Levan果聚糖的应用与生产研究进展

Levan是一类果聚糖,由大量的果糖单元以β-(2,6)果糖苷键连接构成聚糖主链并含有少量β-(2,1)果糖苷键连接的支链组成。部分微生物来源的Levan具有抗肿瘤、抗病毒、降血糖、降血脂、免疫增强等重要的生物活性,在医药和功能性食品方面具有巨大的应用潜能。微生物发酵液提取和酶法合成是目前大量获得Levan果聚糖的两种方法,其中微生物发酵液提取的Levan果聚糖产量和蔗糖转化率一般较低,且发酵液中同时存在的其他高聚物不利于Levan的规模化纯化;而利用Levan蔗糖酶以蔗糖为底物转果糖基合成的Levan果聚糖产量已经高达200g/L、蔗糖转化率高达50%,并且Levan蔗糖酶合成Levan过程中酶的活性受到pH值、温度、螯合剂、金属离子等多种因素的影响,可以通过控制反应条件促进多糖合成反应的进行。因此,酶法合成将是工业化获得Levan果聚糖的主要方式。

产转糖基β-半乳糖苷酶菌株F3的鉴定、产酶条件及转糖基活性研究

菌株F3从土壤中筛选得到,具有产生转糖基β-半乳糖苷酶(β-galactosidase)的特性。根据形态观察及18SrD-NA序列分析,菌株F3被鉴定为扩张青霉(Penicillumexpansum)。通过单因子试验和正交试验,对菌株F3产生转糖基β-半乳糖苷酶的培养基组成及发酵条件进行了优化。优化后的培养基组成为葡萄糖2%、酵母粉1%、蛋白胨1.5%、氯化钠0.3%。在初始pH6.0,28℃培养40 h时,其产酶量为2 245.2 U/L,比优化前提高约3倍。菌株F3产生的转糖基β-半乳糖苷酶以pH4.5缓冲液配制的30%乳糖为底物,50℃反应24 h,低聚半乳糖产量为30.6%,其中80%以上为三糖。

地衣芽孢杆菌产Levan果聚糖发酵条件的优化

通过单因素试验(培养基用水、碳源、氮源、培养温度和培养基初始pH值)和正交试验对地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)8-37-0-1发酵产生Levan果聚糖的培养基组成及培养条件进行优化,采用苯酚-硫酸法测定多糖含量。结果表明:以蔗糖100g/L、牛肉膏1.0g/L、酵母粉0.6g/L、K2HPO4 3.0g/L、KH2PO4 3.0g/L、NaCl1.0g/L、MgSO4.7H2O 0.2g/L、FeSO4.7H2O 0.001g/L,自来水配制,培养基初始pH5.0,30℃培养8-37-0-1菌株24h,Levan果聚糖产量达到最高值41.7g/L,约是未优化时的5.0倍。

纤维素乙醇产业化的突破口--集成就地产酶工艺的多联产生物精炼

纤维素乙醇产业化在可再生资源利用、环境污染控制、农业产业链延伸、农村经济发展、农民就业等方面均可发挥重大作用。但由于生产成本仍然偏高,至今未能实现大规模的产业化。把集成了就地产酶过程的多联产生物精炼技术选择为实现纤维素乙醇大规模产业化的突破口,可以大幅度降低酶解产糖的用酶成本。同时,引进精炼概念,提高了纤维素乙醇生产与同类粮食和石油产品的经济竞争力。玉米芯生物精炼联产木糖产品-乙醇-木质素工艺技术,成功实现了纤维素乙醇工业化生产,最近正在合作开发秸秆生物精炼联产纸浆-乙醇-黄腐酸肥新技术,有望实现更大规模的工业生产。

功能性低聚糖及其生产应用

功能性食品是当今食品和营养科学中最受关注和推广的领域之一,功能性低聚糖(又称非消化性低聚糖)是功能性食品的重要组成部分。聚焦于功能性低聚糖,首先对与其相关的益生菌、益生元、合生元的基本概念进行说明,然后对功能性低聚糖的概念及种类、理化性质及生理功能、重要商品化种类的生产方式进行总结和评述,最后对功能性低聚糖领域的发展进行了展望。

微生物模块化共培养工程的应用及控制策略

传统的微生物合成方法通常依赖于单一工程菌株,通过代谢工程改造合成目标产物。由于关键的辅因子、前体和能量被引入到复杂的化合物合成途径中,加重了工程菌株的代谢负担,因而常常会影响目标产物产量。而模块化共培养工程已经成为一种有效进行异源生物合成并有望大大提高产物产量的新方法。在模块化共培养工程中,不同模块菌群之间的相互协调对于生产至关重要。文中重点介绍了模块化共培养工程的应用及种群控制策略。

鸡卵清溶菌酶在大肠杆菌中高效表达及其活性测定

根据NCBI公布的鸡卵清溶菌酶（lysozyme，LYZ）蛋白序列按照大肠杆菌密码子喜好性化学合成鸡卵清溶菌酶基因序列。基因经酶切后与表达载体pET15b连接，获得的重组质粒转入大肠杆菌BL21（DE3）。重组大肠杆菌经诱导表达和纯化提取后，获取大量高纯度鸡卵清溶菌酶，其纯度达90％以上。试验证明，经纯化的重组鸡卵清溶菌酶活性达到20000U／mg。本研究利用大肠杆菌表达载体成功表达了重组鸡卵清溶菌酶，并探索了简单有效的纯化和活性测定方法。为利用大肠杆菌系统规模化生产重组鸡卵清溶菌酶奠定了技术基础。

Levan蔗糖酶及其在Levan果聚糖合成中的应用

Levan果聚糖是一类分子中含有大量β-(2,6)果糖苷键主链和少量β-(2,1)果糖苷键支链的聚糖。部分微生物来源的Levan果聚糖具有抗肿瘤、抗糖尿病、免疫增强、降血脂等重要的生物活性,在医药和功能食品方面具有巨大的应用潜能。由于微生物发酵液提取法产量相对较低,而化学法合成过程繁琐,Levan果聚糖的酶法合成备受关注。Levan蔗糖酶(Levansucrase,EC 2.4.1.10)属于糖苷酶家族GH68,是一类β-螺旋桨家族蛋白,其催化糖类合成遵循non-Leloir糖基转移酶机制,以蔗糖为底物转果糖基合成Levan果聚糖。部分微生物Levan蔗糖酶的分子结构及基因的表达调控已经得到阐明,Levan果聚糖的酶法合成得到广泛研究。本文综述了Levan蔗糖酶的催化机制、酶分子结构、酶基因表达调控以及酶在合成Levan果聚糖中的应用,以促进微生物Levan蔗糖酶及Levan果聚糖的研究和应用。

青霉生产木质纤维素降解酶系的研究进展

木质纤维素降解酶系的高效生产是实现植物生物质大规模生物炼制的重要支撑。就地生产木质纤维素降解酶,有助于降低其使用成本,提高技术经济效益。青霉是自然界常见的木质纤维素降解真菌,可以合成分泌种类多样、组分齐全的木质纤维素降解酶系,已被应用于纤维素酶制剂的工业生产。文中从就地生产降解酶,为木质纤维素生物炼制构建"糖平台"的角度,综述了青霉木质纤维素降解酶系的性质、菌株遗传改造及发酵工艺的研究进展。

Wzz酶对O抗原糖链聚合度的调控

革兰氏阴性细菌表面的O抗原在信号识别、黏附、免疫逃避等过程中发挥着重要作用。根据翻转酶的不同,O抗原的合成可划分为3种机制,其中依赖于Wzy的合成途径(Wzy-dependent)较为普遍。该机制中,wzz基因参与调节O抗原多糖的聚合度。O抗原糖链能够影响致病菌的抗原性并不同程度的刺激免疫系统。基于Wzz的蛋白晶体结构,对wzz基因进行分子改造可以使菌株合成不同大小的O抗原糖链。利用病原菌的O抗原与特定载体蛋白结合而成的糖缀合物疫苗,既具有很好的靶向性,又有较强的免疫原性。因此了解Wzz(调节糖链长短的蛋白)的功能、结构及作用机制对今后糖缀合物疫苗的开发与生产具有重要意义。

Klebsiella sp.LDX1-1多糖的发酵影响因素和絮凝特征

Klebsiella sp.LDX1-1多糖产生的最佳碳源为麦芽糖与低聚异麦芽糖的混合糖,其中低聚异麦芽糖质量分数为8%;最佳氮源为2 g/L的NH4NO3。2 g/L的雪松松针提取物、0.4%的曲拉通X-100显著促进多糖合成,产量分别提高12.46%和14.38%。用综合试验因素进行发酵,得到的最适发酵周期为24 h,粗多糖产量达到23.46 g/L,比发酵基础培养基条件下提高43.14%。由发酵液制取的初步纯化多糖具有高效絮凝活性,对高岭土悬液和黄河水的絮凝率分别是98.43%和96.31%。纯化样品的红外光谱定性分析表明:发酵产生的黏性物质成分为典型的生物多糖。

天然产物的糖基化及糖基侧链改造

抗生素和抗癌药物等多种天然产物的活性都依赖于其糖基侧链,糖基侧链结构的变化对母体化合物的生物活性、底物适应性及药理学性质具有重要影响。糖基侧链结构变化多端,修饰、改变天然产物的糖基侧链已成为获得临床候选药物的重要方法。利用化学法和酶法,研究者创造了多种改造天然产物糖基化的方法。详细介绍了天然产物的糖基化过程,并从组合生物学、糖基转移酶改造、糖类随机化及新型糖类随机化和糖基转移酶可逆性四方面阐述了糖基侧链的改造方法。