功能化离子液体修饰的SBA-15固定化Burkholderia cepacia脂肪酶

采用含不同碳链长度咪唑环的烷基功能化离子液体修饰介孔材料SBA-15,并通过X-射线衍射、元素分析、N2吸附-脱附、红外光谱和扫描电镜等方法研究了离子液体修饰对SBA-15结构的影响.以三乙酸甘油酯的水解为探针反应,考察了甲基、丁基、辛基等不同链长烷基取代咪唑类离子液体修饰的SBA-15固定化Burkholderia cepacia脂肪酶(BCL)的酶活、最适反应条件及稳定性等酶学性质.结果表明,离子液体修饰后材料保持了原有的介孔结构,其固定化酶对温度及低pH的敏感度降低,比活力及稳定性均显著提高.其中甲基功能化离子液体修饰的SBA-15固定化酶的比活力最高,是原粉SBA-15固定化酶的2.4倍;辛基功能化离子液体修饰的SBA-15固定化酶的热稳定性、储存稳定性、重复使用性及有机溶剂耐受性最佳.

Burkholderia Cepacia脂肪酶在氨基功能化离子液体修饰的SBA-15上的共价固定

合成了氨基以及氨基功能化离子液体修饰的介孔材料SBA-15(NH2-SBA和NH2-IL-SBA),并以戊二醛为活化剂对NH2-IL-SBA进行活化处理(CA-NH2-IL-SBA),通过元素分析、N2吸附-脱附、X射线衍射、红外光谱等方法研究了修饰及活化对SBA-15结构的影响.将所得新型固定化载体用于Burkholderia cepacia脂肪酶(BCL)的吸附固定、共价交联固定及聚集包被固定.以三乙酸甘油酯的水解为模型反应,考察了固定化BCL的酶活、最适反应条件、稳定性等酶学性质.结果表明,离子液体修饰后的载体保持了原有的孔道结构,与氨基修饰以及原粉SBA-15吸附固定的BCL(BCL-NH2-SBA和BCL-SBA-15)相比,其固定化酶的比活力和稳定性都得到了明显提高,对温度及低pH的敏感性降低.其中聚集包被固定的BCL在获得了相对较高酶负载量的同时显示了最好的稳定性,其热稳定性和重复使用性分别为BCL-SBA-15的4倍和2倍.

Burkholderia cepacia S31细菌高产位置非特异性脂肪酶的发酵条件优化

从油脂污染的土壤中分离获得了1株高效产脂肪酶的细菌S31,经鉴定为Burkholderia cepacia(洋葱伯克霍尔德菌)。B.cepacia S31所产脂肪酶具有活性高、耐高温、耐有机溶剂和位置非特异性水解甘油三酯等优良特性。为了进一步提高S31菌株的产酶量,对该菌产酶的发酵条件进行优化。通过单因子试验筛选出最佳碳源为麸皮,最佳氮源为蛋白胨,最佳诱导物为Tween-80。通过对培养基各组分及外部培养条件因素的正交试验,确定S31菌产脂肪酶的摇瓶发酵最优条件为:以20 g.L-1麸皮、10 g.L-1蛋白胨、40 g.L-1Tween-80、0.5 g.L-1MgSO4和2 g.L-1K2HPO4为培养基(pH 7.0),250 mL三角瓶装40 mL培养基,3%接种量,30℃、180 r.min-1培养66 h可获得最理想的酶产量,达283.6 U.mL-1,比优化前提高2.73倍。

产脂肪酶菌株的筛选、鉴定与产酶条件优化

以橄榄油为唯一碳源,采用平板变色圈法,从土壤中筛选到1株脂肪酶高产菌XYU-6,经生理生化试验鉴定及16S rDNA序列分析,XYU-6被鉴定为洋葱假单胞菌(Burkholderia cepacia).设计单因素试验,对其产酶条件进行优化,优化后的培养条件为:葡萄糖1.00%,蛋白胨2.00%,豆油1.00%,KH2PO40.35%,K2HPO40.15%,MgSO40.05%,初始pH值为7.0,培养温度30℃,培养48 h,酶活可达24.1 U·mL-1,是优化前的1.65倍.

洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶:一种应用前景广阔的生物催化剂

洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶对有机溶剂(醇)、热、氧化剂、表面活性剂、去污剂、蛋白酶等具有良好的抗性,在有机合成、对映体拆分、非水相催化等领域应用十分广泛。综述了洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶的发酵生产、分离纯化、基因克隆与表达、固定化与生物印迹、蛋白质结构解析及应用研究等,并展望了其未来发展方向,以期为该工业酶的研发与广泛应用提供参考。

基于BP神经网络的洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶发酵软测量建模

为建立洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia)脂肪酶发酵过程的软测量模型,运用BP神经网络对洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶的发酵过程进行软测量建模,并利用遗传算法对神经网络的初始权值和阈值进行优化,实现模型加快收敛速度,达到全局最优解效果。该模型能够比较精确地模拟菌体生长、底物消耗以及发酵产酶的过程动态,具有良好的泛化能力,说明BP神经网络结合遗传算法在洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶发酵过程的模拟与预测中是一种高效快速的方法。

固定化脂肪酶在离子液体中催化合成生物柴油

通过硅胶载体涂布法对细菌Burkholderia cepacia GX-35所产的脂肪酶进行固定化。比较了自制固定化脂肪酶在4种离子液体中催化合成生物柴油的效果,其中文章研究新设计并合成的一种离子液体溴代1-乙基-2-甲基咪唑[EMIM]Br对催化反应起促进作用。通过对转酯率的测定,研究了固定化脂肪酶在[EMIM]Br中的最适反应条件:最适反应温度为35℃,[EMIM]Br加入量为花生油质量分数的60%,最佳醇类为乙醇,加水量为花生油质量分数的5%,乙醇与花生油之比为9∶1,固定化脂肪酶加入量为花生油的20%,反应时间为6 h。固定化脂肪酶在[EMIM]Br中稳定性好,使用6次之后转酯率下降不明显。试验结果表明,与不加[EMIM]Br相比,加[EMIM]Br能有效提高生物柴油的转化率。

洋葱伯克霍尔德菌0107产脂肪酶发酵条件优化研究

[目的]对洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia)0107产脂肪酶发酵条件进行优化。[方法]探讨碳源、氮源、诱导物和pH值等条件对产脂肪酶的影响。[结果]较为合适的培养基组成为玉米粉1.50%,蛋白胨1.50%,橄榄油1.00%,K2HPO40.20%,MgSO40.05%。较优化的培养条件为:起始pH值9.0,30℃培养60h,酶活达9.15U/ml,与初始相比酶活提高1.7倍。酶的最适pH值和温度分别为8.5和所60℃,70℃保温2h酶活稳定,这些性质都有利于对动植物油脂的转酯化。[结论]该研究为洋葱伯克霍尔德菌0107所产酶的广泛应用奠定了基础。

响应面法优化洋葱伯克霍尔德菌固定化脂肪酶催化合成生物柴油工艺

以自制的洋葱伯克霍尔德菌固定化脂肪酶为催化剂,在微水相、无溶剂体系中研究了大豆油和甲醇合成生物柴油的工艺。在系统考察了酶用量、醇油比、含水量、反应温度、反应时间、甲醇流加方式等因素对甲酯得率影响的基础上,利用响应面试验设计优化了各主效因子,建立甲酯得率的二次回归方程,获得了最优的工艺条件:加酶量2.4%、加水量7.1%、反应温度40.4℃、反应时间10.7 h、醇油比4.5。在此条件下,实验测得甲酯得率为97.2%,与响应面模型预测值96.9%非常吻合,说明该优化方法有效、可靠。

海藻酸-SiO_2杂化凝胶固定化洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶的研究

利用四乙氧基硅烷(TEOS)原位水解法将S iO2掺杂于海藻酸(ALG)凝胶中,通过双交联制备出新型ALG-S iO2杂化凝胶以固定化洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶。结果表明,固定化酶的最优条件:质量分数为2.0%的ALG、0.2 mol/L CaC l2、V(ALG)/V(TEOS)为5、加酶量为1 g ALG加100 mg酶粉、固定化60 m in、采用直径为0.8 mm的针头滴定、真空冷冻干燥。在此条件下,酶蛋白的包埋率可达100%,酶活回收率可达91%。固定化酶的最适pH为8.0,最适作用温度为50℃,重复使用8次后,酶活性仍能保持80%以上。ALG-S iO2杂化凝胶的场扫描电镜(FESEM)观察发现凝胶的整体构造仍然是海藻酸凝胶骨架;与ALG凝胶平滑的内部相比较,杂化凝胶仍具有完整的网络结构,但内部更为粗糙,结构更为致密。

基于分子对接的洋葱假单胞菌脂肪酶催化制备R-N-(2-甲基-6-乙基苯基)丙氨酸的分子机制

采用分子对接方法,研究了洋葱假单胞菌脂肪酶(BCL)不对称酯水解制备光学纯的N-(2-甲基-6-乙基苯基)丙氨酸(NEMPA)的分子机制。通过将立体电子效应的构象约束条件引入计算机分子对接中,在Autodock 4.2软件中筛选到不同烷基链长的(R,S)-NEMPA与BCL活性口袋合适的反应型构象,对实验数据进行了合理解释;基于能量最优、空间互补原则,预测了Val266和Leu287为调控BCL对映体选择性的关键氨基酸位点,为定点突变提高BCL的对映体选择性提供了理论指导。

洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶的基因改造及其在毕赤酵母中组成型和诱导型的表达

【目的】克隆洋葱伯克霍尔德菌（Burkholderia cepacia）脂肪酶基因,实现其在毕赤酵母中快速、安全和稳定性的大量表达。【方法】首先设计引物扩增B.cepacia脂肪酶基因,然后应用生物信息学方法分析B.cepacia和毕赤酵母整体密码子使用情况、脂肪酶基因信号肽及密码子偏好性。在此基础上,运用overlap PCR对脂肪酶基因中低使用频率密码子进行改造并同时降低基因的G＋C含量,获得优化的脂肪酶基因。再分别把原始和优化的脂肪酶基因导入载体pGAPZα和pPIC9K中,获得组成型表达载体pGAPlipW、pGAPlipO和诱导型表达载体pPIClipW、pPIClipO。分别将所得4种载体转入GS115中,得到一系列工程菌。经发酵和NTA树脂纯化后,对脂肪酶的酶学性质进行了初步研究。【结果】4种工程菌的脂肪酶活力分别为pPIClipW37.8U/mL,pPIClipO129.5U/mL,pGAPlipW40.2U/mL和pGAPlipO184.3U/mL。改造后脂肪酶活力比原始脂肪酶提高了4.6倍。酶学性质研究表明,脂肪酶在60℃时活力最高,在40℃-65℃范围内非常稳定;脂肪酶最适pH值为9.0,在pH6.0-pH10.0范围均表现很好的稳定性。【结论】通过overlap PCR改造后的脂肪酶显著提高了其在毕赤酵母中的表达效率,且GAP启动子比AOX1启动子更适合于B.cepacia脂肪酶的表达。大量表达的重组脂肪酶的性质与野生脂肪酶的性质相同,符合生产要求。

从植物根际定向批量筛选广谱有机溶剂耐受性脂肪酶产生菌

洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶是一类具有重要工业应用价值的优良脂肪酶之一。根据已公布的洋葱伯克霍尔德菌基因组信息,在传统的洋葱伯克霍尔德菌选择性培养基中添加适量的氨苄青霉素和卡那霉素,从植物根际的土壤中筛选洋葱伯克霍尔德菌。对获得的单菌落再用含罗丹明B指示剂的产脂肪酶定性检测平板检测,从4个根际土壤中筛选到35株产脂肪酶的洋葱伯克霍尔德菌,阳性率达到65%。其中15株对体积浓度为10%的苯、己烷和正庚烷同时具有耐受性。用recA基因分子鉴定上述15株菌种,全部属于洋葱伯克霍尔德菌菌群。

高产脂肪酶菌株的筛选鉴定

通过变色圈法和透明圈法从泥土中筛选出脂肪酶产生菌,并根据菌株的菌落形态、革兰氏染色和16SrDNA序列分析确定筛选得到菌株的种属。采用罗丹明B(Rhodamine B)平板初筛出51株脂肪酶产生菌,以荧光圈直径或透明圈直径与菌落直径的比值(HC)为指标,选取HC>1.60的9株脂肪酶产生菌,采用橄榄油乳化液平板进行复筛,对HC进行测量比较筛选出1株高产脂肪酶的菌株L-17,其HC为2.27。利用透明圈法对菌株L-17的粗酶液的酶活力进行测定,HC为3.07,表明菌株L-17具有较高的酶活力。菌株L-17经初步鉴定为洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia),为一株高产脂肪酶的菌株,具有潜在的研究和开发价值。

洋葱伯克霍尔德菌产脂肪酶的条件研究

以课题组从海鳗肠道内容物中筛选获得的洋葱伯克霍尔德菌ZF-16为试验菌株,采用单因素试验和均匀设计试验对其培养基成分和发酵条件进行研究,得到优化的产酶条件为:玉米淀粉0.5%,蛋白胨3.0%,橄榄油10.0%(体积分数),MgSO_4·7H_2O 0.05%,K_2HPO_40.1%,培养基初始pH 6.0~7.0;培养温度30℃,摇床转速120r/min,装液量50 m L/250 m L,接种量2%(体积分数),接种龄18 h,发酵时间68 h。在此条件下发酵,洋葱伯克霍尔德菌ZF-16的脂肪酶活力为72.59 U/m L,较优化前(12.71 U/m L)提高了4.71倍。