苹果酵素混菌发酵工艺优化

该研究以费比恩塞伯林德纳氏酵母(Cyberlindnera fabianii)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、戊糖乳植物杆菌(Lactiplantibacillus pentosus)、肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)为发酵菌种制备苹果酵素,研究不同菌种组合发酵对苹果酵素可溶性固形物、pH、总酸、还原力、超氧化歧化酶(SOD)活性和感官评分的影响,并采用单因素和响应面试验对苹果酵素酵母菌发酵阶段和乳酸菌发酵阶段的工艺进行优化。结果表明,多菌种发酵苹果酵素酵母菌发酵阶段最佳工艺条件为费比恩塞伯林德纳氏酵母∶酿酒酵母1∶0.2,接种量3.3%,发酵温度23℃,初始pH4.7,乳酸菌发酵阶段最佳工艺条件为戊糖乳植物杆菌∶肠膜明串珠菌1∶1,接种量5.2%,发酵温度33℃,初始pH 5.1,在此优化条件下,多菌种发酵苹果酵素的感官评分为9.82,SOD活性为55.83 U/m L、总酸含量为4.96 g/L、还原力为6.83、可溶性固形物含量3.14°Bx、p H为2.96。该研究为苹果酵素产品工业化产生提供了理论依据。

环保酵素及其环保应用研究进展

为研究环保酵素在环境保护中的应用效果,对环保酵素制备、生产机制及环保应用和存在的争议进行综述和分析。各种水果、蔬菜废弃物制备过程微生物菌种多样,环保酵素液中富含淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等活性成分,乙酸含量高,pH值普遍较低;环保酵素对于较低浓度污水处理效果不显著,但对于高污染浓度废水如填埋场渗滤液、含油废水等有一定优势;对污泥具有增溶作用,可加速固体废物的降解,也促进堆肥快速腐熟;作为土壤改良剂对油污污染土壤修复效果最佳,可促进植物生长。

产环糊精葡萄糖基转移酶的菌株选育及酶分子改造研究进展

环糊精(cyclodextrin,CD)因其内疏水外亲水的特殊结构被广泛运用,而酶法制备CD是常用方法,主要应用环糊精葡萄糖基转移酶(cyclodextrin glycosyltransferase,CGT酶)。该文对产CGT酶的菌株选育和酶分子改造这两方面进行综述,重点讨论提升酶表达量的4种异源表达常用优化策略:产酶条件优化、信号肽选择、启动子优化、密码子优化,以及定点突变、定点饱和突变、易错PCR这3种常用的酶分子改造方法对酶相关特性的影响。

大曲中产阿魏酸酯酶菌株的筛选及其特性分析

目的从浓香型白酒大曲中分离筛选出一株产阿魏酸酯酶的菌株。方法将大曲样品中筛选出的11株菌进行划线纯化培养,进一步挑选出产阿魏酸酯酶酶活较强的菌株并鉴定,分析其安全性及生物学特性,最后对发酵产酶条件进行优化。结果得到一株产阿魏酸酯酶酶活较强的菌株为L-7,经鉴定为屎肠球菌(Enterococcus faecium)。经毒力基因检测、有害代谢产物实验结果均为阴性;生物学特性研究实验结果为:在16 h时生物量达到最大,耐最低pH为4,最高为11,NaCl质量分数为8%的条件下仍能生长,耐受最高的乙醇体积分数为13%;具有较好的安全性且有耐乙醇、耐盐、广泛的pH耐受性等优良性能。通过发酵产酶条件优化,该菌株产阿魏酸酯酶最佳发酵条件为:接种量为6%体积分数、培养温度32℃、转速160r/min、培养时间96 h;此时该菌株产阿魏酸酯酶的酶活为(44.68±0.05)U/L,较优化前提高了57.05%。结论本研究结果可为产阿魏酸酯酶的菌株筛选提供参考,且筛选所得屎肠球菌在提高浓香型白酒及其他发酵食品中阿魏酸含量及风味具有应用潜力。

淀粉液化芽孢杆菌BS5582产蛋白酶的发酵条件优化、酶学性质分析及其在牛皮脱毛中的应用

该研究旨在优化1株高产蛋白酶淀粉液化芽孢杆菌BS5582的产酶条件,分析其酶学性质,并考察其在牛皮脱毛工艺中的应用效果。结果表明,BS5582菌株的较优产酶培养基组成为(g/L):玉米粉50.0,豆饼粉40.0,Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O 6.0,KH_(2)PO_(4)3.0,MgSO_(4)1.8,CaCl_(2)0.75;培养基初始pH 6;较优发酵条件为:发酵温度35℃,接种量10%,装液量15 mL。在较优条件下,该菌株产蛋白酶活力达到(5270.59±19.61)U/mL,是优化前的21倍。BS5582菌株所产蛋白酶的最适温度和最适pH值分别为40℃和8.5,Mn^(2+)对酶有明显激活作用,而Fe^(2+)、Fe^(3+)和苯甲基磺酰氟对酶活力有显著抑制作用。将该酶应用于牛皮脱毛,发现其具有良好的牛皮脱毛能力且胶原损伤小。相比于传统灰碱法脱毛,该蛋白酶脱毛后牛皮毛孔中无发根残留,毛发完整脱落,脱毛废水的污染指标总固体悬浮物、化学需氧量和五日生化需氧量值分别比化学脱毛法降低约87%、39%和45%,这说明BS5582菌株产蛋白酶具有潜在的清洁脱毛应用价值。

宏基因组来源高活性酯酶的鉴定及其酶学性质表征

土壤中大量的非培养微生物是新酶发现的重要资源。该研究利用功能宏基因组学策略筛选获得高活性酯酶,并对其进行鉴定分析。采用三丁酸甘油酯平板法对土壤微生物宏基因组文库中具有酯酶活性的克隆进行筛选,获得高活性的阳性克隆,通过生物信息学分析和生化实验对酯酶的酶学性质进行研究表征。获得一个比活力高达(3 957±3) U/mg的酯酶AesZF899,该酯酶为不含信号肽的酯酶第四家族胞内酯酶,蛋白大小34 kDa,与来自Afipia sp.P52-10中未表征的α/β水解酶(GenBank登录号为WP_034470467.1)一致性达76.43%。AesZF899的最佳底物为对硝基苯乙酸酯,酶反应的最适pH值和最适温度分别是9.0和40℃。AesZF899在30℃温育8 h后仍可保持初始活性,在35、40℃分别温育7和4 h后仍可保持50%的活性,在反应温度大于80℃后酶活性丧失。终浓度10 mmol/L的Fe3+可以增强酶活性,而终浓度10 mmol/L的Na+、Li+和Mg2+有较强的抑制作用。体积分数为1%二甲基亚砜可以增强酶活性,异戊醇也对酶活性有一定的促进作用。

裂解多糖单加氧酶的研究进展

多糖类化合物在自然界中广泛存在,但目前针对多糖类底物的酶解效果并不理想。裂解多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenase,LPMO)是一种新型的多糖降解酶,其能够以氧化方式打开纤维素中的糖苷键使其出现更多的酶解位点,从而在降解纤维素等多糖类物质中发挥着巨大优势。该文从LPMO的分类、结构、活性测定方法、异源表达及其在食品、饲料等领域的应用等方面进行了介绍,以期为该酶的推广应用提供帮助。

高产果糖基转移酶的黑曲霉全细胞固定化条件优化

采用包埋法固定化高产果糖基转移酶的黑曲霉全细胞,以海藻酸钠-壳聚糖为载体,分别通过单因素和正交试验优化,获得最佳固定化条件。单因素优化试验结果表明:海藻酸钠最适浓度为2%,菌体包埋量最适为150 g·L^(−1),壳聚糖和CaCl_(2)最适浓度均为4%。正交试验结果表明:海藻酸钠浓度为3%,菌体包埋量为200 g·L^(−1),壳聚糖浓度5%,CaCl_(2)浓度为3%时,酶活回收率可达到最佳的74.7%。验证试验表明该固定化细胞连续进行7个批次合成低聚果糖的催化,仍有96.85%的残余活力,具备很好的应用潜力,为合成低聚果糖提供了新的技术路线。

四种过氧化物酶体同工酶在毕赤酵母甲醇代谢中的作用研究

利用毕赤酵母进行甲醇生物转化具有广泛的应用前景。为了深入了解该酵母甲醇代谢机理,该文以甲醇利用途径的4个过氧化物酶体同工酶为研究对象展开研究,分别为D-核酮糖-5-磷酸-3-表异构酶2(D-ribulose-5-phosphate 3-epimerase,Rpe1-2),核糖-5-磷酸异构酶2(ribose-5-phosphate isomerase,Rki1-2),转醛醇酶2(transaldolase,Tal1-2),果糖-1,6-二磷酸醛缩酶2(fructose-1,6-bisphosphate aldolase,Fba1-2)。在验证其参与甲醇代谢的基础上,分别对4个酶基因进行单敲除、四敲除,并在四敲除菌中分别进行细胞质同工酶及过氧化物酶体同工酶的回补实验。结果表明4敲除菌在甲醇培养基中受到严重的生长抑制。而单敲除菌中,Fba1-2的缺失对菌株在甲醇培养基中的生长表型影响最大;同时,回补Fba1-2也能最大程度地恢复4敲除菌株的生物量。综上,Fba1-2是甲醇同化途径中的关键酶,且同化途径的过氧化物酶体区室化对甲醇代谢途径至关重要。此外,景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(sedoheptulose-1,7-bisphosphatase,Shb17)基因单敲除菌和TAL1-2基因单敲除菌的表型对比结果表明,更改的卡尔文循环是甲醇代谢中木酮糖-5-磷酸(xylulose 5-phosphate,XU5P)再生的主要途径。该研究可为后续优化毕赤酵母甲醇利用途径提供理论依据。

基于活细胞仪优化毕赤酵母发酵生产植酸酶研究

为了进一步提高毕赤酵母发酵生产植酸酶的产量和原材料利用率,该文在毕赤酵母生产植酸酶过程中引入在线活细胞传感仪,在验证电容值与活菌浓度呈良好线性相关的基础上,通过在线活细胞仪反映的电容值、电导率值并结合氧消耗速率研究了营养盐添加量和诱导阶段甲醇流加速率对植酸酶产量的影响。结果表明,在营养盐添加量75%、甲醇最大流加速率1∶10(占空比)的工艺条件下,发酵终点植酸酶的最大酶活力和总酶活力分别达到16900 U/mL和853.39×10^(6) U,比优化前提高了29.8%和42.6%。

沙棘酵素发酵过程中主要酚类化合物含量及其抑菌活性变化

为了解沙棘发酵过程中主要酚类化合物含量变化及其对抑菌活性的影响,以沙棘为原料制备酵素,采用高效液相色谱(HPLC)法分析不同发酵阶段沙棘酵素中酚类化合物含量,对结果进行主成分分析(PCA)和聚类分析(CA),并探讨沙棘酵素对肠道致病菌的体外抑制作用及酚类化合物与抑菌作用的相关性。结果表明,在沙棘发酵过程中共检出没食子酸、儿茶素、表儿茶素、阿魏酸、金丝桃苷、根皮苷、槲皮素7种酚类化合物,除金丝桃苷含量呈持续下降变化外,其他酚类化合物总体均呈上升趋势,并均在发酵第60天时达到最高,其中儿茶素和阿魏酸的含量分别达到(12.09±0.36)mg/L和(8.59±0.19)mg/L。基于酚类化合物PCA将沙棘发酵过程分为3个阶段:5~10 d、15~20 d、30~60 d。沙棘酵素对乙型副伤寒沙门菌(Salmonella)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)在发酵第60天时抑菌圈直径分别为(18.79±0.37)mm和(30.69±0.40)mm。相关性分析结果表明,槲皮素与沙棘酵素对4种致病菌抑制作用均呈极显著正相关(P<0.01)。

青芒果-木瓜混合果皮酵素发酵工艺优化及其抗氧化活性

以植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)为发酵菌株,制备青芒果-木瓜混合果皮酵素。在单因素试验基础上,利用响应面法优化其发酵工艺条件。并通过考察1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)、羟基自由基清除率和超氧化物歧化酶(SOD)活力评价其抗氧化性。结果表明,青芒果-木瓜混合果皮酵素最佳发酵工艺条件为发酵温度36℃、发酵时间60 h、菌种添加量5%、青芒果皮占比80%。在此优化条件下,酵素的ABTS、DPPH、羟基自由基清除率分别为92.42%、45.49%、69.85%,SOD活力为3699.87 U/mL、总酚含量为4.09 mg/mL、总黄酮含量为5.10 mg/mL、维生素C含量为2.40 mg/mL。结果显示,青芒果-木瓜混合果皮酵素具有良好的抗氧化活性。

一株高产淀粉酶魏斯氏菌产酶条件优化

淀粉酶广泛存在于动物、植物、微生物中,魏斯氏菌具有高产淀粉酶的能力,本研究拟从实验室前期分离的3株魏斯氏菌中通过淀粉圈水解法筛选出一株高产淀粉酶的菌株W.confusa C13,测定其基本生物学特征,并通过单因素试验、PB试验、半陡爬坡试验和响应面对菌株的产酶条件进行优化.研究确定了碳源比例、pH、接种量是影响菌株产淀粉酶活力最显著的三个因素(P<0.05),通过响应面得到最佳酶条件为脱脂奶粉:蔗糖为4.76∶1、pH 8.07、接种量5.79%、豆粕:酵母粉为3∶1、NaCl浓度为3%、发酵温度35℃、发酵时间24 h.在该条件下淀粉酶活力可达105.48 U/mL,比未优化酶活提升了103.43%,优化效果显著(P<0.05),且在该条件下模型预测值和真实值基本吻合(相对误差为3.5%),为乳酸菌所产的淀粉酶的开发和利用提供了新的研究思路.

解淀粉芽孢杆菌BA-2原生质体的制备及纤维素酶高产突变菌株筛选

目的确认解淀粉芽孢杆菌BA-2(Bacillus amyloliquefaciens BA-2)原生质体制备的最佳条件,并对其菌株进行复合诱变筛选获得耐高温性状产纤维素酶菌株。方法通过探究菌龄、溶菌酶浓度、酶解时间、酶解温度、渗透压稳定剂的pH、再生培养基类型和培养方式等考察原生质体制备与再生条件的影响因素,确定其最优条件。并用紫外线对原生质体进行诱变,获得的再生突变菌株作为出发菌株进行后续诱变处理,采用化学诱变剂硫酸二乙酯处理菌株,设置培养温度梯度筛选菌株。结果解淀粉芽孢杆菌BA-2原生质体制备的最优条件为菌龄8 h,溶菌酶质量浓度1.5 mg/mL,酶解时间65 min,酶解温度37℃,渗透压稳定剂pH 6.5。在此条件下,解淀粉芽孢杆菌原生质体的形成率为98.85%±0.26%,再生率为57.39%±0.76%。经过复合诱变获得突变菌株BA-DES4在培养温度55℃下酶活达到(76.58±1.19)U/mL,滤纸酶活较出发菌株BA-2提高24.5%。结论本研究获得了解淀粉芽孢杆菌BA-2原生质体制备的最佳条件,并通过复合诱变筛选获得耐高温性状产纤维素酶菌株BA-DES4,该菌株稳定性强、适应性好,具有开发成为工业化生产纤维素酶的微生物潜力,突变菌株产酶条件有待进一步研究,以满足于工业化生产的需求。

芽孢杆菌B55产羧甲基纤维素酶的培养优化研究

芽孢杆菌来源的纤维素酶具有耐热耐碱等优良催化特性,故而受到了广泛关注。本研究利用筛选的芽孢杆菌B55发酵生产羧甲基纤维素酶,在确定碳源、氮源、金属盐、羧甲基纤维素添加量、接种量等对菌株产酶影响的基础上,进行正交试验优化以确定最佳发酵培养工艺。研究结果表明:最佳培养工艺的配方为30 g/L甘油、5 g/L葡萄糖、3 g/L大豆蛋白胨、16 g/L酵母浸粉、4 g/L羧甲基纤维素、3 g/L磷酸氢二钾,3 g/L磷酸二氢钠,pH 7.0,在4%(V/V)接种量、培养温度32℃的条件下,发酵48 h获得最大酶活力401.34 U/mL,具备规模生产的应用潜力。

红曲霉产色素的液态发酵条件优化

目的:通过对液态发酵培养基成分和发酵条件进行优化,提高红曲菌株JTM-1产红曲色素的能力。方法:以分离自红曲米中的一株红曲霉菌JTM-1为实验菌株,采用单因素实验法和正交实验法,优化菌株JTM-1液态发酵培养基。在此基础上,对发酵起始pH、接种量、装液量和发酵温度等条件进行优化。结果:优化得到的最佳培养基条件为大米粉50 g/L,蛋白胨14 g/L,KCl 0.5 g/L,K2HPO41 g/L,MgSO4·7H2O 0.25 g/L。最佳发酵条件为发酵起始pH 3.0,接种量8%,装液量25 mL/250 mL,发酵温度28℃。在此发酵条件下,发酵液中红色价和黄色价达到最大值,分别为29.68 AU/mL和31.95 AU/mL。结论:建立了菌株JTM-1最佳液态发酵培养基和发酵条件,为红曲色素的大规模生产提供了一定的技术支撑。

非核糖体肽合成酶体系设计和改造研究进展

自然界中,微生物合成肽类化合物一般通过核糖体途径合成核糖体肽,而非核糖体肽(nonribosomal peptide,NP)是一类不通过核糖体途径、由非核糖体肽合成酶(nonribosomal peptide synthetase,NRPS)催化合成的肽类化合物。非核糖体肽合成酶是一种模块化、线性化组装的酶,以类似流水装配线的方式发挥作用。它们产生的次生代谢物多肽通常具有非常复杂的结构,其中有许多是具有重要药理意义的天然产物。NRPS的模块化性质导致其可以通过模块重组实现产物多样化,基于这个发现,科学家们对其进行了深入研究,以期通过人为改造和重构等方式产生更多更有价值的产物。该文集中介绍近年来通过NRPS人工改造和重组等方式生产多肽的研究,为未来发现和生产新的生物活性化合物提供思路。

重组亚胺还原酶工程菌快速高密度发酵研究

通过快速高密度发酵培养,以重组亚胺还原酶大肠杆菌工程菌的菌体生物量及酶活力作为评价标准,利用低成本的发酵培养基,在短时间内获得菌体的最大生物量和最佳酶活力。采用2 L发酵体系,对该工程菌的接种量和诱导条件进行优化。结果表明,该菌株的快速高密度发酵最佳接种量为10%,当生物量OD_(600)值达到12时,发酵体系降温至20℃,加入0.4 mmol/L异丙基-β-D-硫代半乳糖苷,为最佳诱导条件,并以此条件进行20 L快速高密度发酵,诱导12 h酶活力最高,为4.56 U/g。该研究为进一步放大发酵体系以实现亚胺还原酶工业化快速高产量制备的生产奠定基础。

β-葡萄糖苷酶产生菌的筛选鉴定及其粗酶液酶学性质研究

该研究从原始森林腐木的土壤中取样,筛选产β-葡萄糖苷酶菌株,对其产β-葡萄糖苷酶能力进行测定,并对高产菌株进行形态特征、分子生物学鉴定及酶学性质研究。结果表明,筛选得到13株产β-葡萄糖苷酶菌株,复筛得到1株高产β-葡萄糖苷酶的菌株PX14A,其β-葡萄糖苷酶酶活为4.9 U/mL。菌株PX14A被鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。酶学性质研究结果表明,菌株PX14A粗酶液的β-葡萄糖苷酶在65℃以下稳定,最适反应温度为60℃,在pH值4.0~7.5较稳定,最适反应pH值为6.5,浓度为1 mmol/L的Mg^(2+)和Fe^(2+)对酶活性有较好的激活作用。结果显示该菌株具有良好应用前景。

益生菌老姜酵素改善大鼠寒凝血瘀的作用研究

本文研究了以姜、红糖、大枣和低聚异麦芽糖为原料生产的老姜酵素对缓解由寒凝血瘀引起的不良反应的作用效果。通过建造寒凝血瘀大鼠模型,同步灌胃老姜酵素,分为低剂量组、中剂量组和高剂量组,观察大鼠的体重等基本特征、扭体反应,测定服用前后的子宫、卵巢和肾脏的脏器指数,血液流变学特性,分析其PGF_(2α)和PGE_(2)数值变化,Ca^(2+)超载量和氧化应激反应。结果表明,与模型组相比,老姜酵素的低剂量组、中剂量组和高剂量组均改善大鼠的体重和基本指标,高剂量组的大鼠扭体反应次数明显下降,血液黏度降低,说明老姜酵素有助于缓解寒凝血瘀引起的不良反应且对健康没有影响。高剂量组大鼠的PGF_(2α)、PGE_(2)比值与模型组相比显著下降,改善Ca^(2+)超载量,提升SOD酶活性。表明老姜酵素对寒凝血瘀症有一定的改善作用。