大熊猫肠道产果胶酶细菌的多样性及产酶特性

为探究大熊猫肠道微生物与消化的相互关系,利用果胶筛选培养基,从大熊猫新鲜粪便中分离具有产果胶酶活性的细菌,对获得的菌株采用生理生化特征和16S r DNA进行鉴定分类,探讨产果胶酶细菌多样性,并研究菌株的最适生长特性及产酶特性.共分离得到产果胶酶的细菌31株,属于志贺菌属(Shigella)、埃希氏菌属(Escherichia)、克雷伯氏菌属(Klebsilla)3个属,其中最高酶活为334.44 U/m L,最低酶活为15.6 U/m L.PF-4菌株具有最高的酶活,鉴定为肺炎克雷伯氏菌,生长温度范围为16-45℃,生长p H范围是5-8,最适产酶时间为24 h,最适产酶温度为37℃,最适产酶p H为6.结果为研究大熊猫消化系统中微生物果胶酶的来源及性质提供了参考.     

碱性β-聚糖酶产生菌选育及产酶条件优化

从碱性土样中分离到数十株产碱性β聚糖酶类的细菌,经摇瓶反复筛选后,得到一株碱性β聚糖酶产量较高的耐碱性细菌．经初步鉴定,属短小芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｕｓｐｕｍｉｌｕｓ）．其纤维素酶作用的最适ｐＨ为７．６,最适θ为６０℃,木聚糖酶的作用最适ｐＨ为９．０,最适θ为５５℃．该菌的最适生长ｐＨ为８．０,最适产酶θ为２８～３２℃．木聚糖与山梨糖分别是木聚糖酶和纤维素酶的良好诱导物．以麸皮为碳源,产酶的最适浓度为５％．添加尿素和（ＮＨ４）２ＳＯ４为氮源可提高纤维素酶酶活２倍,木聚糖酶酶活１倍．发酵周期为６０ｈ,纤维素酶酶活最高可达１．２１ＩＵｍＬ－１,木聚糖酶酶活可达４３ＩＵｍＬ－１．     

高产脂肪酶菌株的筛选鉴定及酶学、转酯特性

从自然环境中筛选水解酶活高且酶学、转酯特性优良的产脂肪酶菌株,对脂肪酶工业化发酵生产及生物柴油制备的研究具有重要意义.采用罗丹明B平板初筛和摇瓶发酵复筛法,从70份含油脂丰富的样品中筛选产脂肪酶酶活较高的菌株进行16S rRNA鉴定,研究其酶学性质;用大孔树脂固定酶,在无溶剂体系中催化橄榄油制备生物柴油,研究其转酯特性.结果筛选到一株高产脂肪酶的菌株WZ10-3,通过p-NPP法测得其初始酶活为78.68 U/mL,经16S rRNA鉴定属于伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.),与B.stabilis同源性达到99%.该菌在发酵48 h时达到产酶高峰,所产脂肪酶的最适作用温度为50℃,最适作用pH为7.0,70℃下的半衰期可达1 h,pH为7-9时稳定性良好.以大孔树脂NKA-9和HPD600为载体制备的2种固定化脂肪酶,催化橄榄油生产生物柴油的转酯率均可达到97%.综合表明,菌株WZ10-3脂肪酶的初始水解酶活高于大多数野生脂肪酶,热稳定性好且转酯特性优良,有很好的后续研究价值.图7表3参25     

碱性β—聚糖酶产生菌选育及产酶条件优化

从碱性土样中分离到数十株产碱性β－聚糖酶类的细菌经摇瓶反复筛选后,得到一株碱性β－聚产产量较高的耐碱细菌经初步鉴定,属短小芽孢杆菌,其纤维素酶作用的最适ＰＨ为７．６,最适θ为６０℃,木聚糖酶的作用最适ＰＨＪ为９．０,最适θ为５５℃,该菌的最适生长ＰＨ为８．０,最适产酶θ为２８－３２℃,木聚糖与山梨糖分别是木聚糖酶和纤维素酶的良好诱导物,以麸皮为碳源,产酶的最适浓度为５％,添加尿素和（ＮＨ４）２ＳＯ     

短小芽孢杆菌A—30耐碱性木聚糖酶基因的分子生物学研究

采用PCR方法对短小芽孢杆菌A－30菌株的耐碱性木聚糖酶基因进行克隆。在木聚糖选择平板上用刚果红染色法筛选出阳性克隆,提取阳性克隆的重组质粒进行酶切鉴定和测序。该基因在大肠杆菌中表达,过夜培养物胞外、胞内和周质空间的木聚糖酶酶活分别为0．159IUmL^-1、0.322IUmL^-1和0.007IUmL^-1。此木聚糖酶表现出较宽的pH作用范围,最适作用pH7左右,在pH9时仍有60％以上的酶活性。图4参14     

响应面法优化短小芽孢杆菌SCU11发酵产碱性蛋白酶及关键基因转录调控分析

短小芽孢杆菌SCU11是由本实验室分离的野生菌株BA06经过复合诱变得到的高产碱性蛋白酶菌株,其产生的碱性蛋白酶在生物制革领域具有很好的应用前景.为进一步提高菌株的蛋白酶产量以满足工业生产的需求,本研究利用响应面法优化菌株产蛋白酶的发酵培养条件.在前期单因素实验的基础上,通过Plackett-Burman实验设计、最陡爬坡实验、中心组合实验设计和响应面分析法,确定了当黄豆粉浓度为53.3 g/L,温度为28℃时,蛋白酶活有理论最大值8 884 U/m L,摇瓶实验验证酶活为8 768 U/m L,达到理论预测值的98.7%,比优化前酶活提高了1倍.为了解优化的发酵条件使蛋白酶产量提高的原因,对短小芽孢杆菌蛋白酶基因及相关调控基因的表达情况进行荧光定量PCR分析,结果显示,优化后5种蛋白酶基因的表达量上调,1种表达量下调;5种蛋白酶相关调控基因的表达量增加,2种基因表达量降低.推测是优化后正调控基因表达量的增加以及负调控基因表达量的降低,促进了短小芽孢杆菌胞外蛋白酶基因转录水平的提高,导致胞外蛋白酶产量增加.本研究采用响应面法优化发酵条件使短小芽孢杆菌SCU11蛋白酶产量提高了1倍,并为阐明其表达调控机制奠定了基础.(图3表7参24)     

纤维素酶产生菌HS-F9的筛选鉴定和产酶条件优化

为了选育高产纤维素酶菌株,通过刚果红鉴别培养基以及滤纸条崩解实验测定,从牛粪堆肥中筛选到一株产纤维素酶的真菌HS-F9,根据菌株形态特性和18SrRNA基因序列分析,初步鉴定该菌为绿色木霉(Trichoderma viride).利用液体发酵培养产生纤维素酶,研究了碳源、氮源、培养时间、培养温度、培养基起始pH、接种量对菌株HS-F9产酶的影响.结果表明:产EG、CBH和FPA的最适碳源均为CMC-Na;EG和CBH在以蛋白胨为唯一氮源时酶活最高,FPase则在以黄豆粉为唯一氮源时酶活最高;产生EG、CBH和FPA的最适温度分别为30℃、30℃、33℃;最适起始pH为3.0、3.0和4.0;EG和FPase的最适接种量为2%,CBH最适接种量达到了8%;培养时间均以5～6d为宜.在最适条件下培养,该菌株EG、CBH和FPase的酶活分别达到了5275.3U/mL、8502.1U/mL和3619.1U/mL,是未优化前的1.42、1.35和1.32倍.图6表2参23     

β-甘露聚糖酶基因在枯草芽孢杆菌中的克隆及表达

从Bacillus subtilis JNA 3-10中克隆出β-甘露聚糖酶基因成熟肽链编码序列manA1和含信号肽的β-甘露聚糖酶基因manA2,在B.subtilis 168中克隆表达,分别筛选获得高效分泌表达β-甘露聚糖酶的重组菌株BPM1001(pMA5-manA1/B.subtilis 168)和BPM1002(pMA5-manA2/B.subtilis 168),结果表明菌株BPM1002总酶活力是菌株BPM1001的9.65倍,是原始菌株的13.1倍.在基因manA2下游引入His序列克隆出β-甘露聚糖酶基因manA3,获得枯草芽孢杆菌168重组菌株BPM1003.采用Ni-NTA柱纯化重组菌株BPM1003分泌表达的β-甘露聚糖酶,并研究其酶学性质,该酶促反应的最适pH为6.5,最适温度为65℃,在37℃条件下保存一个月酶活力依然保留有77.8%.5 L发酵罐放大实验结果表明魔芋粉对于产β-甘露聚糖酶具有明显的诱导作用,酶活力最高可达2 748.82 U/mL.图9表3参19     

一株产木聚糖酶的耐冷皮壳正青霉菌鉴定与酶谱分析

从青海冻土中分离得到1株产木聚糖酶的青霉菌QH11,通过菌落特征观察、显微特征观察和18S rDNA同源性序列分析,鉴定该菌为皮壳正青霉,其最适生长温度为20℃.该菌以玉米芯水不溶木聚糖为碳源,于20℃摇瓶培养,d 4木聚糖酶达到高峰,酶活为28.13 U/mL,比酶活为9.73 U/mg,粗酶液的最适温度为47.5℃.SDS-PAGE和酶谱分析表明,该菌可产生3种木聚糖酶,其亚基相埘分子质量(Mr)分别为20.5×103、23.0×103和35.0×103.图6参15     

类弹性蛋白多肽长度对不溶活性ELPs-木聚糖酶聚集体酶学性质的影响

为了系统研究ELPs的长度对不溶活性ELPs-木聚糖酶聚集体(IAEXA)的影响,构建带有木聚糖酶与不同长度ELPs融合基因的克隆及表达载体,经表达、纯化得到不同长度ELPs与木聚糖酶的不溶活性聚集体,并考察其酶学性质.结果表明:所有IAEXA的最适温度均为70℃,比未连接ELPs的自由木聚糖酶提高了20℃,其最适反应p H均为7.0,比自由酶提高了1个p H单位,且在p H为8-9时仍保持80%以上活力,其耐碱能力也有较大提升.其中,由40个重复ELPs形成的IAEXA热稳定性最好,80个重复的ELPs的p H稳定性最好,其重复使用性也最佳,而60个重复的ELPs形成的IAEXA与底物的亲和性最佳.因此,较长ELPs有助于提高IAEXA的催化效率及重复使用率,拓展其应用范围.     

产碱性果胶酶的枯草芽孢杆菌ZGL14原生质体制备与再生条件

原生质体融合技术是一种重要的微生物育种方法.以能产碱性果胶酶的枯草芽孢杆菌ZGL14为出发菌株,探讨影响其原生质体制备和再生的主要因素.通过研究菌龄、溶菌酶浓度、酶解时间、酶解温度、渗透压稳定剂的p H值、再生培养基类型和培养方式等对枯草芽孢杆菌ZGL14原生质体制备与再生的影响,确定其最优化条件.结果显示:枯草芽孢杆菌ZGL14原生质体制备的最优条件为菌龄9 h,溶菌酶浓度0.2 mg/m L,酶解时间10 min,酶解温度32℃,渗透压稳定剂的p H值7.0.在此条件下,枯草芽孢杆菌ZGL14原生质体的形成率为98%,再生率达30%.枯草芽孢杆菌ZGL14原生质体再生培养基以琥珀酸钠作为渗透压稳定剂并结合Ca~(2+)再生效果较好,再生方式以单层培养较好.本研究获得了枯草芽孢杆菌ZGL14原生质体制备和再生的最佳条件,可为实现其融合育种提供技术支持.     

产纤维素酶菌株的选育分析及发酵工艺优化

对实验室6株产纤维素酶菌株进行酶活特性研究.首先通过观察纤维素平板的酶溶解透明圈大小进行初步分析,比较6株菌种子发酵液中纤维素酶含量.再根据不同种纤维素酶作用的底物化学键的不同,分别测定菌株的滤纸酶活(FPA)、纤维素内切葡聚糖酶(CMCase)活、纤维素外切葡聚糖酶(CBH)活和β-葡萄糖苷酶酶活,发现菌株中黑曲霉的各产酶指标均高于其它菌株.根据Box-Behnken原理对黑曲霉发酵工艺进行优化设计,得到最适碳源稻草粉含量9.47 g.L-1、麸皮含量49.33 g.L-1,氮源中(NH4)2SO4含量为2.0 g.L-1,发酵后黑曲霉产生的滤纸酶活力达到76.72 U.mL-1,比优化前酶活力提高88.69%.     

一株碱性果胶酶高产细菌的分离、系统发育分析和产酶条件的初步优化

从腐烂的苹果表皮筛选到一株碱性果胶酶的高产菌株,命名为WSHB04-02.分离菌株为革兰氏阳性细菌,有芽孢,菌落颜色为乳白色.分离菌株WSHB04-02的16SrDNA全序列分析表明,该菌株与Bacillussubtilus具有99%的相似性,并与其他13株产碱性果胶酶菌株的16SrDNA结果进行同源性分析,并构建系统发育树.发现菌株WSHB04-02在不含果胶类物质与Mg2 的培养基上能高产碱性果胶酶,在优化的培养条件下,碱性果胶酶的酶活达到34U/mL,在国内还未见报道.图6表2参15     

一种田头菇属真菌新记录种的生物学与产酶特性

田头菇是重要的经济食用菌类型,目前我国报道种仅有10个.为驯化栽培和开发利用新的田头菇属食用菌种质资源,以采集自北京延庆的我国新记录种菌核田头菇(Agrocybe tuberosa)GSM-12菌株为材料,研究了菌丝生长的最适碳源、氮源、C/N比、最适温度、最适pH值等生物学特性,以及菌丝体液体发酵产漆酶、蛋白酶、植酸酶和核糖核酸酶的特性.结果显示,菌丝生长的最适碳源为蔗糖,最适氮源为黄豆粉,最适C/N比为20/1-30/1,最适温度为24℃,最适pH为7.0.产酶特性研究显示,GSM-12菌株具有漆酶、植酸酶和核糖核酸酶活性,菌丝体中酶活较高,分别为(77.28±10.44)U/mg、(61.01±2.71)U/mg和(21.13±0.60)U/mg.本研究表明菌株GSM-12可以利用常规营养元素实现营养生长,同时菌丝体液体发酵具有良好的产酶特性.     

黑曲霉耐热木聚糖酶XYNB在毕赤酵母中的高效表达

高比活木聚糖酶的高效表达是进一步提高木聚糖酶发酵效价、降低生产成本的有效途径.将黑曲霉木聚糖酶基因XynB(不含信号肽)克隆到分泌型表达载体pPIC9K上,线性化后电击转化巴斯德毕赤酵母GS115,G418和PCR鉴定的阳性转化子经0.5%甲醇、在28℃诱导表达.SDS-PAGE分析表明,该蛋白相对分子质量为20×103左右.优化的诱导表达条件为,每隔12 h添加0.5%的甲醇,发酵5 d后,比活达4 757 U/mg;其最适温度为55℃,最适pH为5.0,80℃处理30min后仍有74%的残余酶活.     

一种白腐真菌的分离、鉴定、培养及产漆酶条件

白腐真菌是一类降解木质素使木材形成白色腐朽的担子菌,往往具有高产胞外漆酶的活性.从北京农学院校园内分离到一株高温型、高产漆酶白腐真菌菌株,编号为BUA-01.结合形态学特征与ITS序列分析,确定其分类学地位;进一步研究其菌丝生长的最适碳源、氮源、碳氮比(C/N)、生长因子、最适温度和最适p H值;利用不同浓度Cu~(2+)(Cu SO4)的诱导,探讨液体发酵条件下对胞外漆酶产量的影响;通过向发酵液中加入3种偶氮染料(依文思蓝、甲基橙和铬黑T),研究菌株对染料的降解效果.结果表明,该菌株与毛栓菌(Trametes hirsuta)的同源性最高,为100%,遗传距离为0,确定BUA-01菌株为栓菌属(Trametes)真菌.菌丝体生长的最适碳源为淀粉,最适氮源为黄豆粉、酵母浸粉,最适C/N值为40/1和10/1,最适温度为37℃,最适p H为6.0-7.0,供试生长因子对菌丝生长无显著促进作用.0.25m mol/L的Cu~(2+)对胞外漆酶产量有极显著的促进作用,在96 h时,发酵液的活性达到最高,为1081.33±6.3 U/m L,是对照组的26倍.BUA-01菌株对偶氮染料降解效果显著,12 h对依文思蓝、甲基橙和铬黑T的脱色率分别为93.31%±0.16%、92.37%±0.42%和79.25%±0.64%.本研究表明菌株BUA-01在产胞外漆酶和染料降解方面具有潜在应用价值.     

一株产酸性α-淀粉酶菌株的筛选、纯化及酶学性质

从南宁酒厂附近土壤中筛选到一株产淀粉酶的野生菌株GXBA-4,经革兰氏染色、芽孢染色以及16SrDNA鉴定,初步确定为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefacien).将该菌株发酵液经过硫酸铵沉淀和凝胶过滤纯化出一种α-淀粉酶,该酶相对分子质量约为57×103;反应最适温度为40~45℃,适应温度范围广,30℃时仍具有80%以上的相对活力;最适pH为5.0,为低温酸性淀粉酶.该酶水解可溶性淀粉的产物,经HPLC检测主要是以葡萄糖,麦芽糖以及麦芽三糖为主的低聚糖,分别以α-环糊精、β-环糊精、可溶性淀粉、玉米生淀粉为底物,还原糖产物比为0:0:99:3.4,表明该酶为典型的α-淀粉酶.     

疏棉状嗜热丝孢菌Thermomyces lanuginosus YNUCC4154耐碱热稳定木聚糖酶的特性及其产生菌的系统发育分析

从云南洱源县热泉中分离到一株产木聚糖酶嗜热真菌Thermomyces lanuginosus YNUCC4154．对其28S rDNA的5‘端约900bp的片段进行了扩增和测序，并与GenBank中最相似的12个分类单位进行了比较，邻近接合法构建的系统发育树显示T.lanuginosus YNUCC4154与几个产木聚糖酶的嗜热真菌关系较近．在30L全自动发酵罐中55℃发酵50h后，木聚糖酶酶活达1032 U mL^-1．该木聚糖酶最适反应温度为73℃，最适pH为6，5，在10-67℃和pH3～12时比较稳定，表明这是一种热稳定耐碱木聚糖酶，在造纸工业中具有良好的应用前景．图7表1参24     

一株多菌灵降解菌NY97-1的分子鉴定及GFP标记

用PCR方法扩增的多菌灵降解菌NY97-1的16SrDNA片段经TA克隆后,进行序列测定和BLAST同源序列比较分析,确定了其分类地位为短小芽孢杆菌(Bacilluspumilus,B.p).经BamHⅠ酶切的启动子探针载体pUC19-gfp与NY97-1基因组DNA的Sau3AⅠ酶切片段酶连,酶连产物转化E.coliDH5a,建立B.p的启动子基因文库.挑选其中的两个强阳性克隆,亚克隆来自短小芽孢杆菌总基因组的启动子活性片段F4、F5,构建大肠杆菌-短小芽孢杆菌穿梭表达载体pNW33N-F4-gfp、pNW33N-F5-gfp.通过电转化得到gfp在B.p中的两株标记菌株.在荧光显微镜下,观察到了明亮的绿色荧光,证明活性片段F4、F5均具有组成型启动子的功能,实现了gfp基因在B.p中组成型表达,且遗传稳定,为今后研究多菌灵降解菌B.p在自然环境中的定殖、分布及动态变化打下了基础.图3表2参20     

产碱杆菌DN25中降氰酶的分离纯化及生化特性

以一株可降氰的产碱杆菌DN25为酶来源,通过超滤、30 mg/mL硫酸鱼精蛋白沉淀、30%～70%硫酸铵盐析和Phenyl-Toyopearl 650M疏水层析等步骤,获得比活力为44 U/mg的纯化酶制剂.在确定酶浓度、反应时间等氰降解活力测定条件后开展酶学性质研究,试图为将来氰降解代谢机理的深入研究和菌株的基因工程改造提供理论基础.研究结果表明,此纯化酶催化氰化物水解的最适pH值为8.0,最适温度为30℃.该酶在pH 7.0～8.0区域稳定,而在pH>9时会很快失活;在30℃保存10 h,酶活力保持稳定,高于60℃,酶快速失活.加入甘氨酸稳定剂,在60℃下保存20 min酶活仍可保留19.6%.酶促反应动力学符合米氏双曲线方程,测得米氏常数Km为3.11 mmol/L,最大反应速率Vmax为0.23 mmolL-1min-1.