极端嗜热菌Thermosipho melanesiensis普鲁兰酶基因的异源表达与酶学性质分析

选择来源于极端嗜热菌Thermosipho melanesiensis(DSM12029)的普鲁兰酶基因,以购自德国菌种保藏中心的基因组为模板,扩增出普鲁兰酶基因TM-pulA;利用酶切酶连构建了重组质粒pET21a-TM-pulA;转入大肠杆菌Rosetta(DE3)菌株中诱导表达并经纯化后,进行了水解产物分析和酶学性质测定.结果显示:TM-pulA为Ⅰ型普鲁兰酶,最适pH为5.8;最适温度是80℃;70℃下半衰期为4.75 h;Mn~(2+)、Co~(2+)、AL~(3+)、Fe~(3+)、SDS及EDTA对其酶活有不同程度的抑制作用;该酶的K_m、V_(max)、K_(cat)及K_(cat)/Km值分别为4.68 g·L~(-1)、0.0085 mmol·L~(-1)·s~(-1)、71.18 s~(-1)、15.21 L·g~(-1)·s~(-1).     

产普鲁兰降解酶菌株的分离筛选及酶学特性的研究

普鲁兰降解酶(pullulan degrading enzymes)能够专一水解普鲁兰多糖α-1,6-糖苷键以及特定位置的α-1,4-糖苷键,在工业、食品业、医疗保健等行业中具有重要的应用意义.本研究采用唯一碳源法从稻田土样中培养筛选到21株产普鲁兰降解酶的菌株.对菌株A1的鉴定及其产生的普鲁兰降解酶的分析表明,该菌株为气单胞菌属,其产生的酶属于Ⅰ型普鲁兰酶(Type I pullulanase,EC 3.2.1.41),专一水解普鲁兰多糖α-1,6-糖苷键.该酶的最适反应温度为60℃,最适反应pH为6.0,具有良好的温度稳定性和适应性;同时在pH为4.0时仍然保留50%的酶活.进一步对A1菌株产酶的发酵条件(pH、温度、时间)进行了优化,摇瓶中A1分泌表达Ⅰ型普鲁兰酶的水平达到21.2 U/mL.根据已报道的气单胞菌属普鲁兰酶基因的保守序列设计引物,克隆获得了4 053 bp的A1普鲁兰酶基因pluA1全长序列,编码1351个氨基酸.本研究结果为该酶的开发应用奠定了基础.     

普鲁兰酶处理麦芽对啤酒中风味物质的影响

通过改变麦芽糖化过程中的普鲁兰酶添加量,研究其对麦芽啤酒风味物质产量的影响。经固相微萃取气相色谱(SPME-GC)检测分析,结果表明,添加普鲁兰酶能够降低啤酒中的醇酯比,当添加量为120 U·kg~(-1)时,麦芽啤酒风味物质产量最高;且该方法的精确度较高。该结果不仅具有重要的理论意义,还能够控制醇酯比,提高啤酒饮后感,为麦芽厂和啤酒厂提供理论依据和技术支持。     

产普鲁兰酶克雷伯氏菌的分离鉴定及酶学性质研究

利用曲里苯蓝法从淀粉加工厂废水氧化池酸性污泥样品中筛选普鲁兰酶产生菌,对筛选到的GXAS-38菌株进行形态观察、生理生化特征分析、16SrDNA序列系统发育分析和普鲁兰酶酶学性质研究,并用PCR方法克隆GXAS-38菌株的普鲁兰酶基因。结果表明,GXAS-38菌株属于肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae),其产普鲁兰酶的最适反应温度为60℃,在温度35～50℃时酶活较稳定;最适反应pH值5.5,在pH值5.0～7.5时酶活较稳定。Ca2+、Na+和Li+对GXAS-38菌株的普鲁兰酶活性有激活作用;Cu2+、Zn2+、Co2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+和Ba2+对GXAS-38菌株的普鲁兰酶活性有抑制作用;螯合剂EDTA能够强烈地抑制GXAS-38菌株的普鲁兰酶活性,GXAS-38菌株的普鲁兰酶反应需要金属离子参与。GXAS-38菌株完整的普鲁兰酶编码基因全长3291bp,编码1096个氨基酸。     

新型Ⅰ型普鲁兰酶基因的克隆表达及酶学性质

【目的】筛选并克隆表达高酶活且具有一定热稳定性的新型普鲁兰酶。【方法】克隆Tumebacillus flagellatus GST4的普鲁兰酶基因pulB,构建重组质粒后转化宿主菌大肠杆菌进行诱导表达,再运用亲和层析进行纯化并分析其酶学性质和结构。【结果】pulB在大肠杆菌中实现可溶性表达,发酵液上清酶活力达到78U/mL,粗酶液经纯化后比活力为258U/mg。重组酶PulB最适反应温度和pH值分别为55℃和5.0,在较窄的酸性范围内(pH值4.5~5.5)酶活力比较稳定;对普鲁兰糖的Km=(16.28±0.03)mg/mL,Vmax=(22.05±0.02)μmol·min-1·mg-1。PulB的DNA序列与GenBank数据库里的任何序列都没有同源性,在蛋白质序列上,由基因pulB编码的氨基酸序列与T.aegyptius的环麦芽糖糊精酶相似性最高,BlastX比对的Identities为54%,Positives为69%,SMART结构预测分析发现,pulB具有淀粉酶的结构域。底物特异性分析表明,它可水解普鲁兰糖和支链淀粉生成线性的低聚糖或麦芽三糖。【结论】重组酶PulB是尚未报道的新型普鲁兰酶,它可水解普鲁兰糖和支链淀粉,属Ⅰ型普鲁兰酶。     

一株产普鲁兰酶细菌的分离鉴定及其发酵条件优化

从淀粉加工厂附近土壤中筛选得到一株普鲁兰酶高产菌株,编号为Z-13,其初始酶活达到5.7 U/mL.通过对此菌株的16S rDNA比对,以及生理生化鉴定,鉴定此菌株为克雷伯氏菌(Klebsiella variicola),通过发酵条件优化,确定最佳发酵产酶条件为:玉米淀粉1.5%,蛋白胨2.0%,KH2PO40.05%,MgSO4·7H2O 0.01%.装液量为70 L/250 L,培养基最初pH为6.0,发酵温度30℃,摇床转速200 r/min,发酵时间48 h,优化后菌株产普鲁兰酶的酶活高达67.8 U/mL,是优化前菌株产普鲁兰酶活性的11.89倍.     

普鲁兰酶的纯化及其性质

采用ＤＥＡＥ—纤维素柱和ＳｅｐｈａｄｅｘＧ－１００柱色谱对从土壤中筛选得到的普鲁兰杆菌（Ｂａｃｉｌｕｓａｃｉｄｏｐｕｌｕｌｙｔｉｃｕｓ）菌株所产生的普鲁兰酶（丹麦ＮｏｖｏＮｏｒｄｉｓｋ产品）进行分离纯化。酶活测定的结果表明,该酶的最适催化ｐＨ为４８,最适温度为３８℃,有相当高的热稳定性,米氏常数Ｋｍ为５２ｍｍｏｌ。     

K_(123)菌株普鲁兰酶(Pullulanase)的合成及其酶性质的研究

研究了一株从白酒发酵现场分离得到的Ｋ１２３菌株普鲁兰酶的合成及其部分酶性质．结果是Ｋ１２３菌株的异淀粉酶在培养液中的大量积累发生在稳定期后期,菌的最适生长温度为３５℃,产酶的最适温度则为３０℃;菌的最适生长ｐＨ和产酶的最适ｐＨ均在７．０～７．５;产酶的最佳碳源为可溶性淀粉,有效碳源是糯米淀粉、糊精、支链淀粉、玉米面、茁霉多糖、麦芽糖,而葡萄糖则抑制产酶;产酶的最佳氮源是蛋白胨、酪素水解物,无机氮源则使得Ｋ１２３菌株的产酶量略低于有机氮源．通气量对菌体的生长影响较大,但菌体的生长达稳定期后,通气量的改变对菌的产酶影响不大．Ｋ１２３菌株所产的异淀粉酶水解茁霉多糖的产物为麦芽三糖,不水解动物淀粉,是普鲁兰酶（ｐｕｌｕｌａｎａｓｅ）．该酶反应的最适温度为５０℃,最适ｐＨ５．８,受Ｃａ２＋,Ｍｎ２＋等离子激活,受Ｃｕ２＋,Ｚｎ２＋等离子抑制;该酶的热稳定性较差,５０℃以上迅速失活;ｐＨ稳定性较好,中性,微酸性条件下,冰箱中可长期保存．该酶应用于固态白酒发酵可提高出酒率平均４％以上．     

普鲁兰酶对柠檬酸发酵残糖降解效果的研究

在柠檬酸发酵残糖成分分析的基础上,研究了普鲁兰酶降解发酵残糖的最适条件和降解效果。研究结果表明,普鲁兰酶作用的最适条件为:t=28min,T=58℃,pH 4.8,酶用量0.4mL;在最适条件下,还原糖含量可提高30.7%.     

Hydrolysate of corn starch saccharified with a dual-enzyme system and the effect on the crystallization of itaconic acid when used in fermentation

An improved process of hydrolysis of corn starch was adopted in the production of itaconic acid （IA）, the aim was to decrease the unfermentable reducing sugar （RS） in the medium from the beginning of the fermentation and to increase the crystallization efficiency of IA from the fermentation broth. The glucose （GS） syrups saccharified by several combinations of glucoamylase and pullulanase were investigated and used as the carbohydrate source of the fermentation medium for the spore-initiated submerged fermentations experiments. Compared with the conventional process （with pullulanase controlled）, the improved process decreased th.e RS residue in the fermentation broth from 3.01g/L to 1.35g/L and from 4.25g/L to 3.25g/L when the original RS of the medium were 100 and 120g/L, respectively. The crystallization efficiency of IA increased from 65% to 78.8% and from 69.58% to 82.81% with the original RS being 100 and 120g/L, respectively.