瑞氏木霉β-内切葡聚糖酶的纯化及其部分酶学性质研究

 利用盐析、SephadexG-75和DEAE-SephadexA50层析,从瑞氏木霉TrichodermareeseiQM9414发酵液中纯化了2个具有β-内切葡聚糖酶活性的组分Eg1和Eg2,分子质量分别为65.47ku和57.04ku.其最适温度分别为50℃和55℃,最适pH分别为4.8和5.0,米氏常数Km分别为3.76×10^-2g/L和4.20×10^-2g/L.根据其酶学性质,这是一类不同于已有的β-内切葡聚糖酶,为瑞氏木霉T.reeseiQM9414所产β-内切葡聚糖酶的进一步研究奠定了基础.     

内切葡聚糖酶的纯化及其基本性质

纤维素酶是自然界碳素循环中的一种关键酶,它可以将纤维素性材料,转化为可直接利用的葡萄糖,并可通过其它酶和酶系统的作用转化为乙醇及蛋白质。纤维素酶是多酶体系,包含外切葡聚糖酶、内切葡聚糖酶(Cx)及β-葡萄糖苷酶。其中内切葡聚糖酶含有若干种同工酶,能将可溶性纤维素转化为还原寡糖,是纤维素酶系中的重要组分,为了深入研究Cx酶的性质,本文对其中一种Cx酶进行了分离纯化,并对其基本性质进行了研究。 1实验部分     

黑色葡萄状穗霉纤维素酶的纯化和性质

将筛选所得的黑色葡萄状穗霉（Stachybotrys atra)S607发酵培养96h，发酵液离心去除菌体，上清液经超滤、Sephadex-G100柱层析、DEAE－Sepharose fast flow弱阴离子交换层析、CM－Sepharose fast flow阳离子交换层析、Q－Sepharose fast flow强阴离子交换层析及置换层析等步骤，得到了4种电脉纯的酶组分，即内切纤维素酶EGⅠ、EGⅡ、EGⅢ和β葡萄糖苷酶（βGase）。利用SDS－PAGE测得4种酶组分的分子量分别是78.3、58.1、72.4和55.6kDa。3种内切酶组分的最适温度都是50℃，β葡萄糖苷酶为55℃，它们的最适pH值分别是6.0、7.0、6.5和6.0。底物专一性的实验表明，内切酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都可作用于木聚糖。     

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 ℃).     

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 %。     

重组毕赤酵母产匍枝根霉内切葡聚糖酶Ⅱ的分离纯化及其酶学性质研究

将来源于匍枝根霉的endoglucanase Ⅱ(egⅡ)在毕赤酵母中实现异源表达,对构建完成的重组毕赤酵母进行高密度发酵,制备目标酶蛋白．发酵液经 Ni 柱分离纯化,得到分子量大小约为38 kDa,比酶活为37．8 IU/mg的蛋白．酶学性质研究表明：该酶最适反应温度为55℃,最适反应 pH 为4．8;Mn2＋、Zn2＋、Fe2＋对egⅡ的酶活力有一定的激活作用,Cu2＋对egⅡ酶活有抑制作用,Mg2＋、Co2＋、Na＋和K＋等离子对该酶的催化活力没有明显影响;该酶以CMC-Na为底物时其反应米氏常数为2．04 mg/ml．     

绿色木霉产纤维素酶的提取分离及其性质

绿色木霉９２６液体达发酵终点（６～７ｄ）后，所得纤维素酶中ＣＭＣ酶活最高可达２０Ｕ／ｍｌ，滤纸酶活最高可达５．５Ｕ／ｍｌ．发酵液纤维素酶中ＣＭＣ酶组分经硫酸铵沉淀，ＳｅｐｈａｄｅｘＧ—１００柱层析后可提纯６倍左右．紫外光谱分析表明：纤维素酶及其组分在２８０ｎｍ附近有强的吸收峰；红外光谱分析表明：纤维素酶在Ｏ—Ｈ，Ｎ─Ｈ，Ｃ—Ｎ，Ｃ＝Ｏ有吸收带；ＣＭＣ酶学研究表明，ＣＭＣ酶作用的最适反应ＰＨ为５．０，最适反应温度为６０℃，常温下稳定的ｐＨ范围是４．５～６．０．     

瑞氏木霉内切葡聚糖酶Ⅱ在大肠杆菌中的重组表达及重组酶性质测定

将不含信号肽的瑞氏木霉内切葡聚糖酶II(Cel5A)的cDNA克隆到pET-28a(+)表达质粒上,与其N末端6个组氨酸标签序列融合,构建成pET-28a(+)-egl2表达质粒,在大肠杆菌BL21 (DE3)中诱导表达.利用低温诱导策略,成功表达出活性重组蛋白.Western blot 结果显示重组Cel5A相对分子分量大约为43 000.进一步对重组Cel5A进行Ni-NTA亲和层析柱纯化并对其进行酶学性质测定,结果显示以羧甲基纤维素钠为作用底物时重组酶最适作用pH为4.5,最适作用温度为60℃;重组酶热稳定性较好,在65℃及以下保温1.5 h,活性仍相当稳定.Mn2+对Cel5A的酶活有促进作用,Fe3+和Cu2+有抑制作用,其它金属离子和EDTA对酶活没有明显影响.底物特异性研究表明,重组Cel5A只能水解混合键葡聚糖和羧甲基纤维素钠,对混合键葡聚糖的水解能力是其对羧甲基纤维素钠水解能力的6.7倍,但对微晶纤维素、Glass microfiber filters、木聚糖、阿拉伯木聚糖和木葡聚糖没有水解作用.     

间歇出酶对里氏木霉产纤维素酶的影响

在分批补料的基础上,采用间歇出酶的方法,对里氏木霉产纤维素酶进行了研究。结果表明:分批补料过程中最佳的补料速度为5.5 g/(L·d),在此条件下产酶第8天滤纸酶活力和β-葡萄糖苷酶活力达到14.40 U/mL和1.59 U/mL。在分批补料的基础上进行间歇出酶,与对照相比,第4、6、8天出酶模式(模式1)时,总滤纸酶活力提高18.14%; 第4、7天出酶模式(模式2)时,总滤纸酶活力提高17.75%; 第5、8天出酶模式(模式3)时,总滤纸酶活力提高27.35%。研究表明,通过间歇出酶可以有效提高纤维素酶总滤纸酶的活力。     

里氏木霉木聚糖酶的分离纯化及其性质

使用硫酸铵分级沉淀、Sephadex G-25凝胶色谱脱盐、DEAE-Sephadex A-50和SP-SephadexC-50离子交换色谱等分离纯化技术，从里氏木霉（Trichoderma reesei）RutC-30培养液中分离出木聚糖酶组分，再经SephadexG-100凝胶过滤色谱进一步分离纯化，得到2个纯木聚糖酶组分A组和组分B。经SDS-PAGE鉴定两组分为单带，相对分子质量分别为20300和13500。组分A的最适反应条件为45℃、pH3.0-5.5很稳定，酶解产物主要是低聚木糖，只含少量木糖；组分B的最适反应条件为55℃、pH5.5，酶解产物全部是低聚木糖。     

Trichoderma reesei纤维素水解酶的糖苷合成性质

通过非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(从(Trichoderma reesei天然纤维素水解酶中分离纯化得到了一种相对分子质量约为65 000的蛋白组分.分别以pNP-Glu、pNP-Gal、oNP-Gal和Avicel作为底物,均检出该组分的水解活性.此外该酶对CMC-Na有可被测出的弱活性.以pNP-Glu为底物,45℃时,其水解酶性质的米氏常数Km=3.04 mg/mL,Vmax=3.77 μmol/min.用DNS法和对硝基苯酚法(仅对含有对硝基酚结构的底物pNP-Glu、pNP-Gal和oNP-Gal)分别检测了在180 min反应时段内产物还原糖和对硝基苯酚的含量变化,结果显示在封闭的反应体系中有明显的可逆反应存在,并出现了周期性振荡的特征,有糖苷合成活性的表现,水解产生还原糖和对硝基苯酚的量,呈现出分别为25.43±8.34 min和36.25±2.50 min的含量增减振荡周期.与此同时,为了证实该酶糖苷合成活性的存在,以葡萄糖作为底物与酶反应,得到了7.00±4.83 min的葡萄糖含量周期性波状振荡结果.对底物为pNP-Glu反应15 min后的产物作乙酰化处理GC/MS分析,结果产物中有含二糖结构的产类型,揭示了这个水解酶的糖苷合成的特点.这是首次从Trichoderma reesei纤维素水解酶中分离得到了具有糖苷合成活性的酶.     

纤维素酶曲的浅盘生产研究

本试验以里氏木霉Ｔｒ－Ｈ为出发菌株,对其浅盘培养条件及酶活测定方法进行优化,结果,当接种量为０．３％,初始ＰＨ值２．０,料层厚度２．５ｃｍ时,２８℃培养１６０小时,５０℃浸提,酶活从原来的２８０ｍｇＧ／ｇ．ｈ提高到６００ｍＧ／ｇ．ｈ;扣盘使酶活下降。     

木霉4131菌株纤维素酶的分离纯化和部分性质研究

绿色木霉（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ Ｖｉｒｉｄｅ）突变菌株４１３１＾［１］产生的纤维素酶经过ｓｅｐｈａｄｅｘＧ－７５和ＤＥＡＥ－ｓｅｐｈａｄｅｘ－Ａ－２５两种层析分离,分离得到具有内切α－葡聚糖酶（ＣＭＣａｓｅ）活性的纯组分,提纯后酶的比活力提高到原来的２６．２倍;回收率为３２．８％,分子量为５６９００,等电点为４．０,最适反应温度为５５℃,最适ｐＨ为４．５,金属离子Ｋ＾＋,Ｎａ＾＋,Ｍｇ＾２＋对其     

绿色木霉NUST~(996)发酵产纤维素酶的提纯和性质分析

该文研究了绿色木霉发酵产纤维素酶的情况。对NUST996的纤维素酶酶活力和发酵参数进行了测定 ,通过葡聚糖SephadexG - 2 0 0柱层析对纤维素酶进行了分离提纯 ,表明其主要含 2种组分。通过红外、紫外光谱等手段进一步分析其组成 ,对其中CMC(羧甲基纤维素酶 )组分对热及 pH的稳定性进行了分析 ,并测定了其米氏常数。     

初始pH对合成木聚糖酶和纤维素酶的影响

以里氏木霉（Trichoderma reesei)Rut C-30为产酶菌，研究了不同初始pH值对木聚糖酶和纤维素酶合成的影响。结果表明，初始pH较低有利于纤维素酶的合成，初始pH值高则延长了产木聚糖酶的时间，且强烈抑制纤维素酶的合成，致使木聚糖酶活与纤维素酶活的比值提高，从而有利于选择性合成木聚糖酶。初始pH值分别为４．０、４．４、４．８、５．４、６．０时，培养72h，木聚糖酶活与纤维素酶活的比值分别为259、327、425、865、1016。随着初始pH值的增加，里氏木霉对培养液中还原糖的消耗能力在降低，初始pH值在4．0－4．8范围内，培养48h时还原糖浓度到最低，并且维持在低浓度的水平上。当初始pH值在5．4－6．5范围内，培养72h时还原糖浓度才达到最低，并且培养液中还原糖浓度较高，初始pH值提高到6．5时，培养液中还原糖浓度维持在较高水平上，抑制了木聚糖酶和纤维素酶的合成。     

里氏木霉和黑曲霉产酸性木聚糖酶及酶学特性比较

【目的】对黑曲霉和里氏木霉产酸性木聚糖酶的性能及所产粗酶的酶学特性进行分析比较,尤其是考察pH值为4时木聚糖酶酶活力及稳定性,从而确定潜在的较为理想的酸性木聚糖酶。【方法】将里氏木霉和黑曲霉接种至培养基进行产酶培养,比较分析两者的酸性木聚糖酶、酸性木糖苷酶的酶活力及酶学特性。【结果】黑曲霉酸性木聚糖酶和酸性木糖苷酶的酶活力最高分别达(52.36±2.61)U/mL和(0.57±0.01)U/mL,酸性木聚糖酶最适温度和pH值分别为55℃、5.0,酸性木糖苷酶最适温度和pH值分别为75℃、5.0;里氏木霉酸性木聚糖酶和酸性木糖苷酶的酶活力最高分别达(10.12±0.95)U/mL和(0.32±0.05)U/mL,酸性木聚糖酶最适温度和pH值分别为65℃、6.5,酸性木糖苷酶最适温度和pH值分别为65℃、4.5。黑曲霉和里氏木霉的酸性木聚糖酶兼有酸性CMCase酶活力,分别为(5.26±0.21)U/mL、(1.72±0.21)U/mL。【结论】黑曲霉所产酸性木聚糖酶明显比里氏木霉的更优良,是潜在的较为理想的酸性木聚糖酶。     

里氏木霉液体发酵选择性合成果胶酶

在摇瓶液体发酵的条件下研究了碳源、氮源、酵母汁和营养盐等因素对里氏木霉选择性合成果胶酶的影响规律,并测定了酶学性质。结果表明:从经济角度考虑宜选用脱汁橘皮粉制备果胶酶;在Mandels营养盐中添加1.0 g/L蛋白胨适合于里氏木霉产果胶酶;以25 g/L脱汁橘皮粉液体发酵48 h,果胶酶活力最高值达到32.6μmol/(min.mL),其中纤维素酶和木聚糖酶的活力被分别控制在0.18、0.63μmol/(min.mL)。该果胶酶的最适pH为6.0,最适温度为50℃,以16μmol/(min.g)的果胶酶振荡水解10 g/L商品果胶粉50 h,酶解得率达80.3%。高效液相离子色谱的分析结果显示果胶酶的主要水解产物为单体半乳糖醛酸,含量达总水解产物的82.5%以上。     

里氏木霉HC-415菌液体发酵产纤维素酶时形态学变化研究

在30L发酵罐中研究里氏木霉HC-415菌液体发酵产纤维素酶菌体形态学变化时,发现该菌的形态变化可分为4个时期;第Ⅰ期为接种后的0～24h,菌体形态主要呈丝状伸长,较少分枝,产酶基本处于停滞期;第Ⅱ期为24～60h,菌丝体不断伸长,分枝增多,菌体变粗,酶活性增长明显;第Ⅲ期在60～132h,此期菌丝体变粗变短,并出现横隔,分枝顶部生出许多膨大的圆形结节,该期为纤维素酶活力的快速增长期和高峰稳定期;第Ⅳ期为132h后,期间菌丝体呈粗短圆状,仍有许多膨大的结节,但菌体数量逐渐变少,酶活性开始逐步下降.结果表明:里氏木霉液体发酵产纤维素酶时菌体形态与发酵液中的酶活性变化密切相关,形态学特征可作为实际生产中快速调控发酵液成熟度的重要指标。