尔菌(Raoultella terrigena)。通过透析、超滤和柱层析方法分离纯化菌株β-半乳糖苷酶,测定该酶的最适反应温度为20℃,30℃剩余相对酶活85%;超过35℃酶活力即迅速下降,确定其为低温酶。     

嗜酸乳杆菌β-半乳糖苷酶基因的克隆及其作为食品级筛选标记的研究

为研究嗜酸乳杆菌β-半乳糖苷酶基因(lacZ)作为食品级筛选标记的活性及筛选稳定性,作者从嗜酸乳杆菌基因组中克隆β-半乳糖苷酶基因并在乳酸乳球菌中表达,通过X-gal显色筛选阳性克隆;用X-gal显色筛选方法将重组乳酸乳球菌传60代,并测定β-半乳糖苷酶酶活和比活力。结果显示:通过表达有活性的β-半乳糖苷酶和X-gal显色可成功筛选出阳性克隆菌株;对借助X-gal传60代后的重组乳酸乳球菌进行β-半乳糖苷酶比活力检测,与X-gal筛选的第二代相比没有显著差异(P=0.5920.05),与红霉素筛选比较也没有显著差异(P=0.8820.05)。由此可见,β-半乳糖苷酶基因作为筛选标记具有较好的活性和稳定性,为以β-半乳糖苷酶基因作为筛选标记的食品级载体的研究奠定了基础。     

高产β-半乳糖苷酶植物乳杆菌的筛选及其酶学性质研究

β-半乳糖苷酶不仅能通过分解乳制品中乳糖解决乳糖不耐症问题,同时能通过转糖苷作用合成具有益生功能的低聚半乳糖。从8株植物乳杆菌中筛选出高产β-半乳糖苷酶菌株K2,比活力高达6620 U/g,并对β-半乳糖苷酶酶学性质进行研究。结果表明:β-半乳糖苷酶最适和最稳定的pH值为6.5,最适温度为60℃,而在40℃稳定性最强。Mg2+对β-半乳糖苷酶活力有明显促进作用,而Cu2+有强烈抑制作用,通过推导求得米氏常数Km,oNPG=1.15 mmol/L,最大反应速率Vmax,oNP=6.34μmol/(min.mg)。研究结果为具有解决乳糖不耐受症的植物乳杆菌微生态制剂的开发奠定了基础。     

马克斯克鲁维酵母β-半乳糖苷酶合成条件的优化及其酶学性质表征

β-半乳糖苷酶是广泛使用的食品添加剂,主要用于降解乳制品中的乳糖,缓解乳糖不耐受症状。该研究对实验室保藏菌株马克斯克鲁维酵母的发酵条件进行了优化。在20 g/L半乳糖、20 g/L玉米浆干粉、40℃、初始pH 6.5、150 r/min的条件下,粗酶液的酶活力为26.3 U/mL,表明该菌株具有利用廉价碳氮源高效生产β-半乳糖苷酶的潜力。通过DEAE阴离子交换层析进一步纯化得到比活力为124.09 U/mg的纯化酶。纯化后酶的最适温度40℃,最适pH 6,K_m为5.28 mmol/L,k_cat为4.74 s^-1。此外,发现该酶受Mg²⁺的促进,在20～40℃表现出优异的热稳定性,40℃下30 min仍能保持95.6%的活力。因此,马克斯克鲁维酵母β-半乳糖苷酶比乳酸克鲁维酵母的热稳定性更好,具有潜在的工业应用潜力。     

壳聚糖固定β-半乳糖苷酶及其应用稳定性研究

以壳聚糖微球为载体,戊二醛为交联剂,固定β-半乳糖苷酶对β-半乳糖苷酶的固定化条件及周定化酶的各种性质进行研究,确定酶固定的最适条件为:用pH6.5的P-E-M缓冲液浸泡10h,25℃壳聚糖微球与0.5%戊二醛交联12h以上,4℃下酶与壳聚塘微球固定12h以上,酶活力回收率可达67%.固定化酶的最适温度为40℃左右,最适pH7.0.通过双倒数法求回归方程,求得酶动力学参数Km值为0.613 mmol/ml.固定化酶稳定性好,可以重复使用.将该固定化酶应用于乳糖分解实验和作为柱层析介质连续分解乳糖,分批反应6批次,乳糖水解率保持在90%以上,连续水解20d,乳糖水解率仍然可保持在75%以上.     

高效利用棉籽糖菌种的筛选及酶学性质研究

为筛选出可高效利用棉籽糖的菌种并对其酶学性质进行研究,采用高效液相色谱法测定了棉籽糖含量,平板计数法测定菌种生长量,p NPG法测定α-半乳糖苷酶酶活。结果显示,该实验筛选出屎肠球菌、粪肠球菌和凝结芽孢杆菌3株可以高效利用棉籽糖的菌种,发酵后培养基中棉籽糖剩余含量分别为0、0. 36%和1. 05%(质量分数)。屎肠球菌α-半乳糖苷酶最适p H值为5,最适温度为45℃。粪肠球菌α-半乳糖苷酶最适p H为5,最适温度为50℃。凝结芽孢杆菌α-半乳糖苷酶最适p H为8,最适温度为45℃。所产α-半乳糖苷酶具有较为稳定的酶学性质,可为今后饲料和食品中棉籽糖的去除提供研究方向。     

分枝犁头霉WL511热稳定α-半乳糖苷酶基因克隆及序列分析

构建并筛选耐热分枝犁头霉cDNA文库获得639 bp热稳定α-半乳糖苷酶基因片段,并以5′-RACE和3-′RACE技术获得上下游片段1817 bp和1092 bp,拼接得α-半乳糖苷酶全长序列2228 bp,其完整开放读码框为2142 bp,编码713个氨基酸,G+C含量43%;产物预测等电点5.2,预测相对分子质量81000。该基因(GenBank No.DQ234280)属α-半乳糖苷酶36家族,与其他来源的α-半乳糖苷酶基因同源性较低,与链霉菌Streptomyces avermitilis MA-4680的α-半乳糖苷酶同源性最高为38%。     

耐热乳酸菌的筛选及其β-半乳糖苷酶性质分析

本研究从鸡粪样品中分离高产β-半乳糖苷酶的耐热乳酸菌,经16S r RNA序列鉴定,分离得到的6株菌株均为罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)。初步分析分离菌株所产β-半乳糖苷酶,其最适p H均为6.5。热稳定性实验发现,菌株MF1567产生的β-半乳糖苷酶在55℃温育1 h,仍保持51.2%的酶活力。分析菌株MF1567的β-半乳糖苷酶氨基酸序列和蛋白质结构,发现该菌株中β-半乳糖苷酶Lac Z存在22个氨基酸替代,其二级结构α-螺旋的比例较高(26.5%)。结果显示,蛋白质一级和二级结构的改变可能是该酶具有较好耐热性的原因。     

β-半乳糖苷酶交联酶聚体的制备及酶学性质研究

研究了乳酸克鲁维酵母所产β-半乳糖苷酶交联酶聚体(CLEAs)的制备条件和酶学性质,并应用于乳糖为底物催化制备低聚半乳糖(GOS)的反应体系中。结果表明:将β-半乳糖苷酶酶液稀释20倍,按体积比1∶1加入异丙醇,4℃下沉淀30min,加入体积分数为0.125%交联剂戊二醛,4℃下交联30min,离心洗涤,所得CLEAs的酶活保留达45.77%;与游离酶相比,β-半乳糖苷酶CLEAs的最适p H由7提高至8,最适温度由30℃提高至37℃,p H和温度的适用范围有所拓宽,且37℃下热稳定性提高1倍,具有更高的转糖苷活性选择性,适于制备功能性低聚半乳糖。     

乳酸菌与乳糖酶

介绍了β-半乳糖苷酶的来源分布、基因组成差异、工业中的用途以及生产制备方法;并以乳酸菌为例,阐述了不同来源乳酸菌中乳糖酶的种类,乳酸菌中乳糖酶基因的克隆,相关的表达体系,以及利用乳酸菌生产β-半乳糖苷酶的方法以及发展前景。     

鲜地黄中β-葡糖苷酶和α-半乳糖苷酶的分离纯化和性质研究

目的从鲜地黄分离纯化β-葡糖苷酶和α-半乳糖苷酶,并研究其性质。方法通过磷酸盐缓冲液提取、两步硫酸铵盐析和两步凝胶柱层析,分离纯化鲜地黄中β-葡糖苷酶和α-半乳糖苷酶。以pNPG为底物,研究两种酶的最适反应温度及温度稳定性。结果与结论从鲜地黄中分离得到1种β-葡糖苷酶和3种α-半乳糖苷酶同工酶。研究发现β-葡糖苷酶热稳定性较差,在50℃即迅速失活;而α-半乳糖苷酶在50℃总酶活性最高,热稳定性较好,70℃以上时活性迅速下降。     

Geobacillus thermodenitrificans α-半乳糖苷酶原核表达及其酶学性质

本文利用大肠杆菌原核表达系统对来源于Geobacillus thermodenitrificans的α-半乳糖苷酶编码基因进行了重组表达,并对该酶的酶学性质进行了研究。结果表明,该α-半乳糖苷酶的分子量为100~110 kDa,以pNPG为底物时,该酶的最适反应温度为70 ℃,最适pH6.0,且该酶具有较好的温度稳定性和pH稳定性;Hg+、Ag+、Cu2+离子能完全抑制α-半乳糖苷酶的活性,Fe3+、Mn2+、Zn2+等离子对α-半乳糖苷酶的活性具有不同程度的激活作用;以pNPG为底物测得该酶的米氏常数K_m=10.04 mmol/L,最大反应速度V_max=18.25 μmol/min。