木聚糖酶xynZF-318在枯草芽孢杆菌WB600中的表达及发酵条件优化

为了获得产木聚糖酶的重组枯草芽孢杆菌工程菌,本研究将木聚糖酶基因xynZF-318与高表达载体pWB980连接,获得重组载体pWB980/xynZF-318,并将其通过电击转化的方法导入枯草芽孢杆菌感受态细胞WB600,获得重组工程菌WB600/pWB980/xynZF-318。采用单因素及响应面法对该工程菌进行摇瓶发酵工艺优化。结果表明:重组工程菌WB600/pWB980/xynZF-318最优的发酵条件为:接种量为1.2%、装液量为20 mL、种龄为11 h、培养温度为37 ℃、摇床转速为160 r/min、发酵时间为168 h。验证后实际酶活力为0.359 U/mL,与野生株WB600相比酶活提高了2.66倍。本研究成功构建了产木聚糖酶的枯草芽孢杆菌工程菌,有望为木聚糖酶的工业应用尤其是食品工业应用提供新思路。     

大麦β-淀粉酶在枯草芽孢杆菌中异源表达

该研究拟采用枯草芽孢杆菌异源表达大麦来源β-淀粉酶。选择枯草芽孢杆菌WB800作为宿主,采用同源重组的方法构建表达载体p P4 3NMK-amy B,获得重组枯草芽孢杆菌WB-amy B。重组枯草芽孢杆菌在摇瓶发酵条件下酶活最高可达386 U/m L,纯化后测得其比酶活为613 U/mg。重组酶的最适温度为55℃,最适p H值为5. 0。重组β-淀粉酶水解产麦芽糖能力与大麦β-淀粉酶相当,与普鲁兰酶联用时麦芽糖最大转化率可达81. 8%。重组枯草芽孢杆菌摇瓶发酵水平产酶量高于类似文献报道,重组β-淀粉酶的酶学性质与大麦β-淀粉酶相比几乎相同,完全可以替代大麦β-淀粉酶在工业上的应用。     

产谷氨酸脱羧酶重组枯草芽孢杆菌的构建与食品级表达

谷氨酸脱羧酶(GAD)是生物合成γ-氨基丁酸(GABA)的关键酶。本研究构建了4株无抗标记的重组枯草芽孢杆菌,首次实现了乳酸乳球菌(Lactococcus lactis ssp.lactis IL 1403)来源的谷氨酸脱羧酶基因在枯草芽孢杆菌中的食品级表达。通过比较4株重组枯草芽孢杆菌的生长曲线和发酵酶活曲线,筛选出产酶效率最高的重组菌株B.subtilis WB600/pUB-P43-gadB(opt)-dal,该重组菌在初始发酵培养基中发酵42 h后发酵酶活可达4.1 U/mL。通过调整培养基成分,重组菌B.subtilis WB600/pUB-P43-gadB(opt)-dal的发酵酶活最高达到7.4 U/mL,与初始相比酶活提高了79%,是目前已报道重组枯草芽孢杆菌产谷氨酸脱羧酶酶活的最高水平。     

枯草芽孢杆菌ZC1高密度培养的条件优化

在摇瓶发酵条件下,采用单因素实验和响应面分析法对枯草芽孢杆菌ZC1的发酵培养基和条件进行优化,以提高其活菌数。通过单因素实验和响应面分析,确定了枯草芽孢杆菌ZC1的最佳发酵培养基:豆粕粉24g/L、葡萄糖6g/L、氯化钠8g/L;发酵条件:发酵温度37℃、初始pH 7.5、接种量4%、摇床转速200r/min。在此条件下,发酵24 h,枯草芽孢杆菌ZC1的活菌数由原来的1.13×10~(10) cfu/mL提高到3.69×10~(10) cfu/mL。     

麦芽糖α-淀粉酶基因在枯草芽孢杆菌中的分泌表达

采用重叠PCR方法在麦芽糖α-淀粉酶编码基因5’端添加地衣芽孢杆菌α-淀粉酶基因信号肽编码区,获得重组基因BlMa。重组基因与芽孢杆菌表达载体pHY-P43连接后直接转化枯草芽孢杆菌,获得重组质粒pHY-P43-BlMa。枯草芽孢杆菌淀粉酶基因缺陷株1A717被用作BlMa基因表达宿主菌,重组菌命名为Bacillus subtilis/pHY-P43-BlMa。酶活检测和SDS-PAGE电泳均显示,B.subtilis/pHY-P43-BlMa表达的重组麦芽糖淀粉酶(BlMa)全部分泌到培养液中。HPLC检测表明,BlMa催化可溶性淀粉水解产物主要为麦芽糖。对B.subtilis/pHY-P43-BlMa摇瓶发酵条件进行优化。获得优化发酵培养基配方:10%玉米淀粉,2.5%药媒,0.3%(NH4)2SO4,0.03%CaCl2,0.1%NaH2PO4,在优化条件下重组菌发酵酶活为5.9 U/mL。     

金属离子对枯草芽孢杆菌发酵产γ-聚谷氨酸的影响

聚谷氨酸(γ-PGA)发酵黏度大、产能小,直接影响γ-PGA的推广应用。为提高γ-PGA的发酵产量,旨在探究金属离子对枯草芽孢杆菌发酵产γ-PGA的影响,以自行选育的枯草芽孢杆菌FRD215为出发菌株,采用单因素试验和正交试验,探讨6种金属离子对枯草芽孢杆菌发酵产γ-PGA的影响。摇瓶试验结果表明,钙、锰、铁离子可促进枯草芽孢杆菌产γ-PGA,钠、铜、锌离子对枯草芽孢杆菌产γ-PGA无明显影响。在发酵培养基中同时添加0.8g/L CaCl₂、0.02 g/L FeCl₃·7H₂O和0.1 g/L MnSO₄·H₂O,γ-PGA产量达53.34 g/L,比优化前至少提高40.0%以上。试验结果对枯草芽孢杆菌FRD215大规模生产和应用具有指导意义。     

重组枯草芽孢杆菌α-淀粉酶基因工程菌构建与表达

根据GenBank枯草芽孢杆菌α-淀粉酶基因序列设计引物,以枯草芽孢杆菌基因组为模板,PCR克隆α-淀粉酶基因(amy),将α-淀粉酶基因插入穿梭表达载体pP43C,构建重组质粒pP43Camy。随后将重组质粒转化八种蛋白酶缺陷的宿主枯草芽孢杆菌WB800,经筛选获得重组枯草芽孢杆菌α-淀粉酶基因工程菌WB800/pP43Camy1026,工程菌摇瓶发酵酶活力达960U。性质研究表明,重组α-淀粉酶的最适作用温度为70℃,最适反应pH为6.0,具有良好的应用潜力。     

重组蔗糖异构酶在短短芽孢杆菌中的表达及发酵优化

对重组菌株Brevibacillus choshinensis/pNCMO2-SI摇瓶发酵产蔗糖异构酶进行研究,进一步探讨了3 L发酵罐不同发酵条件对菌体生长及产酶的影响。结果表明,摇瓶发酵后胞外酶活为50 U/mL,最优3 L发酵罐培养条件为:初始碳源为葡萄糖质量浓度10 g/L,初始氮源为多聚蛋白胨、牛肉浸膏质量浓度各15 g/L,发酵温度30℃,溶氧30%,在此条件下得到的最高酶活为275 U/mL。为了探索启动子对蔗糖异构酶表达的影响,分别选取来源于枯草芽孢杆菌的启动子Papr-E,Pnpr-E,Pamy以及来源于巨大芽孢杆菌的启动子Pxyl进行研究。结果表明,使用启动子Papr-E的表达量最高。进一步优化摇瓶发酵条件,重组菌株BCpNapr-SI摇瓶发酵的胞外上清酶活为137 U/mL,在此条件下进行3 L发酵罐发酵,最终发酵上清胞外酶活为485.5 U/mL,是未优化启动子的1.76倍。     

耐热β-半乳糖苷酶重组菌WB600/pMA5-bgaB发酵条件的研究

耐热β-半乳糖苷酶相比酵母来源的中温乳糖酶用于低乳糖牛奶的生产具有潜在的优越性。在已将来源于嗜热脂肪芽孢杆菌的耐热β-半乳糖苷酶基因(bgaB)克隆入枯草芽孢杆菌得到重组菌WB600/pMA5-bgaB后,对此重组菌的发酵条件进行了研究。重组菌WB600/pMA5-bgaB在发酵过程中具有良好的遗传稳定性,可溶性淀粉和胰蛋白胨是重组菌生长和酶活表达的适合碳源和氮源。WB600/pMA5-bgaB适宜的摇瓶培养条件为接种量3%～5%,装液量30～50/250 mL(三角瓶),起始pH7.0,摇床转速220r/min。在7L反应器中进行分批发酵,研究表明,pH调控和溶氧控制对提高工程菌发酵产酶具有明显帮助,pH控制在7.0,溶氧控制在50%可提高发酵酶活;补料培养后菌体密度OD_(600)可达到47,酶活达到37.5U/mL,比在初始条件下提高了10倍。     

枯草芽孢杆菌JMUKC2 产肌苷摇瓶发酵培养基的优化

利用单因素试验和正交试验对肌苷生产菌枯草芽孢杆菌JMUKC2的摇瓶发酵培养基进行优化,优化后的最佳发酵培养基配方为葡萄糖140g/L、玉米浆20g/L、酵母膏17g/L、尿素7g/L、硫酸铵20g/L、MgSO4 ·7H2O 1g/L、KH2PO4 7g/L、CaCO3 20g/L。培养基经优化后,生物量比优化前提高了40.67%,肌苷产量比优化前提高了46.57%。     

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。     

重组环糊精葡萄糖基转移酶温控型工程菌的构建及其培养条件的优化

采用聚合酶链式反应（polymerase chain reaction,PCR）法从蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）中扩增了β-环糊精葡萄糖基转移酶（β-cyclodextrin glucanotransferase,β-CGTase）基因,将该基因克隆到pBV220质粒中,转化E.coli DH5α,经氨苄青霉素抗性筛选和酶切验证后,得到能表达β-CGTase的重组大肠杆菌E.coliDH5α/pBVcgt。通过对工程菌产酶条件的优化,得到最佳产酶条件为：OD600 nm值达到1.0、初始培养温度30 ℃、发酵培养基初始pH 8.0、温度梯度诱导39 ℃培养0.5 h,40 ℃培养0.5 h,41 ℃培养1 h,42 ℃培养2 h。酶活力由优化前的445 U/mL提高到956 U/mL,酶活力提高了1.15 倍。温度梯度诱导比直接诱导酶活力提高20%。该酶的克隆表达以及发酵条件的研究表明,该酶能在大肠杆菌原核表达体系中高效表达。     

重组枯草芽孢杆菌PaE菌株的构建及碳代谢阻遏效应研究

通过基因重组的方法,将枯草芽孢杆菌168的α-淀粉酶基因amyE（除掉启动子）整合在Paxo1质粒上,然后将重组表达质粒Paxo1-amyE导入枯草芽孢杆菌168菌株基因组中的半乳糖苷酶基因lacZ位点。通过转化筛选和重组基因分析,获得含有重组α-淀粉酶基因的工程菌株PaE。经过添加4 种不同的碳源发酵实验检测,在外加2 g/100 mL木糖诱导的情况下,重组菌株的α-淀粉酶产量均有增加。而且重组菌株在一定程度上能够克服葡萄糖等还原性糖引起的碳代谢阻遏现象,提高了α-淀粉酶产量。     

1株古细菌海藻糖合成酶系在枯草芽孢杆菌中的诱导表达

来源于古细菌嗜酸硫化叶菌（ S u l f o l o b u s a c i d o c a l d a r i u s ） 的麦芽寡糖基海藻糖合成酶（maltooligosylterhalose synthase,MTSase）和麦芽寡糖基海藻糖水解酶（maltooligosyltrehalose trehalohydrolase,MTHase）联合作用,可以利用淀粉为底物生成海藻糖。本研究构建了6 种枯草芽孢杆菌-大肠杆菌穿梭表达载体,将密码子优化后的MTSase和MTHase编码基因在木糖异构酶基因的启动子及其阻遏蛋白介导下实现了在枯草芽孢杆菌中的功能表达,木糖启动子分别来源于枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、巨大芽孢杆菌（Bacillusmegaterium）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）。在以5 g/L甘油为碳源,24 g/L蛋白胨为氮源时,菌体培养8 h后加入终质量浓度为6 g/L的木糖,37 ℃诱导16 h后重组MTSase、MTHase产生联合作用,海藻糖转化率达到33.57%。实现了MTSase、MTHase在枯草芽孢杆菌中的功能表达。     

助朋基因在Bacillus subtilisWB800中的克隆表达

对源自Bacillus subtilis168的具有纤溶活性的基因序列（WprA）进行克隆,然后将wpra基因克隆到大肠杆菌．枯草杆菌穿悛载体pBE3中,构建表达载体pBE-WprA,将重组载体转化到Bacillus subtilisWB800中,实现了WprA基因在Bacillus subtilisWB800中的表达。结果表明,WprA基因在Bacillus subtilisWB800中的对数生长期和平衡期均获得了表达,且产物被分泌到胞外。     

重组蛋白LuxS诱导表达及纯化条件的优化

目的：优化重组蛋白LuxS诱导表达及纯化条件,提高具有生物活性的重组蛋白LuxS的表达量,为体外合成自诱导物2（autoinducer-2,AI-2）奠定基础。方法：采用单因素试验,优化诱导培养基、诱导温度、诱导前菌体生物量、诱导时间以及异丙基硫代半乳糖苷（isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside,IPTG）的浓度;采用Ni-NTAPurification System对重组蛋白进行纯化,比较Native Elution Buffer的咪唑浓度和pH值对重组蛋白纯化的影响,确定最佳的Native Elution Buffer;对比蛋白与树脂结合时不同缓冲液的纯化效果,选择最优的结合缓冲液。结果：重组蛋白的最佳诱导表达条件为：以LB培养基为诱导培养基,菌液OD600 nm为0.6～0.8,IPTG浓度为0.1 mmol/L,诱导温度为37 ℃,诱导时间为12 h。采用添加3 mol/L NaCl的磷酸盐缓冲液作为蛋白与树脂结合的缓冲液,含500 mmol/L咪唑的Native Elution Buffer（pH 6.5）作为蛋白洗脱液。使用分离获得的LuxS蛋白合成的AI-2生物活性约为阳性对照的6 倍。结论：本研究成功优化了重组蛋白LuxS的诱导表达及纯化条件,获得了具有生物活性的重组蛋白,并成功合成了AI-2。     

β-葡萄糖苷酶的枯草芽孢杆菌表达、酶学性质分析及其在宝藿苷Ⅰ制备中的应用

为获得安全高效的β-葡萄糖苷酶用于生物催化淫羊藿苷水解制备宝藿苷I,通过大肠杆菌-枯草芽孢杆菌穿梭载体pMA5在食品安全菌株枯草芽孢杆菌WB600中异源表达Thermotoga petrophila来源的耐热β-葡萄糖苷酶TpBgl3,研究了所表达重组酶的酶学性质及其水解宝藿苷制备宝藿苷I的工艺条件.结果表明,菌株在3...