木聚糖酶诱导特异性产物生成的机制

木聚糖经酶法制取的高附加值功能低聚糖,是富含半纤维素材料的农业废弃物再生利用的有效增值途径,具有巨大的经济效益和环保意义。目前酶法生产低聚木糖中因特异性功能成分产率低而难以实现大规模工业化生产。解决这一问题亟需探究木聚糖酶如何催化生成特异性低聚木糖产物的分子机制。基于此,探讨了目前针对木聚糖酶与底物在结合方式和催化机理方面的研究,结合木聚糖酶的氨基酸序列和空间结构,综合分析影响木聚糖酶水解底物产生特异性低聚木糖产物的相关机制。     

重组木聚糖酶酶解玉米芯制备低聚木糖

研究了蒸煮法及碱提法对玉米芯木聚糖的提取效果,并利用重组木聚糖酶Xyn A对玉米芯低聚木糖的酶解制备条件进行了优化。对木聚糖得率及酶解产物进行了分析,确定碱提法所得玉米芯木聚糖适宜作为酶解底物制备低聚木糖。优化后得到酶解制备玉米芯低聚木糖的工艺条件:底物浓度0.9%,酶解温度49℃,酶解时间4.5 h,还原糖量可达33.9%。另外,对酶解成分进行分析,结果表明酶解碱提玉米芯木聚糖可产生以木二糖及木三糖为主要成分的低聚木糖。     

链霉菌L10608产木聚糖酶纯化及特异水解底物生成益生元型产物研究

研究对前期筛选的一株产木聚糖酶菌株L10608进行鉴定,判定其为链霉菌。并对该菌株所产木聚糖酶进行纯化得到电泳级纯度木聚糖酶L10608-Xyn11。该酶蛋白质分子量为24 k Da。探究L10608菌株所产木聚糖酶以商品玉米芯木聚糖、商品燕麦木聚糖、自制水不溶性玉米芯木聚糖为底物时的水解特性,结果表明该菌所产木聚糖酶对木三糖有很强的水解作用,以自制水不溶性玉米芯木聚糖为底物水解时效果最为明显,底物中木三糖的含量下降了1.521 mg/m L,产物中木二糖增加了1.635 mg/m L,木糖仅增加了0.180 mg/m L。菌株L10608的酶解产物中低聚木糖的产量远高于木糖,且高产低聚木糖中的主要有效成分木二糖,其水解特异性表明该菌有潜力作为益生元型低聚木糖的生产菌株。     

娄彻氏链霉菌木聚糖酶水解玉米芯高温蒸煮液高效制备低聚木糖

系统考察具有高度催化特异性的娄彻氏链霉菌L10904所产木聚糖酶在工业制备低聚木糖中的应用。以玉米芯高温蒸煮喷爆液为水解底物,通过单因素及Box-Benhnken响应面试验优化低聚木糖的生产工艺。结果显示,最佳酶解条件:反应体系pH 5.3,水解时间7.0 h,加酶量10.0 U/m L,水解温度59℃。较优化前木二、木三糖的还原糖占比提高了32.96%,具有较好的应用前景。     

利用少动鞘氨醇单胞菌酶解制备棉籽壳低聚木糖

本文研究了利用自筛菌株酶法制备棉籽壳低聚木糖的基本工艺。低聚木糖是主要的功能性食品添加剂,棉籽壳是生产低聚木糖的良好来源。因此,如何有效的从棉籽壳中提取低聚木糖成为亟待解决的问题。本研究中通过筛选鉴定(法国梅里埃生物自动识别系统)得到一株新的产内切型木聚糖酶的菌株-少动鞘氨醇单孢菌。通过酶解木聚糖工艺的优化,结果表明:当酶解温度为30℃,酶解8 h,木聚糖酶的浓度15%,底木聚糖浓度为40 g/L时,低聚木糖的得率可达到53.20%,经HPLC分析,酶解野种木二糖和木三糖占低聚木糖总量的48.56%,低聚木糖占总糖的82%以上,以上研究可为工业生产低聚木糖工艺的优化提供依据。     

酶法处理油茶籽壳制备低聚木糖工艺的优化

优化酶解处理油茶籽壳制备低聚木糖的工艺条件。以油茶籽壳为原料,经碱法制备木聚糖粗提液。以所得的木聚糖粗提液为原料,低聚木糖浓度为考核指标,酶解温度、木聚糖酶使用量、酶解时间和木聚糖底物浓度为变量因子,进行单因素试验。在单因素试验基础上,利用响应面法对酶法制备低聚木糖工艺进行优化研究。结果表明,最佳的制备工艺为:酶添加量5%、酶解时间10 h、酶解温度49℃、底物浓度2%。在此优化酶解工艺条件下,测得低聚木糖浓度为11.63 g/L,比未优化前提高4.63 g/L。试验所得到的酶解处理油茶籽壳制备低聚木糖的工艺条件具有实用价值,能为提高利用油料加工副产物油茶籽壳的附加值提供理论依据。     

木聚糖酶在功能性啤酒中的应用

研究了木聚糖酶在功能性啤酒中的应用.结果表明,在啤酒发酵过程中,添加木聚糖酶能够促进啤酒中功能性低聚木糖的生成,其中添加中性细菌木聚糖酶的作用最为明显；同时对中性木聚糖酶的添加时间、添加量和底物进行了研究,在蛋白质休止前(料液温度刚升至50℃),添加量为110 U/g时,大麦啤酒中低聚木糖的产量最高,为0.621 g/L.     

双功能木聚糖酶Xyn2083的异源表达和酶学性质研究

木聚糖酶Xyn2083来源于Clostridium clariflavum,是一种双功能木聚糖酶,包括2个催化结构域GH11、GH10(glycosyl hydrolase families,GH)和一个非催化结构域DockerinΙ。在文中,将该双功能木聚糖酶基因及GH11、GH10这2个结构域的木聚糖酶基因成功在大肠杆菌Rosetta (DE3)中进行异源表达,得到了3个重组木聚糖酶。将纯化后重组酶进行酶学性质分析,结果表明Xyn2083的最适反应温度与p H值分别为60℃、6. 0,且在60℃以下或p H 4. 5～10. 5的范围内有较好的稳定性。水解反应研究表明,Xyn2083中GH11和GH10结构域协同作用于木聚糖底物,将木聚糖水解为木糖和木二糖。     

樟绒枝霉中一种低分子量木聚糖酶的纯化及性质研究

本文研究了樟绒枝霉（Malbranchea cinnamonmea）S168中一种低分子量木聚糖酶（McXyn25）的纯化和酶学性质。采用硫酸铵沉淀和DEAE-52阴离子柱层析两步纯化,得到电泳级纯酶,分子量为25ku。该酶的最适pH为8.0,在pH 4.5¹1.0范围内稳定;最适温度为65℃,在60℃以下具有较高的稳定性。McXyn25表现出严格的底物特异性,在纸浆漂白方面具有较好的应用前景。此外,McXyn25能够水解木聚糖产生低聚木糖,且无木糖产生,说明该酶适合应用于低聚木糖生产。      

功能性甜味剂低聚木糖的研发

选用富含木聚糖的甘蔗渣为原料,利用木聚糖酶对其进行选择性降解制备功能性食品添加剂低聚木糖,并对其性质进行研究。结果表明:木聚糖酶对原料甘蔗渣进行酶解,底物专一性强,产品纯度高,外观质量为乳白色或淡黄色粉末,易溶于水,甜味纯正,风味宜人。产品具有良好的pH稳定性、热稳定性和优良的保存性能,可广泛应用于保健品、食品、饮品领域,特别适用于各种“文明病”患者、婴幼儿、老年人和亚健康人群,社会和经济效益明显。     

N末端改造提高GH11家族木聚糖酶热稳定性的研究进展

木聚糖酶具有重要的工业应用价值,在食品、饲料、造纸等领域有着良好的发展前景。不同应用领域对木聚糖酶的酶学性质具有不同要求,耐热性是木聚糖酶在实际生产过程中最有应用价值的性质之一;因此,许多研究者致力于木聚糖酶耐热性机制的研究。研究发现GH11家族木聚糖酶的热稳定性与其N末端区域密切相关,可以通过N末端改造的策略有效提升GH11家族木聚糖酶的热稳定性。本文主要综述了影响GH11家族木聚糖酶热稳定性的因素、N末端改造提升木聚糖酶热稳定性的技术和方法,并对耐热木聚糖酶的应用前景进行展望,以期为GH11家族木聚糖酶的耐热性研究提供一定的参考。     

Loop结构引入半胱氨酸对木聚糖酶XynASP热稳定性的影响

为了探究Loop结构引入半胱氨酸对GH11家族木聚糖酶热稳定性的影响，以溶糖曲霉（Aspergillus saccharolyticus）JOP 1030-1木聚糖酶XynASP Loop结构为研究对象，通过定点突变技术，将第95位点天冬酰胺（Asn）突变成半胱氨酸（Cys），获得突变体XynN95C，并在大肠杆菌（Escherichia coli）BL21（DE3）中诱导表达。酶学性质分析结果表明，突变体XynN95C最适温度为50 ℃，酶活性半衰期t1/240 ℃为38 min，相比野生型XynASP分别提高了5 ℃、18 min，最适pH从6.0降至5.0。另外，XynN95C的金属离子耐受性较强，经Fe3+处理1 h，相对酶活性为93.9%，较野生型（65.9%）明显提高。由此得出，在Loop结构引入半胱氨酸可有效提高木聚糖酶的热稳定性，这为GH11家族木聚糖酶的热稳定性改造又提供一新思路。     

A152G突变对GH43家族麦氏交替单胞菌木聚糖酶XynZT-2的影响

前期研究发现GH43家族近缘物种相同位点存在天然突变.为了探究保守位点区域的基因突变对酶催化性能的影响,对来源于麦氏交替单胞菌(Alteromonas macleodii)的木聚糖酶XynZT-2利用软件计算、随机突变及天然存在的突变进行分子改造,定点突变第152位丙氨酸为甘氨酸(A152G),将原酶与突变酶基因转化到...     

木聚糖酶的分子改造方法及其工业应用研究现状

木聚糖酶作为一种多酶体系普遍存在各种微生物中,在造纸工业、饲料工业、能源工业以及食品医药等领域的应用价值引起科学界的广泛关注。但由于天然木聚糖酶温度及酸碱性度耐受性差,活性差、表达水平低、生产成本高,严重限制了它的推广和应用。人工改造技术的出现使得天然木聚糖酶在保留其原有优势特性的同时向着更适合社会生产需要的方向转变。从而开辟了更广阔的应用领域,创造出更大的商业价值,推动了社会和人类更大的进步。该文从木聚糖酶的生化特性着手,进而介绍木聚糖酶改良的方法,概述木聚糖酶的主要应用成果。     

竹鼠肠道耐碱性木聚糖酶菌株的筛选及酶学性质研究

为获得良好耐酸碱性的木聚糖酶,以解决木聚糖酶在实际工业中的应用问题。本研究以木聚糖为唯一碳源,从宜宾竹鼠肠道及粪便中,采用刚果红褪色法初筛和DNS法测定木聚糖酶活进行复筛,筛选了1株具有耐碱性木聚糖酶活性的菌株JZF,16S rDNA序列分析,鉴定为蕈状芽孢杆菌（Bacillus mycoides）,对蕈状芽孢杆菌JZF的生长曲线、产酶曲线以及产耐碱性木聚糖酶的酶学性质进行初步的探索。结果显示,该菌株于37 ℃,180 r/min培养48 h酶活达到15.17 U/mL;培养28 h后菌体量达到最大值,72 h后木聚糖酶活力达到最大值为29.65 U/mL,所产木聚糖酶最适合反应温度为50 ℃,最适pH9.0;40~60 ℃,pH8.0~9.0条件下相对酶活能保持在60%以上,金属离子Mn2+与Ca2+对该菌株的木聚糖酶有明显的促进作用,本研究所得菌株所产的木聚糖酶在碱性条件下具备良好的活性,为后续耐碱性木聚糖酶的实际应用研究提供了菌种来源与数据基础。     

豆渣蛋白-植物甾醇纳米颗粒的制备及其性质表征

植物甾醇（Phytosterol,PS）具有多种优秀的生理活性,但较低的水溶性和生物可及性一直阻碍其被广泛应用。该研究以豆渣蛋白（Okara protein,OP）为原料,利用反溶剂法结合高压微射流技术制备了豆渣蛋白-植物甾醇纳米颗粒,并对其性质进行了表征。研究结果表明：高压微射流处理可显著降低OP-PS颗粒的粒径,明显提高PS的包埋率。在120 MPa高压微射流循环处理3次后,OP-PS颗粒的粒径可达到139.28 nm,PS包埋率高达98.63%,水溶重分散性良好。对OP-PS颗粒进行稳定性评估,发现常温贮藏50 d后,甾醇包埋率仍能保持在66.90%左右,且热稳定性明显优于同等条件下制备的大豆分离蛋白-植物甾醇颗粒（SPI-PS）。可能的原因是,OP的游离巯基及二硫键明显高于SPI,高压微射流能诱导蛋白分子内或分子间二硫键的形成与交联,可以有效提高纳米颗粒的稳定性。高压微射流技术制备的OP-PS纳米颗粒具有较高的稳定性和甾醇荷载能力,能够为工业生产水溶性甾醇提供借鉴。     

酶固定化研究进展

由于酶催化的特异性、高效性和温和性,酶的工业化利用一直是酶工程领域的研究热点。酶固定化是酶工程发展的必然趋势。固定化酶已在众多工业生产中发挥越来越重要的作用,围绕酶固定的载体材料开发与固定技术研究进展很快。传统酶固定化主要包括吸附、包埋、结合或化学交联等技术,然而固定化酶的稳定性、牢固性及催化效率等与工业实际应用仍具有很大差距。近年来,随着纳米技术、高分子材料化学、表面化学、蛋白质结构分析及分子生物学等学科的快速发展,新型载体材料和固定化技术不断涌现。以纳米载体材料、纳米磁性材料、金属有机骨架复合材料为代表的新型固定载体以及以定向化学修饰研究为代表的固定化技术取得了显著进展。本文重点对酶固定的纳米载体、金属有机骨架材料以及定向修饰固定技术进行了简要综述,同时对研究前景作了简要展望。     

Functional Characterization of the GH10 and GH11 Xylanases from Streptomyces olivaceoviridis E-86 Provide Insights into the Advantage of GH11 Xylanase in Catalyzing Biomass Degradation

We functionally characterized the GH10 xylanase (SoXyn10A) and the GH11 xylanase (SoXyn11B) derived from the actinomycete Streptomyces olivaceoviridis E-86. Each enzyme exhibited differences in the produced reducing power upon degradation of xylan substrates. SoXyn10A produced higher reducing power than SoXyn11B. Gel filtration of the hydrolysates generated by both enzymes revealed that the original substrate was completely decomposed. Enzyme mixtures of SoXyn10A and SoXyn11B produced the same level of reducing power as SoXyn10A alone. These observations were in good agreement with the composition of the hydrolysis products. The hydrolysis products derived from the incubation of soluble birchwood xylan with a mixture of SoXyn10A and SoXyn11B produced the same products as SoXyn10A alone with similar compositions. Furthermore, the addition of SoXyn10A following SoXyn11B-mediated digestion of xylan produced the same products as SoXyn10A alone with similar compositions. Thus, it was hypothesized that SoXyn10A could degrade xylans to a smaller size than SoXyn11B. In contrast to the soluble xylans as the substrate, the produced reducing power generated by both enzymes was not significantly different when pretreated milled bagasses were used as substrates. Quantification of the pentose content in the milled bagasse residues after the enzyme digestions revealed that SoXyn11B hydrolyzed xylans in pretreated milled bagasses much more efficiently than SoXyn10A. These data suggested that the GH10 xylanases can degrade soluble xylans smaller than the GH11 xylanases. However, the GH11 xylanases may be more efficient at catalyzing xylan degradation in natural environments (e.g. biomass) where xylans interact with celluloses and lignins.     

半理性设计提高甲酸脱氢酶（CbFDH）活力及热稳定性

甲酸脱氢酶(formate dehydrogenase,FDH）是NADH循环再生的最佳酶之一,广泛应用于食品、医药和化工等行业。但是野生型甲酸脱氢酶普遍存在酶活低、催化效率差等缺点,导致产品转化率较低,影响产品的工业化生产。为了获得具有更佳催化性能的甲酸脱氢酶,作者以博伊丁假丝酵母(Candida boidinii）来源的甲酸脱氢酶为模板,利用HOTSPOT WIZARD v3.1进行三维结构模拟预测,构建了P68G、Q197K两个突变体,比酶活较野生型分别提高了11%和33%。这是由于P68G氨基酸残基侧链的苯环被氢取代,减少了甲酸盐底物进入口袋的空间位阻;而Q197K侧链酰胺基突变为胺丁基增强了酶的柔性。然而这两个突变点对甲酸脱氢酶的热稳定性产生了负面影响,因此在I239位引入半胱氨酸突变与C262构成二硫键以提高其热稳定性,最终获得一株热稳定性显著提高,比酶活较野生型提高31%、较I239C提高45%的突变株CbFDH Q197K/I239C。通过半理性预测蛋白质结构提高了甲酸脱氢酶的活力和热稳定性,为高效构建性能稳定、还原力强的甲酸脱氢酶提供了的理论基础。     

茅台酒酿酒极端环境与极端酿酒微生物

茅台酒独特的极端高温制曲、高温堆积发酵、高温厌氧发酵等酿酒环境长期对酿酒微生物进行驯化,各种微生物经过遗传、变异、消长和衍化等微生物群落的演替,促成了酿酒微生态环境中丰富的耐高温、耐高酸和耐高酒度等极端微生物的富集。茅台酒酿造过程中极端酿酒微生物代谢产生多种热稳定性的酶,如淀粉酶、蛋白酶、糖化酶、纤维素酶、葡萄糖甘酶、木聚糖酶、参与氧化还原反应的各种脱氢酶、磷酸烯醇丙酮酸激酶及DNA聚合酶等。各极端酿酒微生物及其代谢产生的酶系在发酵过程产生了茅台酒独特的酒体成分,赋予了茅台酒独特的风格和完美的品质。