β-葡萄糖苷酶研究进展

综述了β-葡萄糖苷酶（EC3.2.1.21）的分布、分类、理化性质、催化反应机制、活性测定方法、固定化及应用的国内外研究现状,并分别在其催化反应机制、活性测定方法、固定化和应用等4个方面提出了目前研究急待解决的问题,指出了解决目前存在问题的途径及研究趋势。     

固定化β-葡萄糖苷酶的酶学性质

以壳聚糖微球为载体构建了固定化β-葡萄糖苷酶,研究了固定化和游离β-葡萄糖苷酶的酶学性质.结果表明:固定化和游离β-葡萄糖苷酶的最适pH均为4.5;固定化β-葡萄糖苷酶的最适温度为60℃,比游离酶低5℃;固定化β-葡萄糖苷酶的pH稳定性和贮存稳定性明显高于游离酶,但热稳定性略低于游离酶;固定化和游离β-葡萄糖苷酶的表观米氏常数和米氏常数分别为0.52 mmol/L和2.4 mmol/L;固定化β-葡萄糖苷酶重复分批酶解10 g/L的纤维二糖,其操作半衰期为31 d左右.     

β-葡萄糖苷酶高产菌株筛选

以黑曲霉为出发菌株,经紫外线-氯化锂诱变得13株长势良好的单菌落。通过水解水杨苷产还原糖方法测定这13株菌固态发酵产β-葡萄糖苷酶活力,结果表明,IK-7产酶活最高,可达118.95 U/mL,比原始菌株提高了将近6倍。     

壳聚糖固定化β-葡萄糖苷酶酶学性质研究

采用交联吸附法将β-葡萄糖苷酶固定在壳聚糖上,方法简便易行.固定化酶的最适反应温度为50℃,相比于游离酶上升了10℃,且固定化酶提高了游离酶的热稳定性.固定化酶最适pH值为6.0,与游离酶相比上升了1.0,更耐碱.固定化酶对化学试剂稳定性增强,贮藏稳定性有显著提高.固定化酶优化了游离酶的部分酶学性质,具有一定应用价值.     

碳源和氮源对黑曲霉分泌β-葡萄糖苷酶的影响

以黑曲霉(Aspergillus nigernl-1)为产酶菌种,研究了碳源和氮源对β-葡萄糖苷酶合成的影响。结果表明:麸皮为最好的碳源,适宜的使用量为4%;(NH4)2SO4、蛋白胨分别为较佳的无机氮源和有机氮源,由无机氮与有机氮组成的复合氮源更有利于β-葡萄糖苷酶分泌,其适宜比例为0.2%(NH4)2SO4和3.19%蛋白胨。通过碳源、氮源的优化,β-葡萄糖苷酶活力达到4.82 U/mL。     

黑曲霉β-葡萄糖苷酶基因的分离

以黑曲霉基因组DNA、mRNA为模板,利用种属相似性设计了一对引物,采用PCR与RT-PCR技术得到β-葡萄糖苷酶基因的DNA和cDNA全序列.测序表明:克隆得到的DNA序列全长2 924 bp,cDNA序列全长2 583 bp,编码860个氨基酸.编码序列推导的蛋白质序列相似性分析显示:完整蛋白质序列同源性高达97%～99%.该研究为β-葡萄糖苷酶基因的遗传转化及应用 奠定了基础.     

黑曲霉β-葡萄糖苷酶菌株的筛选

采用牛津杯平板透明圈法对研究室保藏的17株黑曲霉菌株进行了β-葡萄糖苷酶产生菌初筛,得到5株透明圈相对明显的菌株,经固态发酵产酶复筛及相关纤维素酶活力的检测,选出一株β-葡萄糖苷酶酶活力高、且纤维素酶活力也较高的菌株niger-2,其β-葡萄糖苷酶酶活力为78.75 U/g、纤维素酶(CMC)活力为312.15 U/g...     

重组毕赤酵母生产β-葡萄糖苷酶发酵条件优化及固定化研究

为了实现绿色木霉菌Trichoderma viride来源的β-葡萄糖苷酶在重组毕赤酵母中的高效表达,对重组菌P.pastoris KM71/pPIC9K-bgl1/pPICZ A-pdi进行3.6L罐发酵培养条件优化。结果表明,当诱导温度28℃,初始诱导菌体浓度50g/L,诱导阶段甲醇体积分数1.0%时,酶活力最高,能达到1452U/mL。同时以壳聚糖为载体、戊二醛为交联剂,采用吸附交联法对β-葡萄糖苷酶进行固定化。结果表明,当壳聚糖质量浓度0.03g/mL,戊二醛质量浓度0.008g/mL,游离酶添加量400U/g(1g壳聚糖微球加酶量为400U),固定化吸附时间20h时,固定化酶酶活回收率最高,达到65.4%。以800g/L葡萄糖为底物,优化的转化条件下连续转化6次,低聚龙胆糖产率仍达到15.2%,显示出该固定化酶具有较好的持续利用性及较高的低聚龙胆糖生产能力。     

两种不同方法固定化β-葡萄糖苷酶的研究

以自制的壳聚糖微球为载体,戊二醛为交联剂,考察了壳聚糖浓度对微球制备的影响,并采用吸附-交联法和交联-吸附法两种方法对β-葡萄糖苷酶固定化进行了研究.结果表明:(1)当壳聚糖:2％乙酸溶液=1∶20(w/w)时,最适合制球,成球粒径平均约为1.5mm.(2)采用交联-吸附法时固定率为43％,储存5天后剩余酶活力为67％,10天后剩余酶活力为52％,采用吸附-交联法时固定率为32％,储存5天后剩余酶活力为60％,10天后剩余酶活力为43％.因此,优化的固定化β-葡萄糖苷酶的方法为交联-吸附法.     

β-葡萄糖苷酶促进纤维素降解的应用

为了提高纤维素酶的作用效率，降低薯蓣皂苷元提取过程中纤维素带来的传质阻力，从而提高薯蓣皂苷元产率，在酶解的预处理过程中对糖液进行分离并添加β-葡萄糖苷酶分解体系中的纤维二糖．通过对不同预处理方式进行比较，考察了β-葡萄糖苷酶在纤维素降解过程中的作用，分析了纤维素酶的作用机制和抑制机理，认为葡萄糖和纤维二糖对纤维素酶的抑制作用不可忽略利用实验结论对酶催化提取薯蓣皂苷元的工艺进行改进，使产率提高了29．3％．     

蝾螺β-葡萄糖苷酶性质的初步研究

以海洋蝾螺(TurboPetholatusLinnaeus)内脏为原料,经匀浆、缓冲液抽提、硫酸铵沉淀初步抽提,再经DEAE cellulose(DE 32)、SephadexG 200等柱层析纯化,获得较纯的β 葡萄糖苷酶.本文对β 葡萄糖苷酶的基本性质进行初步研究,结果表明:β 葡萄糖苷酶催化底物pNP G水解的最适pH及最适温度分别为pH5.5和45℃.β 葡萄糖苷酶在pH为4.5～6.5之间稳定.温度30℃以上则逐渐失活.其反应Km为0.076mmol/L(37℃).活化能Ea为15.4kJ/mol.金属离子对酶的作用表明,Cu2 ,Hg2 ,Pb2 有强烈的抑制作用,Fe3 ,Cd2 ,Zn2 浓度小于1.0mmol/L时,抑制较弱,但在浓度大于1.0mmol/L时,抑制明显;Mn2 ,Ca2 在低浓度下对酶活力无明显影响,但在高浓度条件下有较强抑制作用,Mg2 略有激活效应.     

南日鲍β-葡萄糖苷酶分离纯化及表征

采用硫酸铵分段盐析、透析、DEAE-纤维素离子交换层析和葡聚糖Sephadex G-100凝胶层析,从南日鲍内脏中分离纯化得到一种β-葡萄糖苷酶.SDS-PAGE分析表明,所纯化的β-葡萄糖苷酶为单聚体,分子量约为90 kDa,N-端8个氨基酸残基序列为AGMLYPRV.β-葡萄糖苷酶的最适温度为50℃,最适pH值为5.0,Mn2+、Cu2+、Ba2+和Zn2+对酶活力有显著的促进作用,而Al3+对酶有明显的抑制作用,SDS则使酶变性失活;pNPG与β-葡萄糖苷酶之间的亲和程度最高,纤维二糖和京尼平苷次之,水杨苷最差.     

灰绿曲霉产纤维素酶的研究

灰绿曲霉(Aspergillus glaucus)发酵液通过硫酸铵盐析、Sephadex G-100分子筛、DEAE Sepharose Fast Flow离子交换柱和Phenyl Sepharose Fast Flow疏水层析,分离纯化一种外切葡聚糖酶(CBH)和一种内切葡聚糖酶(EG).通过SDS-PAGE和凝胶柱层析法测定分子质量表明:CBH全酶分子质量为71 ku,由两个分子质量为35 ku的同型亚基组成;EG为单体蛋白,全酶分子质量为32 ku.酶学性质研究表明:CBH催化pNPC的最适pH为6.0,最适温度为55 ℃,酶活在pH 5.0～8.0 区间和温度低于55 ℃时稳定;EG催化CMC-Na的最适pH为4.0,最适温度为50 ℃,酶活在pH 3.5～7.5区间和温度低于65 ℃时稳定.Na+、K+、Ba2+、Mg2+以及NO-3和SO2-4对CBH和EG酶活均无影响;Ca2+和Mn2+对CBH有激活作用,Fe2+和Mn2+对EG有激活作用,而Zn2+、Cd2+和Cu2+对CBH和EG均有不同程度的抑制效应.酶动力学分析表明:CBH催化pNPC水解的米氏常数Km值为1.4 mmol/L(pH 6.0,55 ℃),EG催化CMC-Na水解的米氏常数Km值为5.0 mg/mL(pH 4.0,50 ℃).     

水稻土壤宏基因组中的β-葡萄糖苷酶基因克隆、表达及酶活的研究

β-葡萄糖苷酶(Ec3.2.1.21)属于糖苷水解酶家族3,它能够水解非还原性末端的β-D葡萄糖苷键,释放出游离的葡萄糖及相应的配基。β-葡萄糖苷酶是纤维素降解中的关键酶,对于可再生资源纤维素的利用具有十分重要的意义。本研究从水稻土壤中分离得到β-葡萄糖苷酶基因pds5,将其克隆到表达载体pET32a(+)中,转化BL21大肠杆菌中,并诱导表达该基因。重组BL21大肠杆菌用IPTG诱导后,所提取的酶蛋白具有β-葡萄糖苷酶的活性,经SDS-PAGE分析,确定其相对分子质量为83 kD。通过控制pH和温度的方法,测得该酶酶活最适pH为7.0,最适温度为37.5℃。     

海藻酸钠固定化β-葡萄糖苷酶的制备及其性质研究

在活性炭、明胶等8种固定化载体筛选的基础上研究了以海藻酸钠为载体,戊二醛为交联剂固定化β-葡萄糖苷酶的条件,并对固定化酶的酶学性质及其在催化制备大豆异黄酮活性苷元染料木素中的应用进行了研究。β-葡萄糖苷酶在0.20%戊二醛溶液中交联2 h后再与20 g/L海藻酸钠混合,然后逐滴加到4 g/LCaCl2溶液中,固化1 h后过滤、洗涤得固定化β-葡萄糖苷酶,固定化酶的酶活回收率为83.67%。固定化酶的最适温度、热稳定性、pH值稳定性以及与底物的亲和力都有所提高,最适pH值基本不变。该固定化酶重复使用6次后其活力仍保持90.94%,染料木苷转化率达60.02%。     

β-葡萄糖苷酶高产菌株的筛选及产酶条件优化

利用栀子苷培养基快速筛选β-葡萄糖苷酶产生菌,其中草酸青霉产酶水平较高.通过单因素实验、均匀设计及回归分析优化了发酵培养基配比和摇瓶产酶最佳条件:麸皮4%,牛肉膏0.2%,NaCl 0.1%,CuSO40.08%,EDTA 0.2%,KH2PO4 0.2%,初始pH 7.0,装液量20 mL/250 mL,温度30℃.发酵液上清中的酶活由最初的16.80 U/mL提高到52.18 U/mL.     

产物类似物对南美白对虾N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活力的影响

以南美白对虾为材料,分离提纯N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶,研究产物NAG及产物类似物glu、gal、fru等对该酶催化水解pNp-β-D-GlcNAc活力的影响.抑制强度次序为NAG＞gla＞glu＞suc＞fru.研究抑制作用动力学,结果表明NAG对酶的抑制作用表现为反竞争型,其抑制常数KIS为11.4 mmol/L/;gal、glu、fru对酶的作用表现为竞争型抑制,抑制常数KI分别为0.709、0.747和2.94 mol/L;suc对酶的抑制作用表现为非竞争型,抑制常数KI=KIS=2.58 mol/L.     

福寿螺β-葡萄糖苷酶催化功能基团

应用化学修饰法研究福寿螺β－葡萄糖苷酶活性功能基团的性质．用５，５′－二硫代双（２－硝基苯甲酸）和对－氯汞苯甲酸为修饰剂修饰酶分子中的巯基，酶活力基本不受影响，说明该酶不是“巯基酶”．用Ｎ－溴代琥珀酰亚胺在ｐＨ６．０下修饰酶后，可使酶活力完全丧失，被修饰后的酶分子在２７８ｎｍ处的紫外吸收峰逐渐下降至完全消失，３３８ｎｍ处的荧光发射峰也逐渐下降至完全淬灭，说明色氨酸残基是酶活性必需基团之一．用碳二亚胺、溴代乙酸或甲醛修饰酶，可以使酶活力完全丧失，说明羧基、组氨酸的咪唑基及赖氨酸的氨基也与酶活性有密切的关系．用乙酰丙酮、苯甲磺酰氟修饰酶，酶活力不受影响，表明精氨酸残基和羟基与酶活性无关．     

纤维素酶液中β-葡萄糖苷酶的分离纯化

通过(NH4)2SO4分级沉淀、HiPrep 26/10 Desalting脱盐柱、Source15Q阴离子交换柱、Source 15 S阳离子交换柱、HiTrap 16/60 Sephacryl S 200 HR凝胶过滤等技术,分离纯化3种来源里氏木霉、黑曲霉、里氏木霉与黑曲霉混合纤维素酶液中的β-葡萄糖苷酶。结果表明,经SDS PAGE电泳鉴定均为电泳纯,测得黑氏木霉、黑曲霉单独培养β-葡萄糖苷酶相对分子质量分别为68、129 ku,而混合菌培养分离得到两种β-葡萄糖苷酶分子质量大小分别为66.2、134 ku。与单独培养的β-葡萄糖苷酶相似。3种来源的β-葡萄糖苷酶经多步分离纯化后的纯化倍数分别为37.25、40.21、30.12,酶活回收率分别为20.1 2%、23.21 %、28.56 %。