固定化β-甘露聚糖酶水解魔芋粉制备葡甘露低聚糖工艺研究

以魔芋精粉为原料,通过研究固定化β-甘露聚糖酶水解魔芋粉制备葡甘露低聚糖工艺条件。结果表明,反应时间、魔芋精粉浓度、反应温度、加酶量及pH等对葡甘露低聚糖的制备都有不同程度的影响,其中魔芋精粉浓度和反应时间影响较大,加酶量和pH影响较小。通过正交实验优化得出的固定化酶水解魔芋精粉制备葡甘露低聚糖的最佳工艺条件为:底物浓度为1.5%、加酶量为80×10~3 U/g、反应时间为6 h、反应温度为75℃,pH值为3.5。葡甘露低聚糖的得率为29.5%。

固定化β-甘露聚糖酶制备甘露低聚糖的研究

研究用固定化β-甘露聚糖酶水解魔芋精粉制备甘露低聚糖的工艺。试验结果表明反应时间、魔芋精粉浓度、温度及加酶量对甘露低聚糖的制备有一定影响,其中魔芋精粉浓度和加酶量影响较大,反应温度影响较小。通过正交试验优化出的固定化β-甘露聚糖酶制备甘露低聚糖的最佳工艺条件为:魔芋精粉浓度2%;加酶量为6400U;反应温度70℃;反应时间17h。在此条件下甘露低聚糖的得率为30.8%。

壳聚糖-硅胶固定化β-甘露聚糖酶方法的研究

研究了壳聚糖—硅胶作为载体,戊二醛作为交联剂,对β-甘露聚糖酶进行固定化,通过实验对交联剂浓度、加酶量、吸附时间、吸附pH等能够影响固定化酶活力回收率的因素的研究和优化,得出最佳的固定化条件,并对固定化后的酶学性质作了初步研究。

β-葡聚糖酶的固定化研究

为解决β-葡聚糖酶在工业应用中存在的难以回收及稳定性差等问题而开展了酶的固定化研究。将海藻酸钠与β-葡聚糖酶混合后滴入氯化钙溶液中硬化,然后通过戊二醛交联对β-葡聚糖酶进行固定化。通过单因素试验和正交试验获得β-葡聚糖酶固定化的最优条件为:海藻酸钠质量浓度30.0 g/L,氯化钙质量浓度30.0 g/L,戊二醛体积分数0.04%,硬化时间2 h,交联时间40 min。稳定性试验结果证明,β-葡聚糖酶固定化后热稳定性和酸碱稳定性相比游离酶均得到了明显改善。最后将固定化β-葡聚糖酶循环使用3次后,发现酶活力依然保持了85%以上,但第4次使用后酶活力迅速下降到63%,因此操作稳定性还有待提升。

B.amyloliquefaciens T12高产β-甘露聚糖酶发酵优化及降解产物益生元活性研究

试验旨在提高枯草芽孢杆菌B. amyloliquefaciens T12甘露聚糖酶产酶量,验证水解产物的益生元活性。试验对发酵条件进行优化,单因素试验分别考察了8组培养变量对产酶活性影响,从影响β-甘露聚糖酶酶活力的单因素条件中筛选出3个主要因素,最陡爬坡试验确定主要因素中心点,最后采用Box-Behnken法设计并进行三因素三水平试验,通过Desgin Expert结果分析与后续试验验证。结果显示,最优发酵条件为魔芋粉浓度10.4g/L、酵母提取物6.37 g/L、装液量100 mL、接种量2%(体积分数)、发酵周期12~16 h、初始pH值6.5,其余条件不变。通过优化工艺发酵产酶,酶活力达到15 264.92 U/mL。对β-甘露聚糖酶水解产物甘露寡糖进行益生元活性分析,发现甘露寡糖对乳酸菌、干酪乳杆菌的生长均具有促进作用,且益生菌培养液具有抑制病原菌繁殖能力。

耐热嗜酸β-甘露聚糖酶TaMan5A在毕赤酵母中高效表达及酶学性质研究

甘露聚糖酶是一类将甘露聚糖降解为短链甘露寡糖及甘露糖的水解酶。为了开发耐酸耐高温的工程酶,从棘孢木霉(Trichodema asperellum)ND-1中克隆甘露聚糖酶基因TaMan5A并在毕赤酵母(Komagataella phaffii)X-33中成功表达。结果显示,该酶的蛋白质分子质量约为67 kDa。最适pH值和温度分别为4.0和65℃,在pH 2.0~6.0具有较强的稳定性,孵育1 h后仍具有80%的活性,且在20~65℃时,残留酶活力均能达到90%以上。1 mmol/L Co^(2+)、脲和5 mmol/L SDS、Zn^(2+)、Fe^(2+)、Mn^(2+)、Ni^(2+)对TaMan5A的活力都有不同程度的激活作用。由于玉米秸秆富含纤维素与半纤维素,因此进一步确定了TaMan5A水解秸秆的最佳组合条件(玉米秸秆用量0.5 g,TaMan5A用量0.5 g,pH 4.0,水解2 d),并得到玉米秸秆用量和TaMan5A用量对玉米秸秆降解效率影响最大。该研究首次从棘孢木霉ND-1中克隆出TaMan5A基因,实验结果表明,TaMan5A是一种嗜酸、耐高温、热稳定性强的酶,具有较大的应用前景,值得进一步研究。

甲壳素固定化β-甘露聚糖酶的研究

研究了甲壳素作为载体、戊二醛作为交联剂,对β-甘露聚糖酶进行固定化,通过实验对交联剂浓度、加酶量、吸附时间、吸附pH等能够影响固定化酶活力回收率的因素进行研究和优化,得出最佳的固定化条件,并对固定化后的酶学性质作了初步研究。

β-甘露聚糖酶对断奶仔猪生长性能和免疫机能的影响

本试验选取健康的杜×长×大三元杂交断奶仔猪72头,日龄28±2 d,体重7.8±0.69 kg,遵循公母各半的原则随机分成4组,每组3个重复,每重复6头猪,组1为对照组,饲喂基础日粮,组2、组3、组4在饲喂基础日粮的基础上分别添加β-甘露聚糖酶为0.025%、0.05%、0.1%,为期28 d,以此来研究β-甘露聚糖酶对断奶仔猪生长性能和免疫机能的影响。结果表明:断乳仔猪的玉米—豆粕型日粮中添加一定剂量的β-甘露聚糖酶,可显著提高仔猪的日增重和耗料量,降低料重比,显著提高血清免疫球蛋白含量,且最佳添加量为0.05%。

低温β-甘露聚糖酶的酶学性质及破胶性能

页岩油气藏开发过程中返排液的破胶及低温油藏压裂液的破胶是目前页岩油气藏及致密油气藏开发过程中面临的一个难题。由于化学破胶剂使用时需要较高的温度,难以满足低温条件下彻底破胶的要求。为此,针对低温酶破胶剂,采用高通量筛选方法,从油田压裂返排水和魔芋地的混合样品中筛选出高效低温β-甘露聚糖酶产生菌,并对所产低温β-甘露聚糖酶的酶学性质及破胶性能进行了研究。结果表明,在筛选到的40个产酶菌株中,菌株O5鉴定为施氏假单胞菌,其产生β-甘露聚糖酶(ME-O5)的最适温度为50℃,在5~20℃时酶活力仍能保持约60%以上,低温活性突出,在中温区域的热稳定性良好;最适pH=7.0,具有一定的pH适应性和较宽的pH耐受范围。ME-O5在5和20℃下均能将瓜尔胶溶液的粘度降低至5 mPa·s以下,降粘率>99%,降粘效果显著。在10、20和50℃下,压裂液经ME-O5破胶处理3 h后,破胶液的表观粘度<5 mPa·s,表面张力<28 mN/m,界面张力<2 mN/m,残渣量<600 mg/L,均达到或优于我国石油天然气行业标准SY/T 6376-2008的要求,在油田压裂低温破胶方面具有良好的应用前景。

β-甘露聚糖酶的结构、异源表达及应用

β-甘露聚糖酶(β-mannanase)是一种来源较为广泛的半纤维素水解酶类,能够通过分解β-1,4-糖苷键从而将甘露聚糖类水解为甘露寡糖,被广泛应用于饲料加工、食品、造纸以及石油开采(压裂破胶)等领域.本文对β-甘露聚糖酶的来源、性质、结构、异源表达及应用的研究现状进行了总结与讨论,以期为今后β-甘露聚糖酶的应用奠定一定的基础.

拟青霉β-1,3(4)-葡聚糖酶同源建模及共价固定化

采用同源建模的方法构建拟青霉β-1,3(4)-葡聚糖酶的三维结构。通过对其活性位点及表面氨基酸残基侧链的分析,利用氨基载体Sepabeads EC-HA共价固定化葡聚糖酶,优化固定化条件,比较固定化酶与游离酶的酶学参数。结果表明:m(酶粉):m(载体)=1.2:1、温度40～45℃、固定化时间8h,固定化效果最好。蛋白结合率可达91.7%,酶活回收率达87.6%,固定化酶最适温度、热稳定性、pH值稳定性和批次使用稳定性均得到明显提高。

多孔陶瓷和浮石载体固定化重组大肠杆菌表达β-葡聚糖酶

分别以多孔陶瓷和浮石为载体吸附法固定重组大肠杆菌（Escherichia coli JM109-pLF3）表达β-葡聚糖酶．研究了载体量、转速、温度、pH等条件对固定化细胞产酶的影响．结果表明，以多孔陶瓷和浮石为载体固定化细胞发酵可以大大提高产酶效率，二者均可有效吸附重组大肠杆菌，发酵液的酶活分别达到97U／mL和73U／mL．比悬浮液体发酵提高了2～3倍；载体量、转速、温度对产酶的影响较大，多孔陶瓷和浮石的最佳装载量分别为20g／100mL培养基和8g／100mL培养基，最佳转速为200r／min，最佳培养温度为37℃；发酵液pH值对细胞产酶的影响较小．pH值6．0～8．0之间发酵液的酶活力变化不大．重复批次发酵结果表明，固定化发酵具有良好的重复使用能力，在连续10批次实验中．多孔陶瓷载体和浮石载体固定化发酵的酶活力分别不低于91U／mL和72U／mL．

固定床反应器培养固定化大肠杆菌生产β-葡聚糖酶

以多孔陶瓷为载体吸附法固定重组大肠杆菌E.coli JM 109-pLF3表达胞外β-葡聚糖酶。考察了固定床间歇培养时循环流速和曝气量对发酵液酶活力的影响。当循环流速达到44.19mL/min,曝气量达到0.6mL/min时,培养48h后,发酵液的酶活力达100.3U/mL。固定化细胞具有良好的重复使用能力,在连续5批次实验中,培养48h后的酶活力均在100U/mL左右。固定床连续培养时,固定化细胞能够保持恒定的产酶效率,当稀释率为0.05h-1时,发酵液中得到的酶活力为39.1U/mL。

β-甘露聚糖酶对鹌鹑生产性能、血浆生化指标及肠道微生物区系的影响

本试验旨在研究β-甘露聚糖酶对产蛋高峰期鹌鹑生产性能、养分表观代谢率、蛋品质、血浆生化指标、肠道结构和肠道微生物区系的影响。选取240只健康、体重接近的产蛋高峰期(80日龄)鹌鹑,随机分为2组,每组6个重复,每个重复20只。对照组饲喂基础饲粮,试验组在基础饲粮中添加200 mg/kg的β-甘露聚糖酶。预试期30 d,正试期120 d。结果显示:与对照组相比,添加β-甘露聚糖酶极显著提高了十二指肠和回肠的绒毛高度和绒隐比、Chao1指数、ACE指数、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和梭菌纲(Clostridia)的相对丰度(P<0.01),极显著改善了蛋形指数(P<0.01),显著提高了鹌鹑的平均蛋重、能量和粗蛋白质的表观代谢率、血浆总蛋白(TP)和白蛋白(ALB)的含量以及丹丝毒菌纲(Erysipelotrichia)的相对丰度(P<0.05),显著改善了蛋壳强度、蛋黄颜色和哈氏单位(P<0.05),此外,极显著降低了死淘率、十二指肠的隐窝深度和Negativicutes的相对丰度(P<0.01),显著降低了料蛋比、血浆肌酐(CRE)含量、谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)的活性、白细胞介素-1(IL-1)的含量(P<0.05)。综上所述,在产蛋高峰期鹌鹑饲粮中添加200 mg/kg的β-甘露聚糖酶可改善盲肠微生物区系的组成,提高鹌鹑的生产性能、养分表观代谢率、蛋品质、免疫力和肠道的健康。

椰果内生枯草芽孢杆菌YZ-21甘露聚糖酶基因的克隆、表达及酶学性质研究

为了提高β-甘露聚糖酶的活性及稳定性,通过基因克隆技术克隆并表达了一株分离自椰果的内生枯草芽孢杆菌YZ-21(Bacillus subtilis YZ-21)β-甘露聚糖酶基因ManA,并使用3,5-二硝基水杨酸法(DNS)测定了酶活性及稳定性。结果表明:β-甘露聚糖酶基因ManA序列全长1104 bp,与相同来源的β-甘露聚糖酶同源性高达97.56%,具有ManA保守结构域,符合糖苷水解酶家族GH26的典型特征。将ManA连接到pET-32a表达载体上,构建重组表达质粒pET-ManA,并导入大肠杆菌BL21(DE),经诱导获得了β-甘露聚糖酶基因ManA的高效表达。表达产物经过聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)凝胶电泳分析,显示条带大小约为56.07 ku。重组酶活性为372.86 U/mL,酶学性质研究发现其最适反应温度为40℃,最适pH为7.0,最佳反应底物是瓜豆胶,酶活性能够达到392.54 U/mL。在55℃处理120 min后,酶活仍保留69.8%,pH为4.0~9.0时处理30 min后酶活性均能保留60%以上,且金属离子Ca^(2+)、Co^(2+)、Ba^(2+)对重组酶有明显激活作用。综上所述,从内生枯草芽孢杆菌YZ-21中克隆的β-甘露聚糖酶基因能在大肠杆菌中高效表达,并具有良好的稳定性。

干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)HDS-01甘露聚糖酶基因异源表达及功能验证

为实现甘露聚糖酶基因异源表达并验证功能,本研究以产甘露聚糖酶的副干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)HDS-01为供试菌株,将基因组序列中功能预测为甘露糖苷酶的基因M1在大肠杆菌中表达,分别以pET-28a和Escherichia coli BL21(DE3)为载体和宿主菌构建M1基因工程菌株,纯化重组蛋白并验证甘露聚糖降解功能。结果表明:重组蛋白M1在表达过程中以包涵体形式存在,经Ni柱亲和层析纯化后,SDS-PAGE显示蛋白为98 kDa,复性后酶活和蛋白浓度分别为19.24±0.55 U/mL和0.51±0.01 mg/mL。高效液相色谱(High pressure liquid chromatography,HPLC)检测重组蛋白M1降解魔芋粉的产物,反应前3 h,甘露三糖或四糖浓度显著高,此后,甘露糖和甘露二糖浓度逐渐升高。本研究为产甘露聚糖酶乳酸菌直接用于食品级领域奠定了基础,也为乳酸菌甘露聚糖酶蛋白的定向改造提供了依据。

微生物来源的β-甘露聚糖酶的研究与应用进展

甘露聚糖是软木半纤维素的主要组成成分,广泛存在于植物组织中。β-甘露聚糖酶是最关键的甘露聚糖降解酶,以内切方式催化甘露聚糖中β-1,4-连接的甘露糖苷键的水解。β-甘露聚糖酶在植物、动物、真菌、细菌和放线菌中均存在。微生物来源的β-甘露聚糖酶能在较宽的pH和温度范围中发挥催化活性,因此在食品、制药、饲料、造纸、生物炼制等行业具有广泛的应用前景。从β-甘露聚糖酶的微生物来源、分类、酶学性质、分子改造和实际应用等方面进行综述,并对微生物来源的β-甘露聚糖酶的未来研究方向进行展望,为微生物β-甘露聚糖酶的研究与应用提供理论基础。

β-甘露聚糖酶的生物学功能及其在动物生产中的应用

β-甘露聚糖酶是一种新型的内切酶制剂,能够水解甘露聚糖等含有β-1,4-D-甘露糖苷键的非淀粉多糖,具有消除抗营养因子的作用。β-甘露聚糖酶不仅能够降低肠道黏度,促进营养物质的高效吸收,还能够分解甘露聚糖,使植物性饲料细胞壁中包裹的营养物质得到充分释放,提高饲料的利用率。甘露寡糖具有益生元的作用,通过调节肠道微生物菌群平衡优化肠道环境,增强机体免疫力。β-甘露聚糖酶作为饲料添加剂用于动物生产,可改善畜禽的生长性能和饲料转化率,促进动物生长发育。文章就β-甘露聚糖酶的来源、分子结构、生物学功能及其在动物生产中的应用进行综述,为β-甘露聚糖酶在饲料中的研究与应用提供参考。

枯草芽孢杆菌SA-22β-甘露聚糖酶的纯化及其特性(英文)

利用硫酸铵沉淀、羟基磷灰石柱层析、SephadexG 75凝胶过滤和DEAE 5 2离子交换柱层析的方法 ,将枯草芽孢杆菌SA 2 2 β 甘露聚糖酶纯化了 30 75倍 ,同时 ,该酶比活达到 34780 5 6u mg ,收率达到 2 3 4 3%。利用SDS PAGE凝胶电泳和SephadexG 75凝胶过滤的方法测得枯草芽孢杆菌SA 2 2 β 甘露聚糖酶的分子量分别为 38kD和34kD。实验发现该酶的最适pH为 6 5 ,在pH 5～ 10的范围内稳定 ;该酶最适温度为 70℃ ,在 5 0℃保温 4h后其活力不变 ,在 6 0℃保温 4h后剩余酶活为 74 2 % ,70℃的酶活半衰期为 3h。实验还发现Hg2 + 对酶活力有明显抑制作用。该酶对槐豆胶和魔芋胶的Km 和Vmax值分别为 11 30mg mL ,4 76mg mL和 188 6 8(μmol·mL- 1 ·min- 1 ) ,114 94(μmol·mL- 1 ·min- 1 )

β-甘露聚糖酶制备魔芋葡甘露低聚糖的研究

利用黑曲霉菌株(Aspergillus niger)LW-1所产酸性β-甘露聚糖酶,对魔芋胶进行水解制备(魔芋)葡甘露低聚糖。酶解的工艺条件为:魔芋胶浓度150g/L,加酶量50IU/g(魔芋胶),酶解温度50℃,酶解时间6h。所获酶解产物经薄板层析和HPLC检测,主要为低聚糖以及少量单糖。再利用酵母发酵法去除其中的可发酵性单糖,最终产物为100%的(魔芋)葡甘露低聚糖。