芽孢杆菌蛋白酶在食品工业中的应用研究进展

芽孢杆菌蛋白酶是一种重要的微生物源蛋白酶,其种类多样、活性显著、研究较为深入,已被广泛应用于食品行业。本文综述了产蛋白酶芽孢杆菌的筛选、高产蛋白酶菌株的选育与工程菌株的构建、蛋白酶发酵条件的优化,分别以植物蛋白和动物蛋白为作用对象介绍了芽孢杆菌蛋白酶在食品行业中的应用情况,并对将来的研究方向和发展趋势进行了展望,旨在为芽孢杆菌蛋白酶的深入研究和应用提供参考。

黄鳝来源阿氏芽孢杆菌的筛选及发酵条件优化

试验旨在从人工养殖的黄鳝体内分离高产蛋白酶菌株,为后续微生物蛋白酶的制备和微生态制剂的开发提供菌种资源,以解决黄鳝摄食率低、消化不完全及水体氮污染等问题。通过采用脱脂奶粉培养基透明圈法初筛和Folin-酚法测定酶活复筛相结合的方式筛选人工养殖黄鳝肠道中的高产蛋白酶菌株,通过溶血试验与药敏试验检测菌株安全性,并进行常规生化和分子生物学鉴定。通过单因素和正交试验优化其发酵条件,筛选到一株高产蛋白酶、产过氧化氢酶的菌株Ma-4,初步鉴定其为阿氏芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai)。该菌株最适产酶条件为发酵时间48 h、发酵温度36℃、可溶性淀粉添加量15 g/L、牛肉浸粉添加量15 g/L和pH值6.0。优化后菌株酶活力为288.14 U/mL,较优化前提高了3.34倍。研究表明,菌株Ma-4为高产蛋白酶、产过氧化氢酶、不溶血、不耐药的阿氏芽孢杆菌,该菌株为开发黄鳝微生态制剂开拓了菌种资源。

高产抗菌脂肽芽孢杆菌的分离鉴定筛选及发酵工艺优化

为了筛选出高产抗菌脂肽的芽孢杆菌并确定其最佳发酵工艺条件,研究从传统发酵豆酱中分离和鉴定产抗菌脂肽芽孢杆菌菌株,通过正交试验研究了发酵接种量、发酵填液量、发酵时间、发酵温度等发酵条件对芽孢杆菌脂肽产量的影响。结果表明,从9份东北传统发酵豆酱中分离筛选得到27株芽孢杆菌,经16S rDNA鉴定,其中6株芽孢杆菌具有合成脂肽的基因sfp、fenB和ituA。通过单位菌体脂肽产量和抑菌效果测定发现,贝莱斯芽孢杆菌SN-20和解淀粉芽孢杆菌SN-46表现优异,单位菌体脂肽产量达106和72 mg,且对革兰氏阳性和阴性指示菌均有较强的抑菌效果。正交试验发现贝莱斯芽孢杆菌SN-20最佳发酵工艺为:接种量3%,发酵填液量20%,发酵时间36 h,发酵温度32℃;枯草芽孢杆菌SN-46最佳发酵工艺为:接种量2%,发酵填液量40%,发酵时间24 h,发酵温度32℃。在此条件下发酵的两株芽孢杆菌单位菌体脂肽产量优化前为106.11和76.23 mg/g,优化后分别提高了21.85%和23.84%。研究结果有效地增加了芽孢杆菌抗菌脂肽的产量。

一株产低温碱性淀粉酶蕈状芽孢杆菌的分离筛选和发酵优化

本研究的目的是从生态环境独特而复杂的西藏林芝地区的土壤样品中挖掘所蕴藏的特殊淀粉酶微生物资源.采用淀粉酶功能筛选的方法获得一株低温碱性淀粉酶生产菌株,编号为3F1.其酶活最适条件为10℃、pH 10.2.通过16S rDNA序列分析法鉴定该菌株为蕈状芽孢杆菌(Bacillus mycoides),并将其命名为Bm3F1.通过发酵条件的逐步优化,最终确定其最佳发酵条件为:发酵培养基中添加1.5%可溶性淀粉,培养基初始pH 7.2,装液量10 mL/250 mL,菌体接种量9.0%,发酵温度30℃,发酵时间18 h,经优化后可将菌株的酶活提升至13.58 U/mL.表明从西藏林芝地区分离的Bm3F1具有在低温和碱性条件下产较高酶活淀粉酶的特性.

一株产中性蛋白酶菌株的筛选及其发酵产酶条件优化

目前,低酶活及原料高成本严重制约了蛋白酶工业的发展,本研究采用透明圈法和摇瓶发酵法筛选出1株产中性蛋白酶的菌株,经形态学观察、生理生化实验以及16S rDNA序列分析鉴定为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis),并命名为ppr3,通过单因素实验和响应面试验对发酵培养基成分及发酵条件进行优化,结果表明:当发酵温度33℃,接种量8.5%(v/v),初始pH5.7,乳糖5.55 g/L、菜粕31.89 g/L、酵母浸粉7.09 g/L、吐温800.03%、MgSO_(4)0.04%、K_(2)HPO_(4)0.04%时,蛋白酶活为500 U/mL,相较于未优化前提高了132%。将菜粕作为培养基的发酵氮源,在一定程度上降低了成本,为农副产品的再利用提供了一个新途径,也为后续工业化生产奠定了研究基础。

高产磷脂酶D的蜡样芽孢杆菌诱变筛选及发酵条件优化

蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)是一种天然的磷脂酶D(PLD)生产菌株,为了提高PLD产量,以野生型蜡样芽孢杆菌(B.cereus CICC 20551)为出发菌,使用紫外线和硫酸二乙酯对其进行复合诱变,通过建立的PLD活性高效筛选方法,从大量突变样本中筛选得到一株高产PLD的蜡样芽孢杆菌S6-UD46。将该菌株摇瓶发酵48 h,产酶量达到0.52 U/mL,相比原始菌株(0.32 U/mL)提高了62.5%。对诱导产酶条件与培养基成分进行了优化,确定最佳发酵条件为:以20 g/L牛肉膏为氮源,10 g/L蔗糖为碳源,在600 nm波长下的光密度(OD600)达到4左右时加入40 g/L卵磷脂(磷脂酰胆碱含量>90%)对突变菌株S6-UD46进行诱导产酶,在37℃、200 r/min下培养48 h,PLD酶活性可达3.22 U/mL,是优化前的6.19倍。

产褐藻胶裂解酶菌种的筛选、鉴定及发酵条件优化

以褐藻酸钠为唯一碳源,经多次富集和驯化,从养殖场腐烂海带中筛选到一株高产褐藻胶裂解酶的菌株Alg07。依据菌体形态、生理生化特征和16S rRNA基因序列分析,归属于芽孢杆菌属(Bacillus),命名为Bacillusweihaiensis Alg07。通过单因素试验和正交试验,确定菌株Alg07的最佳发酵产酶培养基成分:褐藻酸钠9 g/L、蛋白胨1 g/L、酵母粉3 g/L、NaCl 5 g/L、MgSO4·7H2O 1 g/L、KCl 5 g/L、CaCl2 4 g/L;最佳发酵产酶条件为:250 m L三角瓶装液量40 m L、培养温度30℃、初始发酵pH 6.5、接种量0.5%、摇床转速180 r/min、培养时间24 h。在优化后的培养条件下,褐藻胶裂解酶活力由35 U/m L提高到563 U/m L。

γ-聚谷氨酸高产菌株筛选及发酵条件优化

γ聚谷氨酸是一种生物可降解的高分子材料,可应用于多种领域,因此受到普遍重视。报道了以11株枯草芽孢杆菌菌株为培养菌株,用3种谷氨酸钠含量不同的培养基进行筛选获得1株γ聚谷氨酸高产菌株;再以该菌株为研究对象进行碳源、氮源、谷氨酸钠浓度、初始pH、接种量、通气量等发酵条件的优化实验,结果表明最佳发酵条件为:250ml三角烧瓶装液40ml,接种体积分数5%,麦芽糖50g/L,酵母膏10g/L,谷氨酸钠30g/L,NaCl10g/L,KH2PO45g/L,MgSO4·7H2O0.5g/L,初始pH6.0,发酵60h,此时γ聚谷氨酸产量最高,达到30.26g/L,比国外报道的20g/L的产量有显著提高。纯化后产物经红外光谱及核磁共振检测,鉴定为γ聚谷氨酸。

壳聚糖酶高产菌株的筛选、鉴定及发酵条件的研究

从连云港海滩晒虾蟹壳的泥土里筛选出一株产壳聚糖酶能力较高的菌株S-1(水解圈直径和菌落直径的比值高达12.5)。根据其形态特征、生理生化以及16SrDNA鉴定,初步确定该菌为芽孢杆菌属(Bacillus);采用单因子试验方法,确定该菌的最佳培养基配方为(g/L):虾蟹壳粉15、硝酸铵10、酵母提取物3、K2HPO4·3H2O1.4、NaCl5、MgSO4·7H2O1.4、葡萄糖1.0;利用正交试验进行发酵条件的优化,确定最适宜发酵条件为初始pH6.0,32℃,用500ml三角瓶装液量为100ml,发酵时间为72h,最终该菌的酶活力由复筛的2.13U/ml提高到6.4U/ml,从而使该菌株具有工业化应用的潜力。

γ-聚谷氨酸产生菌S004-50-01的筛选和优化培养

以纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)S004为出发菌,经诱变选育后得到S004-50-01菌株,聚谷氨酸产量由原菌株的4.25 g/L提高到10.0 g/L,对谷氨酸的利用率由18.2%提高到42.83%。通过正交实验,获得该菌株的优化培养条件为:葡萄糖40 g/L,谷氨酸钠30 g/L,MgSO40.5 g/L,FeCl30.5 g/L,MnSO40.02 g/L,K2HPO43.0 g/L,经72 h发酵培养,聚谷氨酸的平均产量为13.6 g/L,谷氨酸的利用率为45.33%。

豆豉中纳豆芽孢杆菌的筛选及其发酵工艺的研究

利用纤维蛋白平板法,从我国传统食品豆豉中筛选出1株具有高纤溶活性的纳豆芽孢杆菌菌株NK-1。通过单因素试验和正交试验确定了该菌株液体发酵最佳条件:大豆蛋白胨1.0%,葡萄糖2.0%,培养温度35℃,初始pH值为7.0,培养时间72h时,该菌产酶纤溶活力可达1225.5尿激酶IU/mL。

血管紧张素转化酶抑制剂产生菌的筛选及发酵条件优化

以大豆分离蛋白为基质,以血管紧张素转化酶(ACE)抑制活性和多肽含量为评价指标,筛选高产ACE抑制剂的菌株,并以ACE和蛋白水解度(DH)为考察指标对其产ACE抑制剂的发酵条件进行单因素优化。通过微生物发酵法筛选出一株具有高ACE抑制活性的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)BS90。经单因素试验确定最优发酵条件为:采用液态发酵,大豆蛋白含量5%,初始pH值9.0,培养温度35℃,培养时间40h。在此发酵条件下,DH和ACE抑制活性分别达到89.1%和81.8%,较优化前分别提高69.5%、13.4%。为后续ACE抑制肽的分离制备奠定了基础。

响应面法优化菌株Bacillus sp.W77酯酶发酵条件

为开发适应性好的工业用酶,从深圳福田红树林自然保护区土壤中分离纯化获得一株产耐高温嗜碱性酯酶的菌株,通过形态学和分子生物学初步鉴定该菌株为芽孢杆菌属(Bacillus sp.),命名为Bacillus sp.W77;对所产的粗酶液进行酶活测定,发现该菌产的酯酶的最适反应温度是50℃,最适pH为8.0,且在碱性条件下较稳定;采用响应面法(Response surface methodology)对土壤菌株Bacillus sp.W77的产酯酶条件进行了优化,酵母提取物6.67 g/L,磷酸氢二钾0.56 g/L,硫酸镁0.36 g/L时,此时预测的最大酯酶活力的D405 nm值为1.266,在最佳产酶条件下,优化后酯酶活力的D405 nm值由0.829提高到1.235,实际值达到理论预测值的97.5%.

蜡状芽孢杆菌PX16的筛选及产β-葡萄糖苷酶的条件优化

为丰富产β-葡萄糖苷酶的微生物菌种资源,利用β-葡萄糖苷酶平板筛选法,从原始森林腐木土壤中筛选得到1株微生物菌种PX16,并对其进行了鉴定和产β-葡萄糖苷酶的条件优化试验。结果表明:PX16为蜡状芽孢杆菌,通过正交试验优化发酵条件,即培养基初始pH为8、接种量3%、培养温度34℃和培养时间84h时,PX16产β-葡萄糖苷酶的酶活力达11.93U/mL。PX16蜡状芽孢杆菌产β-葡萄糖苷酶的酶活力较高,在生物质能源、纺织等行业具有一定的应用潜力。

核桃基腐病拮抗细菌发酵条件的优化

【目的】探讨对核桃基腐病(Pythium oligandrum Drechsler)有较好抑制效果的菌株Gy-11的最优发酵条件,提高其次生代谢产物的产量。【方法】开展了最适培养基和最优碳氮源的筛选,以菌体生物量和发酵液对病原菌的抑菌活性为指标,采用单因素方法对菌株的发酵条件进行优化。【结果】菌株Gy-11在LB培养基和NB培养基中生长量最大;生长所需的最佳碳源为葡萄糖,最佳氮源为蛋白胨;菌株Gy-11最佳发酵条件为温度25℃,p H 7.0,装液量50 m L/250m L,接种量体积分数为6%,转速为180 r·min^(-1)。【结论】明确了菌株Gy-11的最适碳氮源和最优发酵条件为进一步研发生防制剂提供理论基础。

一株烟草青枯病生防菌的筛选鉴定及其发酵优化

以烟草青枯病原菌[茄科雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)]为筛选指示菌,采用平板共培养初筛和发酵上清滤液复筛的方法,筛选到烟草青枯病拮抗菌株XLA03,其抑菌圈直径为13.74 mm;经16S rDNA鉴定,菌株XLA03为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。由单因素试验和正交试验优化得到了菌株XLA03生物量较高的摇瓶发酵培养基配方为玉米淀粉15.0 g/L、豆粕50.0 g/L、K2HPO4·3H2O 1.0 g/L、MgSO4·7H2O 0.75 g/L、MnSO4·H2O 0.010 g/L;培养条件为起始pH 7.0,接种量1%,装液量20 mL/250 mL。

产阿魏酸酯酶菌株的筛选与产酶条件优化

该研究从土壤中分离得到可利用阿魏酸乙酯为唯一碳源且产阿魏酸酯酶的菌株,经过摇瓶发酵和液相色谱定性定量分析,获得1株阿魏酸酯酶活力较高的菌株SK52.001,将发酵上清液的酶反应产物通过LC-MS分析产物分子质量,确定该上清液中含阿魏酸酯酶。对目标菌株进行分子生物学鉴定,并结合形态学特征和生理生化实验确认该菌株为短小芽孢杆菌,并命名为Bacillus pumilus SK52.001。通过对目标菌株进行发酵制备阿魏酸酯酶研究发现,在30℃,200 r/min,接种量5%的条件下,在45 g/L麦麸为碳源,5 g/L胰蛋白胨为氮源,初始pH值为6.0时,摇瓶培养26 h的酶活力可达到421 U/L,较优化前酶活力195 U/L提高115%。当菌株在以45 g/L葡萄糖为碳源的发酵培养基中培养8 h后,加入麸皮诱导产酶44 h,发酵液中阿魏酸酯酶活力达到808 U/L。

产脂肪酶菌株的筛选、鉴定及发酵培养基优化

该研究从自然界筛选出一株脂肪酶产生菌株,鉴定其种属并对其发酵培养条件进行研究。采集富油水样,利用罗丹明B培养基进行初筛,结合形态观察、生理生化试验和16S r DNA序列分析进行菌种鉴定,建立系统发育树。结果表明,筛选出一株产脂肪酶的细菌U5,经鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。通过单因素试验和响应面试验设计对发酵培养基中三丁酸甘油酯、葡萄糖、尿素添加量进行发酵优化。结果表明,最佳的发酵培养基组分为:三丁酸甘油酯2.0%(V/V),葡萄糖9 g/L,尿素8 g/L。在此优化条件下,粗脂肪酶酶活为4.3 U/m L,比优化前的酶活提高了16.22%。

一株高产乙偶姻芽孢杆菌菌株筛选及发酵条件优化

为缓解乙偶姻的生产对石油的依赖,本研究利用分光光度法从浓香型大曲中筛选得到一株高产乙偶姻(Acetoin,ACT)且对酸度、乙醇具有较大耐受性的芽孢杆菌,经形态学观察、生理生化试验及分子生物学技术鉴定为贝莱斯芽孢杆菌。对该菌株p H、温度、装液量、接种量、转速等5个发酵条件进行单因素试验和正交试验,由极差分析可知,各因素对ACT产量的影响大小依次为p H>温度>装液量>接种量>转速。对影响ACT产量前3的因素进行响应面试验,得出最佳发酵条件为:p H 5.46,温度37.30℃,装液量49.20 mL,接种量5%,转速210 r/min。在此条件下菌株摇瓶发酵ACT的平均产率为25.60 g/L,比优化前菌株ACT产率18.37 g/L提高了39.36%。本研究对微生物生产ACT的生产策略有一定指导作用,且筛选所得芽孢杆菌在提升白酒风味方面有巨大应用潜力。

鸢尾生香菌的分离鉴定及鸢尾酮的生物合成

针对传统植物提取法生产鸢尾酮过程中存在的生产周期长、产物得率低、生产成本高等问题,提出以新鲜根粉为原料利用微生物发酵生产鸢尾酮的方法。从鸢尾根茎中筛选得到一株产香细菌,通过细菌16S rDNA基因序列分析确定为简单芽孢杆菌(Bacillus simplex strain)。使用甘油混合培养基,添加终浓度5 g·L^-1的新鲜根粉为底物,在28℃,200r·min^-1条件下,发酵24 h顺式α-鸢尾酮摇瓶产量达到315.95 mg·kg^-1。10 L发酵罐放大培养结果表明18h后顺式α-鸢尾酮产量最高可达到1037.65 mg·kg^-1,是摇瓶发酵产量的3.28倍。利用微生物发酵生产鸢尾酮,大幅度提高了鸢尾酮的生产效率,对促进鸢尾酮生物合成的工业化应用具有重要意义。