γ-PGA降解酶系基因pgdS和ggt的克隆及生物信息分析

以实验菌株枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis 115基因组为模板,通过PCR技术成功克隆到γ-聚谷氨酸降解酶系基因pgd S和ggt,并进行测序,利用Ex PASy-Prot Param tool、Server 3.0 Signal P、TMHMM Server和Tmpred、PSORTB、Predict Protein、Swiss-Model Workspace软件,分别对蛋白质的理化性质、信号肽、跨膜区、亚细胞定位、二级结构、三维结构建模进行了分析和预测。结果表明:pgd S和ggt基因分别含1242个和1764个核苷酸,分别编码414个和588个氨基酸。Pgd S和GGT均为稳定型亲水性蛋白,都存在信号肽,其亚细胞分别定位于胞壁和胞外。GGT在N端存在一个强跨膜区。二级结构分析显示,Pgd S和GGT两种蛋白都以L(环)为主,分别占53.27%和52.47%。通过对γ-PGA降解酶系蛋白结构的分析,为日后有效控制γ-PGA合成及相关研究提供参考和理论依据。

新型食品添加剂γ-聚谷氨酸合成酶基因的克隆及表达

γ-聚谷氨酸(γ-poly glutamic acid,γ-PGA)特殊的分子结构,使其具有很好的乳化、增稠、抗冻等特性,可作为添加剂广泛应用于食品当中。实验以枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis 115基因组为模板,通过PCR技术成功克隆到γ-PGA合成酶系基因pgs BCA,并进行测序,利用Ex PASy-Prot Param tool、Server 3.0 Signal P,TMHMM Server和Tmpred,PSORTB,Predict Protein,Swiss-Model Workspace软件,分别对蛋白质的生物信息进行了分析和预测,针对γ-PGA合成关键酶基因pgs B构建了表达体系,结果表明:pgs B,pgs C和pgs A基因分别含1182、450和1143个核苷酸,分别编码393、149和380个氨基酸,其对应蛋白均不存在信号肽,属于非分泌型蛋白;Pgs B、Pgs C和Pgs A分子量分别为44016.7、16302.9、42759.8 Da;Pgs B为亲水性不稳定的酸性蛋白质,二级结构以α-螺旋为主;Pgs C是疏水碱性的膜结合蛋白,存在4个强跨膜区;Pgs A为亲水稳定的碱性蛋白,在N端存在1个强跨膜区域。经聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)检测,pgs B基因被成功表达,目的蛋白相对分子质量约为45 k Da,与预测值基本相符。

产γ-氨基丁酸乳酸菌的筛选及诱变育种

利用乳酸菌分离培养基从酸菜汁中分离菌株。经过初筛、复筛后得到的菌株Lp-Lw-131有较好的产γ-氨基丁酸(GABA)能力。对菌株进行形态学鉴定和生理生化实验确定该菌为植物乳杆菌,编号为Lp-Lw-131。利用菌株体内的谷氨酸脱羧酶(GAD)将L-谷氨酸钠脱羧转化成GABA,用比色法测定GABA的产量为0.917g/L。以Lp-Lw-131为出发菌株进行紫外线和硫酸二乙酯(DES)诱变,以致死率为标准确定最佳诱变条件为:紫外照射距离30cm,照射时间90s;DES体积分数为25%醇溶液,处理时间20min,诱变后获得一株突变株Lp-Lw-131-34。连续传代10次后遗传性状稳定,平均GABA产量为1.815g/L,是出发菌株的1.979倍。

新型食品包装材料γ-聚谷氨酸的酯化改性及降解性能研究进展

一次性非降解食品包装是包装工业的重要组成部分,它所带来的环境污染问题及食品安全问题已引起人们高度重视,研究与开发新的可生物降解食品包装材料已成为未来的发展趋势。本文综述了一种氨基酸类聚合物γ-聚谷氨酸的酯化改性技术及其研究的现状,提出了γ-聚谷氨酸酯生物降解性的评价方法,可供相关科研人员参考。

植物乳杆菌Lp-S2直投式发酵剂及其离心、冷冻干燥工艺研究

以高产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌Lp-S2为出发菌株,研制直投式发酵剂。并对发酵剂离心工艺及冷冻干燥工艺进行优化。通过正交试验确定植物乳杆菌Lp-S2的离心工艺为:离心温度4℃,离心时间30min,转速6 000r/min,该条件下植物乳杆菌Lp-S2离心收得率为83.8%。通过单因素和正交试验进行冷冻保护剂的优化。冷冻保护剂的最佳组合是15%海藻糖,15%葡萄糖和10%脱脂乳粉。植物乳杆菌Lp-S2直投式发酵剂,冻干存活率为39.2%,最佳预冷时间为6h。直投式发酵剂活菌数达到1.5×1012 CFU/mL。

产γ-PGA批式发酵动力学模型的建立

以一株γ-PGA(γ-聚谷氨酸)高产菌枯草芽孢杆菌HCUL-B115为实验菌株,在5L发酵罐中进行分批发酵,并测定发酵过程中的生物量、残糖量、前体物残量和γ-聚谷氨酸产量。应用MATLAB软件进行最优参数估计和非线性拟合,得到了菌体生长、产物生成和底物消耗的动力学模型和模型参数。结果表明,所建立的批式发酵动力学模型能较好地反映γ-PGA批式发酵规律。

从酸菜液中筛选产γ-氨基丁酸的菌株

从腌制的酸菜液中,采用乳酸菌分离纯化法,经初筛、复筛得到一株产γ-氨基丁酸的菌株,编号为LpL-0212,对菌株进行形态学观察和生理生化实验及16S rDNA、atpA基因序列分析鉴定,鉴定该菌株为Enterococcus faecium。在含2%谷氨酸钠的TYG发酵培养基中静置培养24h,经薄层层析定性、高效液相色谱法测定,发酵液中的γ-氨基丁酸含量可达到102.37μmol/L。

植物乳杆菌LP-S2高密度培养的研究

为提高植物乳杆菌LP-S2发酵培养液中的菌体浓度,对MRS培养基的碳氮源和培养条件进行了优化。确定植物乳杆菌LP-S2优化培养基配方为:葡萄糖26g/L、酵母浸粉34g/L、KH_2PO_42g/L、乙酸钠5g/L、柠檬酸铵2g/L、MgSO_4·7H_2O 0.58g/L、MnSO_4·4H_2O 0.25g/L、吐温80 1ml/L。植物乳杆菌LP-S2最优发酵条件为,接种量4%,发酵温度33℃,初始pH值7.2,装液量5ml。在优化后的发酵条件下培养,植物乳杆菌LP-S2菌液OD值达到0.830。比未优化前提高了1.84倍,活菌数达到12.5×10^(10) CFU/ml,为进行冻干发酵剂的相关试验奠定了良好的基础。

微生物发酵法合成高分子聚合物γ-PGA的研究

以一株γ-聚谷氨酸高产菌枯草芽孢杆菌B-115为实验菌株,分别考察碳源、氮源种类及浓度、前体物添加量、生长因子和发酵条件对γ-聚谷氨酸产率的影响.优化结果显示:碳源是6.5%的玉米糖化液,氮源是0.4%的普通蛋白胨,前体物谷氨酸钠的添加量为4%,生长因子种类及添加量分别为0.15%硫酸镁、0.006%硫酸锰、0.8%磷酸二氢钾、1.0%氯化钠、0.03%氯化钙;发酵条件为初始pH值6.5,接种量2%,装液量50 mL/250 mL1,50 r/min3,7℃培养84 h;γ-聚谷氨酸的产率可从57.85 g/L提高到68.30 g/L.

γ-聚谷氨酸发酵液预处理的研究

为了提高γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的质量,基于γ-PGA发酵液的物化特性,采用单因素试验逐个确定影响硅藻土除杂质的因子的最佳条件,最后在单因素试验的基础上用硅藻土层模拟板框模式过滤除菌体。以除菌率、杂蛋白质量浓度、γ-PGA质量浓度为指标,研究硅藻土的用量。结果表明:发酵液加热至50℃,4倍稀释,以1.6cm厚(约25g)的硅藻土层作为滤饼层,连续过滤4次后,能除去130mL原发酵液中几乎全部的菌体,发酵液中蛋白质质量浓度为0.32mg/mL,γ-PGA的损失率为34.8%。

产GABA菌株的诱变选育及培养基优化的研究

γ-氨基丁酸是一种天然存在的非蛋白质氨基酸,具有多种对人体有益的功能。通过对一株GABA高产乳酸菌进行紫外诱变,诱变后得到1株高产GABA突变株LP-S2,GABA产量平均达到7.274g/L,比出发菌株提高了53.07%。通过连续传代遗传稳定性较好。对突变株LP-S2进行发酵培养基的优化。最终GABA最大产量达到9.703g/L。通过紫外诱变的方法,扩大了GABA产生菌来源。为发酵法生产GABA奠定了更好的基础。

γ-聚谷氨酸在冰激凌中的应用研究

在传统冰激凌配方制作的基础上,研究以γ-聚谷氨酸(γ-PGA)为稳定剂和增稠剂的冰激凌工艺,分别以膨胀率、黏度、融化率对冰激凌进行品质的评价为指标;利用单因素试验和Box-Behnken响应曲面试验对冰激凌的制作工艺进行优化,并在此基础上添加γ-PGA作为冰激凌的稳定剂和增稠剂,将γ-PGA与传统冰激凌添加剂进行对比试验研究。结果表明,按添加量为9%的奶粉、11%的淡奶油和11%的白砂糖作为原料,以0.03%的γ-PGA作为稳定剂和增稠剂,经过原料的混合、灭菌、高剪切细化、均质、老化、凝冻、硬化,冰激凌的品质最好,此时膨胀率为67.75%,融化率为35.28%,黏度为2 456.9 m·Ps。

白酒固态酿造副产物丢糟在动物养殖中的应用研究

白酒丢糟是粮谷接种固态发酵取酒后的残渣,是白酒酿造生产中的主要副产物。随着我国白酒产能的不断增加,白酒丢糟的产量也随之增加,其有效、高值化的利用方式仍是白酒行业有待解决的课题之一。白酒丢糟富含粮谷残留的营养成分,还富集了发酵过程形成的多种不易挥发的功能活性成分,在动物养殖中有很大的利用价值。本文就白酒丢糟饲用营养成分、功能成分以及在各类动物养殖中的应用情况进行归纳总结,旨在为白酒丢糟的进一步开发利用研究以及应用推广提供依据。

杏鲍菇菌糠饲料化研究与应用进展

杏鲍菇菌糠是用于栽培杏鲍菇,子实体采收之后残留的栽培基质,含有蛋白质、畜禽必需氨基酸、脂肪、纤维、钙、磷等多种营养因子,多糖、黄铜、低聚糖、漆酶、锰过氧化物酶等多种活性功能成分,同时其中的重金属、霉菌毒素、农药残留浓度及有害微生物数量均低于标准限定值。因此杏鲍菇菌糠作为非常规饲料原料,用于饲料的研究与开发,代替部分或全部的日粮组分,在一定程度上解决了饲料短缺问题,并降低了养殖成本,提升了养殖效益。为此本文就杏鲍菇菌糠营养成分、饲用安全性以及在牛、羊、猪、禽等动物养殖中的应用进行了综述,以期为杏鲍菇菌糠在饲料化资源利用研究及应用方面提供参考。

贝莱斯芽孢杆菌产抑菌物质培养基发酵优化

为提高贝莱斯芽孢杆菌产抑菌活性物质的能力,研究采用单因素实验、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken进行发酵工艺优化。试验结果表明,乳糖和硝酸钠分别为发酵培养基的最适碳源和氮源,Plackett-Burman试验确定影响贝莱斯芽孢杆菌抑菌能力的显著因素为接种量、硝酸钠和发酵时间,最陡爬坡试验和响应面试验确定最佳工艺条件为乳糖添加量10 g/L,硝酸钠添加量6.15 g/L,接种量3%,转速220 r/min,温度34℃,发酵时间30.7 h,在此条件下抑菌圈直径为17.6 mm,较优化前提高了55%,活菌数从优化前的2.42×10^(8)CFU/mL提升到6.71×10^(8)CFU/mL。该研究有利于贝莱斯芽孢杆菌作为潜在益生菌的进一步开发利用,提高该菌株抗食品腐败微生物的能力。

补料发酵枯草芽孢杆菌合成γ-聚谷氨酸的研究

在5L自动发酵罐中,通过分批发酵和补料分批发酵,对枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis HCUL-B-115)生物合成γ-聚谷氨酸(γ-PGA)进行研究,以达到高产的目的。结果表明:在分批发酵过程中,在通入空气条件下搅拌转速由150r/min提高至250r/min,发酵结束时γ-PGA产量从11.30g/L提高到30.86g/L;在补料分批发酵过程中,在通入空气条件下,搅拌转速采用250r/min,当糖质量浓度在20g/L以下时,每次补加50mL糖质量浓度200g/L的玉米糖化液则菌体大量生长,γ-PGA产量提高到52.20g/L。

果蔬中残留毒死蜱农药降解菌的选育及鉴定

为减少果蔬中残留毒死蜱农药,从长期喷洒有机磷农药的耕地土壤中,筛选到1株能高效降解毒死蜱农药的菌株并编号为DOP-Ma3。对其进行形态学和分子生物学鉴定,结果与Gen Bank上已提交的16S rDNA进行BLAST比对,由MEGA 6.0软件构建的系统发育树,结果表明该菌株与Burkholderia sp.16S rDNA序列同源性达99%,确定其归属于伯克霍尔德菌属。结合生理生化鉴定结果,确定此菌株为洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia cenocepacia)。实验证明,该菌株在48 h对500 mg/L毒死蜱降解率为69.87%,其降解酶为胞外酶,在35℃、30 min、p H 7.0条件下,粗酶液添加量为10%,对250 mg/L的毒死蜱进行降解,其降解率为52.47%。经验证,该菌对氧化乐果、氯氰菊酯和敌百虫也有一定的降解能力。

白酒酿造副产物全利用生产发酵饲料的研究

丢糟和底锅水作为白酒酿造的副产物产量巨大,利用丢糟和底锅水生产发酵饲料能有效提高其资源的二次利用率。本研究以白酒酿造副产物为主要原料,辅助添加棉籽粕、豆粕和麸皮,共同生产发酵饲料,通过单因素试验和正交试验结合,以酸溶蛋白/粗蛋白质(ASP/CP)为指标,探究原料组合、蛋白酶添加量、菌液接种量、发酵温度和发酵时间对发酵饲料的影响。结果表明:以丢糟和底锅水为主要原料,辅以棉籽粕、豆粕和麸皮,生产发酵饲料的最佳工艺条件为:丢糟添加量37%(m/m),棉籽粕26%(m/m),豆粕22%(m/m),麸皮15%(m/m),酸性蛋白酶添加量1%(m/m),菌液接种量2.5%(V/m),发酵温度40℃,发酵时间4 d。与优化前相比,ASP/CP提高了125.46%。本研究为白酒酿造副产物的综合再利用提供了一条途径,而且改善了丢糟饲料的蛋白质品质,提高了发酵饲料的经济价值。

高分子聚合物γ-PGA对长双歧杆菌的冻干保护作用

以长双歧杆菌为实验菌株,以高分子聚合物γ-PGA为主要保护剂进行冻干实验。通过对冻干菌粉的存活率、发酵产酸能力,冻干菌粉和反复冻融3次后菌体形态的微观变化进行研究。结果表明:用10%脱脂乳粉作为保护剂菌体存活率为47.3%,以2.5%γ-PGA为保护剂菌体存活率为54.8%。以10%脱脂乳粉和1.5%γ-PGA作为保护剂其存活率为79.8%,复合保护剂比10%脱脂乳粉单一保护剂存活率高25.0%左右。电镜观察采用复合保护剂菌体外层形态呈致密包裹结构,冻融3次后菌体形态完整,细胞结构未见严重损伤和变形,复水后作为菌种进行发酵,18 h时的酸度达到65.5°T,室温贮藏90 d存活率仍能达到48.7%。

菌酶协同处理对棉籽粕蛋白品质的影响

试验旨在研究菌酶协同处理对棉籽粕蛋白品质的影响。试验采用屎肠球菌(Enterococcus faecium E)和米曲霉(Aspergillus oryzae M1)发酵棉籽粕,通过单因素试验筛选外源蛋白酶,利用响应面设计对蛋白酶添加量、酶解时间和酶解温度进行优化及验证,以期降低棉籽粕中游离棉酚含量、提升棉籽粕蛋白品质。结果显示,与未经处理的棉籽粕相比,当经过菌酶发酵,加入2×10^(4) U/g复合蛋白酶(酸性蛋白酶和胰蛋白酶,1∶1),45℃酶解24 h后,发酵棉籽粕中游离棉酚的含量降低至53.03 mg/kg,降解率达96.13%;粗蛋白、酸溶蛋白含量可达到56.54%、37.73%。研究表明,发酵棉籽粕能改善棉籽蛋白品质,极大程度降低游离棉酚含量,可为棉籽粕的应用提供参考。