低温耐热脂肪酶的筛选、纯化及特性研究

目的:对一株低温耐热脂肪酶产生菌Pseudomonas RT-7进行产酶、纯化和特性研究.方法和结果:该菌的发酵液经50%硫铵沉淀、DEAE-Sepharose及Sephacryl S-100分离获得了纯化的脂肪酶(PL-7).SDS-PAGE电泳估算其表观分子量为44kDa,对底物特异性、作用温度、作用pH和耐热性的研究表明该酶为碱性脂肪酶,最适温度在15～20℃.该酶对C≤12链长的甘油三酯有较好的水解能力.该酶具有在低温和高温下稳定而在中温下不稳定的特点:表现为该酶经60℃30min处理后残余酶活高达93.33%,90℃处理30min后残余酶活仍有35.19%,而在40℃处理30min酶活仅残余28.23%.结论:该酶为低温碱性脂肪酶并在高温条件下具有很好的耐热性.     

产脂肪酶嗜碱细菌的筛选及酶学性质研究

目的:筛选产脂肪酶嗜碱细菌,并研究其酶学性质.方法:以豆油为唯一碳源的固体平板筛选产酶菌株,16S rDNA同源性分析确定微生物菌属,单因素实验优化产酶条件、研究酶学性质.结果:筛选出1株产脂肪酶的嗜碱菌株,鉴定为假单胞菌(Pseudomonas),命名为Pseudomonas sp.C-36.菌株产酶的最佳培养条件为:甘油2%(V/V).蛋白胨0.7%(W/V),酵母提取物0.5%(W/V),K2HPO4 0.2%(W/V),MsS04·7H2O 0.05%(W/V),NaCl 0.3%(W/V),Triton X-100 0.01%(W/V),pH 9.5,转速180r/min,37℃下培养24h,产酶量为2.782 IU/ml.该酶的最适温度和pH分别为40℃和9.0,50℃时酶活半衰期为2h.Ca2+等金属离子对该酶酶活具有促进作用,而Zn2+对酶活的抑制作用明显.有机溶剂的耐受性实验表明,该酶在疏水性有机溶剂中稳定性良好.结论:筛选得到1株嗜碱的脂肪酶产生菌C-36,并鉴定为Pseudomonas.     

粘质沙雷氏菌脂肪酶基因的克隆表达和酶学性质的研究

目的:克隆粘质沙雷氏菌脂肪酶基因(lipA)使其在大肠杆菌B121(DE3)中实现高效表达,并对重组酶进行酶学性质研究.方法:以产脂肪酶粘质沙雷氏菌总DNA为模板,PCR扩增脂肪酶基因lipA,构建重组表达载体pET-lipA,并将其导入大肠杆菌进行诱导表达,对表达产物进行SDS-PAGE和酶学性质的测定.结果:经过优化培养条件,脂肪酶活力最高能达到104U/mL.重组脂肪酶的最适反应温度为40～45℃,最适pH为7.0～7.5,在50℃保温1h下仍能保持80%的酶活力,Ca2+、Sr2+、Mn2+和Mg2+对脂肪酶酶活有较强的激活作用,尤其是Ca2+使脂肪酶酶活提高了1倍多,而Ni2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+和Al3+对酶活具有较强的抑制作用,尤其是Zn2+和Al3+使酶活力几乎完全丧失.该酶对一些有机溶剂有较好的耐受性,与50%甲醇混合24h,仍能保持84%的酶活力.结论:该脂肪酶具有较好的热稳定性和甲醇耐受力,作为生产生物柴油的催化剂具有很大的应用价值,为基因工程酶法生产生物柴油打下良好的基础.     

Proteus sp.脂肪酶基因在大肠杆菌中表达及性质研究

目的:筛选获得高活力的微生物脂肪酶,实现其异源高效表达。方法:通过富集培养、平板筛选、单菌落发酵验证以获得产脂肪酶菌株,克隆脂肪酶基因,构建重组质粒在大肠杆菌中表达,纯化后进行酶学性质研究。结果:获得一株高产脂肪酶的菌株,经16S rDNA鉴定属于Proteus sp。根据已报道的来源于Proteus vulgaris的脂肪酶基因设计引物,克隆其全长基因,大小为864 bp,编码287个氨基酸。构建重组表达质粒pET32a-lipK19,在大肠杆菌中表达酶活达1 500 U/mL。该脂肪酶的最适温度为40℃,最适pH为9,在pH 8~10之间稳定性较好,Ca2+对酶有激活作用,表面活性剂等对酶抑制作用明显,对有机溶剂有一定的耐受性。结论:克隆表达了一Proteus sp脂肪酶,并对其性质进行了研究,为其应用奠定基础。     

Pseudomonas sp.F-12发酵优化及转化合成半胱氨酸的研究

通过不同发酵策略对Pseudomonas sp.F-12以DL-2-氨基-△2-噻唑啉-4-羧酸(DL-ATC)为底物生产L-半胱氨酸的过程进行优化,以分批发酵和指数流加发酵的形式进行生产,将发酵过程中的DL-ATC浓度分别控制在5 g/L和15 g/L。结果表明15 g/L DL-ATC分批发酵生产L-半胱氨酸得到最高酶活为149.1 U/mL,比活为70.9 U/mg DCW;采用15 g/L DL-ATC两阶段指数流加发酵,可使最高酶活达到313.3 U/mL,提高为分批发酵的2.1倍。同时在两阶段发酵过程中,能减少DL-ATC用量为5 g/L。两阶段发酵过程采用不同流加策略,证明菌体得率对酶活水平有显著影响。首次考察了Pseudomonas sp.F-12全静息细胞转化合成L-半胱氨酸的主要影响因素。结果表明Pseudomonas sp.F-12的最适转化pH为8.0,最适转化温度为30℃。加入甲苯等有机溶剂改变细胞膜通透性,使得半胱氨酸产量比对照组提高7.16倍,最高摩尔转化率达到93.3%。不同金属离子对转化影响不同,0.1 mmol/L Fe2+对转化反应有促进作用,0.1 mmol/L Co2+、Zn2+、Ni2+等重金属离子有抑制作用。研究结果为微生物法发酵及全细胞转化合成半胱氨酸的后续工业化奠定了基础。     

产脂肪酶真菌的选育及酶学性质研究

从富含油脂土壤中筛选出一株产碱性脂肪酶酶活达6.40U/mL的真菌菌株,经显微形态及ITS序列分析鉴定为产黄青霉Penicillium chrysogenum,该菌株命名为Penicillium chrysogenum J23。该菌的最佳产酶培养条件为：蔗糖1.0%、蛋白胨2.0%、橄榄油1.0%、MgSO4·7H2O 0.05%、接种量1.0%、初始pH 9.0、摇床转速200r/min、30℃培养48h。其所产脂肪酶的最适反应温度与pH分别为33℃和7.5,在pH6.0－10.0酶具有良好的稳定性,在50℃处理2h仍可保持30%以上的酶活力,50mmol/L的Ca2+、Mg2+、K+分别对酶有较强激活作用,而50mmol/L的Fe2+、Mn2+、Cu2+、Pb2+、Li2+对酶则有不同程度的抑制作用。     

Bacillus sublitis JH-1木聚糖酶的纯化及酶学性质

对枯草芽孢杆菌Bacillus sublitis JH-1胞外木聚糖酶的纯化及酶学性质进行了研究。通过(NH4)2SO4分级沉淀法、透析除盐、DEAE-Sepharose FF弱阴离子交换层析等方法,从枯草芽孢杆菌Bacillus sublitis JH-1发酵液中分离纯化得到了电泳纯的木聚糖酶,其相对分子质量为3.45×104,比活力为75 899.68 U/mg。酶学性质研究结果表明:该酶的最适p H为6.0,在最适p H条件下保温2 h后仍能保持75%的活力,而p H越高,活力下降越快,表明为酸性木聚糖酶;最适温度为55℃,在50~60℃保温2 h后仍具有70%左右相对较高的活性,说明该酶具有较强的耐高温性;Fe2+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Ba2+和低浓度(5 mmol/L)的Fe3+对酶的活性有促进作用,而Mn2+和高浓度(10mmol/L)的Fe3+对酶的活性有抑制作用。     

发酵性丝孢酵母胞内脂肪酶与蛋白酶性质的研究

为了探讨发酵性丝孢酵母胞内脂肪酶和蛋白酶的潜在应用,通过超声波破碎细胞获得胞内酶,研究了温度、pH、金属离子、有机溶剂、表面活性剂、蔗糖、淀粉、酪蛋白对粗酶液的酶活力的影响.研究结果表明,两种酶的最适反应条件均为55 ℃、pH中性;5 mmol/L的金属离子Ca2+、Mn2+降低了脂肪酶活力,而提高了蛋白酶的活力;20％ (v/v)甲醇、乙醇、异丙醇、正己烷、甲苯对脂肪酶均具有激活作用,其中正己烷激活作用最大;而所试有机溶剂均严重抑制蛋白酶活力;0.01％(v/v) TritonX-100和蔗糖7.5％ (w/v)对脂肪酶和蛋白酶均具有激活作用,0.5％ (w/v)可溶性淀粉和1％ ～2.5％ (w/v)酪蛋白均能提高脂肪酶活力且降低蛋白酶活力.这些特性使发酵性丝孢酵母胞内脂肪酶和蛋白酶应用于洗涤剂具有可能性.     

棒曲霉Asp-195v产蛋白酶的酶学性质研究

对液体发酵的棒曲霉Asp-195v菌株所产蛋白酶的活力进行了研究,并通过分离纯化获得了电泳纯的酶蛋白。研究结果表明,该蛋白酶的最适反应温度为40℃,在30-50℃温度范围内相对活力可保持在70%以上;最适pH为7,pH稳定范围在4-8;Mn2+对该蛋白酶活力有明显的激活作用,K+、Ag+、Cu2+、Fe2+、Mg2+、Zn2+、Ca2+、Al3+和Fe3+离子则有明显的抑制作用,尤其是Hg2+和Pb2+对酶活的抑制作用更加强烈;其他试剂如葡萄糖、EDTA对酶活的抑制作用不明显,而蔗糖、SDS和Tween-20对酶活的抑制明显;以酪氨酸为底物采用双倒数作图法测得Vmax为30.40mmol/min,Km为97.53mmol/L。该酶的表观分子量为30.1kDa。     

南海深海新颖低温脂肪酶的克隆、表达及酶学性质鉴定

从南海深海放线菌Pseudonocardia antitumoralis SCSIO 01299中克隆一个脂肪酶基因 lipaseB5。lipaseB5 基因片段大小为972bp,编码的蛋白质具有323个氨基酸残基并与Pseudonocardia sp. HH130629-09中假定脂肪酶有98%的同源性。以pET28a(+)为载体,将重组质粒转化到E. coli BL21(DE3)中,实现lipaseB5高效表达,并利用Ni-NTA 亲和层析纯化lipaseB5。LipaseB5最适反应底物为对硝基苯酚癸酸酯(p-NPD),最适温度为30℃,最适反应pH为7.5。LipaseB5催化p-NPD水解反应的活性达到140.14U/mg,V_max和K_m分别为109.8μmol/min、0.976mmol/L,催化橄榄油的活力为32.019 7U/mg。LipaseB5在pH7.5~8.5保持良好的pH稳定性;在10~20℃低温下保持较高的酶活力,在10~40℃内具有温度稳定性。LipaseB5对大部分金属离子有很好的耐受性,低浓度的Li⁺、Mg²⁺对该酶活性有促进作用。LipaseB5对高浓度的NaCl有很好的耐受性,在100mmol/L的NaCl存在下,酶活性大约保持在103%。LipaseB5对多种短链醇类有机溶剂和表面活性剂有很好的耐受性,TritonX-100、Tween-80和Tween-20对lipaseB5酶有激活作用。     

类芽胞杆菌碱性果胶裂解酶的纯化与酶学性质表征

从类芽胞杆菌Paenibacillus sp.WZ008的发酵上清液中纯化得到一个高活力碱性果胶裂解酶,经SDS-PAGE电泳估算其亚基相对分子质量为4.5×104。通过对该酶进行酶学性质研究发现：该酶能催化裂解果胶酸、低酯果胶和高酯果胶;酶催化反应最适温度范围为55～60℃,最适pH为9.6,在最适条件下以低酯果胶为底物酶的比酶活达3 021.6 U/mg;Ca2＋能增强该酶的活力,而Mn2＋,Ba2＋和EDTA强烈抑制该酶活力;当没有Ca2＋存在时,高度酯化的果胶是该酶的最适底物,在4 mmol/L Ca2＋存在时,该酶以果胶酸为底物比酶活最高（25 467 U/mg）。该酶N端序列比对分析发现与类芽胞杆菌Paenibacillus amylolyticus strain 27c64果胶裂解酶高度同源。     

黑曲霉(Aspergillus niger)脂肪酶的纯化及性质分析

从黑曲霉发酵液中经硫酸铵分级沉淀,Phenyl-Sepharose疏水柱层析,DEAE-Sepharose 4B阴离子交换柱得到电泳纯的脂肪酶,纯化倍数达10倍,回收率50％。对脂肪酶的性质分析表明：该酶分子质量约为35kDa,最适温度和最适pH分别为37℃和9．5,50℃以下和pH6．0～11．0之间保持稳定,属于碱性脂肪酶。Mg^2＋、Ca^2＋、Cu^2＋、Zn^2＋、Co^2＋、Mn2^＋对该酶有激活作用,而Al^3＋、Fe^2＋、Fe^3＋对酶有严重抑制作用。变性剂盐酸胍和脲对其未见显著影响,而SDS强烈抑制其酶活。用不同氨基酸修饰剂对酶进行修饰,其中NBS和PMSF强烈抑制该酶活性,NBSF和DTT在低浓度下对酶活影响不大,2,3-丁二酮在高浓度下影响其活性。外加稳定剂如NaCl、PEG、甘油、山梨醇、海藻酸钠,均可不同程度的延长脂肪酶的半衰期。在一定质量比条件下,该酶有良好的抗蛋白酶性质。     

耐酸性黑曲霉β-甘露聚糖酶的克隆及其在毕赤酵母中的表达分析

目的:克隆黑曲霉β-甘露聚糖酶基因,研究该基因在毕赤酵母中的表达情况。方法:运用RT-PCR从黑曲霉AN070902中克隆β-甘露聚糖酶cDNA片段,与载体pPIC9K相连,构建重组载体VMAN-pPIC9K,电转化毕赤酵母GS115,筛选产酶最高菌株进行5 L液体发酵,对该菌株所产重组酶进行酶学性质分析。结果:克隆获得1152 bpcDNA,编码由383个氨基酸残基组成的蛋白质,该蛋白质属于GH5家族,理论pI和相对分子质量分别为4.48和41.6×103;筛选获得的重组菌株VMAN-pPIC9K-GS115在5 L液体发酵中上清酶活达11 785 U/mL;表达的重组酶是一种酸性β-甘露聚糖酶,最适反应pH值为3.0,经pH2.0～9.0处理2 h后剩余酶活保持90%以上;该重组酶最适反应温度为65℃,70℃处理1 h后剩余酶活保持75%以上;该重组酶活性被1 mmol/L的Fe3+和Mn2+显著抑制,被1mmol/L的Co2+显著激活。结论:重组耐酸性β-甘露聚糖酶的特性,决定了其在工业生产中,特别是动物饲料和食品加工中具有应用价值。     

一个外切菊粉酶基因的克隆表达及酶学性质

从马克斯克鲁维酵母（Kluyveromycesmarxianus）DSM5418中克隆出外切菊粉酶（INU）的成熟肽编码区域,在毕赤酵母（Pichiapastoris）GS115中实现了高效分泌表达,体积酶活力达到15．27U／mL,进一步对重组酶进行了纯化与表征。经过（NH4）2SO4沉淀、透析和分子筛过滤后,得到了纯度大于95％的纯化重组酶,SDS-PAGE分析发现INU的表观相对分子质量为9．0×10^4,大于理论预测值6．0×10^4。纯化酶液的表征结果表明,INU的最适温度和最适pH分别为55℃和5．0,在此条件下INU对菊粉的K。值和比酶活分别为1．90mmol／L和433．86U／mg,对蔗糖的K。值和比酶活分别为27．81mmol/L和1249．49U／mg,I/S值为0．34;HPLC分析表明,INU酶解菊粉的产物由果糖和葡萄糖组成;金属离子Mn2＋、Fe3｜、K｜和Co2＋对酶有促进作用,而Zn2＋、Cu2＋、Ni2＋、SDS和EDTA对酶活力有不同程度的抑制作用。     

新型α-半乳糖苷酶的稳定性研究

目的：观察脆弱类杆菌来源的α-半乳糖苷酶（GAL）在不同pH缓冲液、不同温度下的稳定性,以及不同离子及还原剂对酶活性的影响。方法：以GAL对单糖底物对硝基-苯基-α-D-吡喃半乳糖苷（PNPG）的活性为主要检测指标,观察不同离子及还原剂等对酶活性的影响;观察GAL在不同pH缓冲液中和不同温度下的稳定性。结果：钙离子、锌离子、钴离子和高浓度的锰离子增强酶的活性,DTT抑制酶的活性,螯合剂EDTA的加入提高了酶活性。GAL在pH4.6～7.5时保存1 h后稳定性很好,能保持最高活性的90％以上;在4℃～45℃下保存的稳定性最好,45℃开始活性下降。结论：GAL具有很好的温度稳定性和pH稳定性,使其适用于血型转变和异种移植。     

Purification and properties of a novel extra-cellular thermotolerant metallolipase of Bacillus coagulans MTCC-6375 isolate

A novel extra-cellular lipase from Bacillus coagulans MTCC-6375 was purified 76.4-fold by DEAE anion exchange and Octyl Sepharose chromatography. The purified enzyme was found to be electrophoretically pure by denaturing gel electrophoresis and possessed a molecular mass of approximately 103 kDa. The lipase was optimally active at 45 degrees C and retained approximately 50% of its original activity after 20 min of incubation at 55 degrees C. The enzyme was optimally active at pH 8.5. Mg2+, Cu2+, Ca2+, Hg2+, Al3+, and Fe3+ at 1mM enhanced hydrolytic activity of the lipase. Interestingly, Hg2+ ions resulted in a maximal increase in lipase activity but Zn2+ and Co2+ ions showed an antagonistic effect on this enzyme. EDTA at 150 mM concentration inhibited the activity of lipase but Hg2+ or Al3+ (10mM) restored most of the activity of EDTA-quenched lipase. Phenyl methyl sulfonyl fluoride (PMSF, 15 mM) decreased 98% of original activity of lipase. The lipase was more specific to p-nitrophenyl esters of 8 (pNPC) and 16 (pNPP) carbon chain length esters. The lipase had a Vmax and Km of 0.44 mmol mg(-1)min(-1) and 28 mM for hydrolysis of pNPP, and 0.7 mmol mg(-1)min(-1) and 32 mM for hydrolysis of pNPC, respectively.     

嗜热脂肪地芽孢杆菌NAD激酶克隆表达及酶学性质研究

NAD激酶能催化NAD生成NADP。本研究采用PCR技术从嗜热脂肪地芽孢杆菌基因组中获得NAD激酶基因,以pET30a（＋）为表达载体、E．coliBL21（DE3）为宿主菌,实现其在大肠杆菌中异源表达,并进行酶学性质研究。结果显示,嗜热脂肪地芽孢杆菌中NAD激酶编码基因大小为816bp,酶分子量大约为35kD。酶学性质分析表明,来源于嗜热脂肪地芽孢杆菌的NAD激酶最适反应温度和pH分别为35℃、pH7．5,在35qC中保温2h后仍能保持80％左右的活性。Mn2＋、Ca2＋对该酶有较强的激活作用,在最适反应条件下该酶的比活力为4．43U／mg。动力学性质分析结果显示NAD激酶对底物NAD催化的k和圪。,分别为1．46mmol／L和0．25tzmol／（L·min）。NAD激酶在大肠杆菌的异源表达为以NAD为底物生物合成NADP提供了更多生物资源。     

Purification and biochemical characterization of a cold-active lipase from Antarctic sea ice bacteria Pseudoalteromonas sp. NJ 70

An extracellular cold-active lipase from Antarctic sea ice bacteria Pseudoalteromonas sp. NJ 70 was purified and characterized. The overall purification based on lipase activity was 27.5-fold with a yield of 25.4 %. The purified lipase showed as a single band on SDS-PAGE with an apparent molecular weight of 37 kDa. The optimum temperature and pH were 35 °C and 7.0, respectively. The lipase activity was enhanced by Ca(2+) and Mg(2+), while was partially inhibited by other metals such as Cu(2+), Zn(2+), Ba(2+), Pb(2+), Fe(2+) and Mn(2+). The lipase had high tolerance to a wide range of NaCl concentrations (0-2 M NaCl). It exhibited high levels of activity in the presence of DTT, Thiourea, H(2)O(2) as well as in the presence of various detergents such as Span 60, Tween-80, Triton X-100. In addition, the lipase showed a preference for long-chain p-nitrophenyl esters (C(12)-C(18)). These results indicated that this lipase could be a novel cold-active lipase.