B.cereus MBL13-U产牛骨胶原蛋白酶工艺优化

为了获得能够高效降解牛骨胶原蛋白的新型胶原蛋白酶,以蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus MBL13-U)为出发菌种,以胶原蛋白酶活力为检测指标,对影响发酵的4个因素(菌种接种量、发酵温度、p H、发酵时间)进行单因素试验。通过四元二次正交旋转组合试验,确定了B.cereus MBL13-U菌株发酵制备胶原蛋白酶的最佳工艺。当菌种接种量4%(体积分数)、发酵温度35℃、初始p H6.4、发酵时间46 h时,胶原蛋白酶活力达(92.31±1.13)U/m L。将其作用于牛骨胶原蛋白,通过扫描电子显微镜对酶解过程中的牛骨胶原蛋白进行结构分析。分析结果表明:酶解破坏了牛骨胶原蛋白原本完整的表面结构,使其所含的Ⅰ型胶原蛋白更多地暴露在表面,加快水解。

蜡样芽孢杆菌胶原蛋白酶基因的异源表达与活性分析

研究采用降解骨胶原蛋白的蜡样芽孢杆菌MBL13-U作为原菌种,并对蜡样芽孢杆菌MBL13-U进行全基因组测序,克隆获得胶原蛋白酶(ColM13)基因。将目的基因与大肠杆菌的表达载体pET30a进行连接,转入大肠杆菌宿主菌株BL21,获得降解骨胶原蛋白的工程菌pET30a-ColM13/BL21。通过SDS-PAGE测定异源表达的重组蛋白酶ColM13的分子质量,并测定不同诱导时间和诱导浓度对ColM13酶活性的影响,最终确定重组蛋白酶ColM13的酶活最适条件:6‰异丙基硫代半乳糖苷(IPTG,100 mmol/L),37℃诱导6 h,优化后酶活力最高为64.99 U/mL,较优化前提高4.24倍。通过水解圈试验、紫外光谱和扫描电子显微镜等方式验证,表明工程菌构建成功,这为我国畜禽骨骼资源的深度开发和综合利用提供了新的研究思路。

Bacillus cereus胶原蛋白酶功能基因分析与结构预测

以一株降解骨胶原蛋白的菌种蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus) MBL13-U作为出发菌种,通过对菌全基因组测序,针对胶原蛋白酶功能基因进行了定位和结构预测。结果表明,从全基因组序列中得到胶原蛋白酶的功能基因序列长度为2 916 bp;该功能基因中α螺旋占总氨基酸的37. 1%,β转角占12. 8%,无规则卷曲占26. 0%,且该酶的三维结构预测为镊子状结构。将胶原蛋白酶基因转入大肠杆菌宿主菌株BL21,构建出工程菌p ET30aCol M13/BL21。对工程菌所产的重组蛋白酶Col M13酶解Ⅰ型骨胶原蛋白的结构进行分析表明,酶解作用使骨胶原蛋白产生多肽和大量游离氨基酸,其微观结构发生显著变化,表明Col M13在工程菌中已成功表达。

牛骨血管紧张素转化酶抑制肽发酵动力学及结构与特性分析

前期筛选蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus MBL13-U),结合嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus,St)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum,Lp)混合发酵牛骨粉制备血管紧张素转化酶(angiotensin converting enzyme,ACE)抑制肽,对其发酵动力学进行研究,采用Logistic和Luedeking-Piret等方程对发酵过程进行非线性拟合,建立发酵过程中菌体生长、产物生成、基质消耗动力学模型,拟合度均高于0.97。通过扫描电镜、紫外扫描、差示扫描量热仪对ACE抑制肽进行结构表征。结果表明,由于牛骨ACE抑制肽具有良好的吸湿性,其在扫描电镜下表面出现明显的沟壑痕迹;在222 nm波长处出现强吸收峰,符合胶原多肽的特征吸收;与牛骨胶原蛋白相比,其热变性温度升高,热稳定性较强。同时对其特性分析表明,牛骨ACE抑制肽具有较好的溶解性、较强的耐酸碱性,在0.9 mol/L以内的NaCl浓度条件下耐盐性较强,胃肠道酶对牛骨ACE抑制肽的影响较小。