海洋菌株Mitsuaria sp.SH-50产嗜热性壳聚糖酶CsnSH50的酶学性质表征及其应用

实验室从中国海南滨海虾蟹养殖区泥土样品中筛选到一株高产壳聚糖酶的海洋菌株Mitsuaria sp.SH-50,优化后该菌株产酶时间仅为12 h,产酶活性可达26.6 U/mL。该研究对其胞外壳聚糖酶进行分离纯化和酶学性质表征并进行壳寡糖制备的小试放大试验,以期进一步明确该菌株在壳寡糖生产上的实际意义。结果表明:壳聚糖酶CsnSH50分子量约为41 ku,纯化后CsnSH50比酶活力为7462.50 U/mg,最适反应pH值为4.5,温度为75℃,在pH值2.5~8.5及温度低于50℃条件下稳定性较好。最适条件下,稀释后CsnSH50的最大反应速率Vmax=29.41 U/mL,米氏常数Km=1.71 mg/mL,1 mmol/L的K^(+)、Ca^(2+)、Cu^(2+)、Fe^(3+)、Mn^(2+)对CsnSH50的酶活力有明显正激活效应,10 mmol/L的Mn^(2+)对其正激活效应可达412%。TLC和ESI-MS结果表明:CsnSH50水解壳聚糖的最终产物主要为壳二糖、三糖、四糖。小试放大试验结果显示:制备5%(m/V)壳寡糖溶液时,壳聚糖溶液的初始pH值3.5,温度75℃,水解120 min时壳寡糖产率达到92.1%,产物平均聚合度为10.2。综上,CsnSH50具有酶活性高、热稳定性好、耐酸等特性,同时是一种鲜有报道的嗜热性壳聚糖酶,具有良好的工业应用潜力。

响应面法优化壳聚糖酶产生菌Mitsuaria sp.K1的产酶发酵条件

壳聚糖（chitosan）及其降解产物因具有优良的物理特性和生物活性而被广泛关注。通过平板透明圈初筛、摇瓶复筛方法，从青岛海岸土壤中分离筛选到1株产壳聚糖酶活性较高的细菌Mitsuaria sp.K1，并对其产酶发酵条件进行了单因素试验和响应面优化分析试验。结果表明：在最适培养基组成（1%粉末壳聚糖、0.5%硝酸钾、0.22%KH2PO4、0.1%Na2HPO4、0.15%KCl、0.05%MgSO4·7H2O）和最佳培养条件（培养温度25.2℃，培养时间25.4 h，起始pH值6.5，接种量3%，装液量100 mL/500 mL摇瓶，160 r/min）下，Mitsuaria sp.K1的发酵粗酶液最高酶活平均达11.56 U/mL，比优化前的2.17 U/mL提高了4.32倍。与前人研究结果相比，该菌发酵产酶温度降低了5～10℃，产酶周期缩短了23～47 h，因此具有工业发酵应用价值。

活性污泥微生物解壳聚糖松江菌中菌胶团形成相关大型基因簇的鉴定和分析

【背景】活性污泥法已广泛应用于城市污水和工业废水的处理,微生物菌胶团的形成在污泥通过重力沉淀实现泥水分离和污泥回用的过程中起着重要作用。从西安北石桥污水处理厂活性污泥中分离到一株菌胶团形成菌XHY-A6,经鉴定为解壳聚糖松江菌(Mitsuaria chitosanitabida)。【目的】旨在揭示该株解壳聚糖松江菌菌胶团形成相关的基因及其菌胶团形成机制。【方法】结合分子遗传学,包括转座子插入突变技术和遗传互补分析以及基因组学方法分析与菌胶团形成相关的基因和基因簇。【结果】通过转座子插入突变技术获得了两株菌胶团形成缺陷的突变株,转座子插入位点在糖基转移酶(称为gt3)和多糖链长决定蛋白(wzz)基因内,且这两个基因位于一个与菌胶团形成相关的大型基因簇内,该基因簇内还包括与胞外多糖生物合成和分泌相关的基因、epsB2-prsK-psrR-prsT基因以及一个编码PEP-CTERM蛋白A的基因,遗传互补分析证明gt3基因、wzz基因及其下游wzc基因在菌胶团形成过程中是必需的。【结论】松江菌中菌胶团形成和调控机制极可能与活性污泥优势菌动胶菌(Zoogloea)非常相似,即由胞外多糖和PEP-CTERM家族胞外蛋白质共同介导。从武汉二郎庙、汤逊湖和深圳南山污水处理厂活性污泥中分离纯化出松江菌,这些松江菌属细菌可以用于富含几丁质和壳聚糖的市政污水和虾蟹类食品加工废水的净化和资源化利用。