内切木聚糖酶的选择性纯化及酶解制备低聚木糖的研究

研究了超滤分离除去里氏木霉木聚糖酶中的外切-β-木糖苷酶,以及酶解制备低聚木糖。研究结果表明:用超滤的方法能完全除去外切-β-木糖苷酶,透过液经十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)鉴定为单带,酶解产物全部是低聚木糖,当酶解时间从2 h延长到10 h时,低聚木糖的得率从26.83%增加到54.22%;而用粗木聚糖酶酶解制备低聚木糖时,当酶解时间从2 h延长到10 h时,低聚木糖得率从17.97%下降到11.12%。因此,采用该技术可以大幅度增加总糖中低聚木糖所占的比例,显著提高木聚糖原料的有效利用率。     

β-木糖苷酶的研究进展

综述了β-木糖苷酶的性质、结构、催化机制和基因工程等方面的研究进展,并展望了该研究在能源工业、造纸工业和医药工业上的应用前景.     

以酶解渣为碳源制备木聚糖酶的研究

以里氏木霉（Tichoderma reesei)Rut C-30为产酶菌，低聚木糖制备过程中酶解渣为碳源可透导产生含低纤维素酶活（0.106IU/mL)的木聚糖酶（154.67IU/mL)，两种酶活的比值达1459，与粗木聚糖为碳源产木聚糖酶相比，木聚糖酶活提高了1.67倍，而纤维素酶活没有增加。此酶在50℃条件下酶解粗木聚糖和酶解渣时，pH值5时酶解效率最高，酶解产物通过HPLC分析，主要是木糖。该酶系的组成主要是外切-β-木糖苷酶。     

耐热β-木糖苷酶的可溶性表达及其应用

紫杉醇作为一种具有突出药用价值的天然抗癌药物,其在红豆杉属植物中的含量极少,且已有的紫杉醇制备方法难以满足商业需求,因此酶法制备紫杉醇的研究受到越来越多的关注。通过β-木糖苷酶水解紫杉醇类似物7-木糖-10-去乙酰基紫杉醇(7-XDT)得到10-去乙酰基紫杉醇(10-DT),再进一步被乙酰基转移酶催化变成紫杉醇,此双酶催化反应为紫杉醇的制备提供了一个可靠方法。以嗜热菌Thermotoga petrophila DSM 13995来源的β-木糖苷酶Tpexyl3为研究对象,利用重组酶Tpexyl3催化7-XDT制备10-DT。为了提高重组β-木糖苷酶Tpexyl3在大肠杆菌BL21(DE3)中的可溶性表达量,对6种商业化的分子伴侣蛋白进行了筛选。结果表明:分子伴侣蛋白dnaK-dnaJ-grpE能显著提高Tpexyl3在大肠杆菌中的可溶性表达量;在以质量分数1%的麦芽糊精作为碳源的富集肉汤(TB)培养基中,不添加诱导剂,32℃下发酵48 h,重组酶Tpexyl3的表达量可达190 U/mL,较原始重组质粒在溶菌肉汤(LB)培养基中的表达量(6.81 U/mL)提高了27.9倍;在重组酶Tpexyl3加酶量250 U/mL、7-XDT质量浓度500 mg/L、pH 5.5、80℃下反应4 h,可生成162 mg/L的10-DT,物质的量转化率为45.59%。     

内切木聚糖酶与木糖苷酶预处理对麦草浆漂白性能的影响

研究了内切木聚糖酶与木糖苷酶预处理对麦草浆漂白性能的影响。结果表明，无论是内切木聚糖酶还是木糖苷酶预处理漂白浆的白度均比对照浆高，分别高出对照浆的2．5和1．9个百分点，同时漂白浆的强度也好于对照浆的强度。内切木聚糖酶和木糖苷酶混合预处理漂白浆的白度分别比内切木聚糖酶和木糖苷酶高出0．9和1．5个百分点，这表明内切木聚糖酶和木糖苷酶在纸浆预处理过程中具有协同作用。通过电镜观察发现经内切木聚糖酶和木糖苷酶预处理后纸浆的表面和横断面有许多孔隙，其中经内切木聚糖酶预处理后纸浆的孔隙比木糖苷酶要多而且大。通过X-射线衍射分析发现内切木聚糖酶和木糖苷酶均不能破坏纸浆的结晶度。     

酶的选择性纯化及酶解制备木低聚糖的研究

采用沉淀剂的Ｈ处理木聚糖酶及纤维素酶以除去大部分β－木糖苷酶,以及酶解制备木低聚糖的研究结果。研究表明,当酶液中沉淀剂Ｈ的孢和度为５０％时,处理效果最佳。     

木质素降解产物对纤维素酶和木聚糖酶水解的抑制

在稀酸等化学预处理过程中,木质素会降解生成酚类等产物进入后续糖化阶段,研究表明这些木质素降解产物会抑制木质纤维降解酶的水解效率,然而其抑制机制尚不清楚。笔者选择了3种典型的木质素降解产物:香草醛、4-羟基苯甲醛和丁香醛,考察了它们对商品纤维素酶和木聚糖酶,以及单一关键纤维素酶组分和β-木糖苷酶水解的影响,并探讨其抑制规律。实验结果表明,这3种木质素降解产物对纤维素酶和木聚糖酶的水解均有抑制,其抑制能力随降解产物浓度的增加而增强。当3种木质素降解产物的质量浓度为10 mg/m L时,纤维素酶水解微晶纤维素48 h的葡萄糖得率由71.17%分别减少到33.80%、29.52%和32.03%,说明这3种木质素降解产物对纤维素酶的抑制作用差异不明显。3种木质素降解产物对β-葡萄糖苷酶水解纤维二糖的效率没有影响,但是会强烈抑制外切葡聚糖酶CBH I的酶活。当木质素降解产物的质量浓度为2 mg/m L时,与未添加木质素降解产物的酶活相比,CBH I酶活分别降低至79.64%、86.76%和71.89%,抑制强弱顺序为:丁香醛香草醛4-羟基苯甲醛。此外,3种木质素降解产物对木聚糖酶和β-木糖苷酶的抑制强弱顺序均为:4-羟基苯甲醛香草醛丁香醛,当3种木质素降解产物的质量浓度为10 mg/m L时,木聚糖酶水解木聚糖48 h的木糖得率由57.28%分别减少到12.26%、20.16%和30.43%。抑制动力学试验表明,4-羟基苯甲醛对CBH I的抑制属于竞争性抑制,对β-木糖苷酶的抑制属于非竞争性抑制。     

酶法制备桃叶珊瑚苷元及其稳定性研究

以桃叶珊瑚苷为原料,利用β-葡萄糖苷酶水解制备桃叶珊瑚苷元,单因素试验优化了单水相和正丁醇-水双相体系制备桃叶珊瑚苷元的酶解条件;研究了影响桃叶珊瑚苷元稳定性的主要因素.研究结果表明:单水相酶法催化适宜条件为温度35℃、时间20 min、酶用量为25 U/mL,此条件下桃叶珊瑚苷元产率达46.3％.通过筛选构建了正丁醇...     

碳氮比对里氏木霉合成木聚糖酶的影响

以里氏木霉（Trichoderma reesei）Rut C-30为产酶菌，研究了不同碳氮比对木聚糖酶合成的影响。结果表明，低碳氮比有利于促进内切-β-木聚糖酶的合成，抑制外切-β-木糖苷酶的合成，有利于选择性合成低外切-β-木糖苷酶活的内切-β-木聚糖酶。高碳氮比使得木聚糖酶的合成滞后，能够有效地抑制纤维素酶的合成，提高木聚糖酶活与纤维素酶活的比值，有利于选择性合成低纤维素酶活的木聚糖酶。     

超滤和丙酮沉淀法回收纤维二糖水解液中β-葡萄糖苷酶的研究

分别利用超滤和有机溶剂沉淀法对纤维二糖水解液中β-葡萄糖苷酶的回收可行性及其工艺进行了研究.利用膜技术回收时,选用截流分子质量 30 ku 膜比较适宜.连续超滤回收不同批次的纤维二糖酶解液中β-葡萄糖苷酶,第1轮的酶回收率和平均膜通量分别为 99.6 % 和 118.6 L/(m2·h);第20轮回收的β-葡萄糖苷酶为初始加酶量的 90 % 以上,且平均膜通量为 79.2 L/(m2·h).利用丙酮沉淀回收时,丙酮与纤维二糖水解液的体积比值在0.75～1.0比较适宜;温度和沉淀时间对酶的回收率影响很大.用 -20 ℃丙酮沉淀 2 h,酶回收率为 95.7 %,连续沉淀回收不同批次的纤维二糖酶解液中β-葡萄糖苷酶时,第15轮的酶回收率仍能维持在 50 % 左右,可节省所需酶量的 79 %.     

凝结芽孢杆菌N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶基因的克隆鉴定及酶学性质

N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(N-acetyl-β-D-glucosaminidase,NAGase)是微生物几丁质酶系中不可缺少的一部分,近年来由于其在几丁质降解过程中的特殊作用而受到关注。笔者从凝结芽孢杆菌NL01基因组上克隆获得了1个假定的N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶基因,长度为1 761 bp,编码586个氨基酸,蛋白质理论分子量为64.5 k Da,编码氨基酸序列与已报道的N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶相似性仅为38%。将该基因克隆至表达载体pETDuet-1上,并在大肠杆菌BL21(DE3)中进行重组表达,结果显示重粗酶具有N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活力,经镍柱纯化获得纯酶的比酶活为74.3 U/mg。对重组酶酶学性质研究发现,该酶是一种新型耐高温N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶。最适pH为5.5,最适温度为75℃,pH和热稳定性较好,在pH 3.5~7.5范围内比较稳定,在不高于65℃条件下热处理30 min后,酶活力可以保持在70%以上。     

全细胞催化剂pelB⁃Xln⁃DT构建及其在水解三七皂苷R1中的应用

设计带有EcoRV和XhoI酶切位点的上下游引物PCR扩增嗜热菌Dictyoglomus thermophilum DSM 3960的GH39家族的β-木糖苷酶Xln-DT编码基因,利用基因拼接技术将其重组至p ET-20b质粒中pelB信号肽基因的下游,重组质粒转化大肠杆菌表达宿主Escherichia coli BL21,构建分泌融合表达型基因工程菌pelB-Xln-DT。经异苯基-β-D-硫代半乳糖苷诱导,pelB-Xln-DT酶活为2.1 U/m L。粗酶液pelB-Xln-DT的最适温度为85℃,较原酶提高了10℃,最适p H为5.5,比原酶降低了0.5; pelB-Xln-DT在85℃下的热稳定性比原酶有了一定提高,保温1 h后酶活基本不变,保温2 h其剩余酶活为82.0%,而Xln-DT在85℃下保温1 h后其剩余酶活为70.4%;在p H 4.0～7.0的范围内,pelB-Xln-DT具有良好的p H稳定性。引入pelB信号肽后不但能够提高蛋白的可溶性表达,还能提高酶蛋白的热稳定性。以pelB-Xln-DT作为全细胞催化剂转化三七皂苷R1生成人参皂苷Rg1,研究了转化温度、转化时间、三七皂苷R1添加量、重复次数等因素对转化效率的影响。结果表明,全细胞催化剂用量1.0 U/m L,在温度37℃下,3 g/L的三七皂苷R1反应3 h后的摩尔转化率达到91.6%,重复利用10次后,转化率仍能达到46.7%,显示出pelB-Xln-DT良好的重复催化性能。     

松材线虫体外酶组成分析

将表面消毒的松材线虫，在Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ缓冲液中振荡培养，培养液经硫酸铵沉淀、透析、冷冻真空干燥，制成的干样，用于聚丙烯酰胺凝胶电泳。结果表明，松材线虫能向体外分泌多种可溶性蛋白，对其中酶组成分析发现有纤维素酶、过氧化物酶、蛋白酶、淀粉酶等。同样条件下未能检出β－半乳糖酶、β－木糖酶、β－葡聚糖酶、漆酶等。     

重组木聚糖酶生产低聚木糖的实验研究

研究了重组木聚糖酶C0602生产低聚木糖的制备工艺,考察了不同类型底物、底物浓度和酶用量对酶解效率和低聚木糖产率的影响.实验结果表明,低聚木糖生产原料以抽提木聚糖为宜.桦木木聚糖质量浓度30g/L,重组木聚糖酶用量20 IU/g条件下水解4 h,酶解率可达56.05%,低聚木糖产率(C2～C6)为29.76%,产品平均...     

木聚糖酶解反应与膜分离技术研究

过程耦合是应用技术领域研究的热点之一 ,膜及膜分离技术的开发促进了过程耦合技术的发展。如膜超滤、膜萃取、膜蒸馏、渗透蒸发。在超滤膜反应器中木聚糖酶解制备低聚木糖的条件 :酶体积用量1 0 % ,木聚糖质量浓度 3 0 .0 g/L ,稀释率 1h-1,pH值 5 .0 ,反应温度 48℃ ,酶解时间 1 3 5min。在该条件下 ,低聚木糖得率、木糖得率、低聚木糖生产能力及低聚木糖与总糖之比分别为 2 8.5 % ,4.1 % ,3 .80g/ (L·h)和0 .87,并比较了分批加料、浓缩酶、常规反应器中酶解反应效果 ,浓缩木聚糖酶酶解结果表明 :木糖得率很低(0 .2 % ) ,低聚木糖得率为 3 5 .9%。     

黑曲霉胞外耐高糖β-葡萄糖苷酶的分离纯化及部分特性研究

采用硫酸铵盐析、Phenyl Sepharose CL-4B疏水层析、DEAE-Sepharose阴离子交换层析、Sephacryl S-200凝胶过滤层析等步骤,从黑曲霉的发酵液中获得了凝胶电泳均一的两种β-葡萄糖苷酶。其中一种为耐高糖的β-葡萄糖苷酶,葡萄糖抑制系数(Ki)为41.01 mmol/L,纯化倍数和得率分别为56.7倍和22.66%。耐高糖β-葡萄糖苷酶单亚基分子质量为114.6 ku,以对硝基苯酚-β-D-葡萄糖苷(pNPG)为底物时,米氏常数(Km)值和酶促反应的最大速率(vmax)分别为0.904 mmol/L和1.08μmol/min。该酶最适反应温度60℃,最适反应pH值为4.0;在60℃以下及pH值3~7范围内均能保持稳定。所测定的化学试剂中,Ag 对酶具有较强的抑制作用,其它金属离子及乙二胺四乙酸对酶的活性影响不大。甲醇、正丁醇有明显激活酶活性的作用,但乙腈、丙酮对酶的抑制作用明显。     

青春双歧杆菌代谢低聚木糖机理研究

对青春双歧杆菌代谢低聚木糖的动力学行为进行了探讨,同时对青春双歧杆菌代谢低聚木糖时各组分的变化规律及代谢产物进行了研究.结果表明,青春双歧杆菌代谢低聚木糖48 h后,总糖质量浓度从最初的5.00g/L降至3.59g/L,菌体质量浓度从0.10g/L上升至0.35g/L,培养体系的pH值从7.00降至4.75.青春双歧杆菌代谢低聚木糖时,首先代谢木二糖至木五糖组分,此后,其分泌的α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶将低聚木糖组分中的阿拉伯糖基侧链水解释放,并作为青春双歧杆菌的碳源.代谢过程中,青春双歧杆菌还能分泌β-D-木糖苷酶作用于低聚木糖的末端,释放出木糖,最终导致木糖在培养体系中累积.代谢产物分析结果显示,青春双歧杆菌代谢低聚木糖的代谢产物主要有乳酸、乙酸、丙酸和丁酸.     

角毛壳菌降解粗纤维基因的筛选

以角毛壳菌菌丝体为材料,构建cDNA文库并进行了部分表达序列标签(ESTs)的分析。文库的滴度为1.02×106pfu/mL,重组率为95.3%,插入片段平均长度大于1.2kb。在cDNA文库中随机选择克隆从5′端测序得到1219个高质量ESTs,拼接为804条独立基因。其中460条(57.2%)与NCBI中非冗余蛋白质库(NR)已知基因有不同程度同源性的代表已知功能基因,344(42.8%)条独立基因与NR库中基因没有显著同源性的代表未知功能新基因。从已知基因中鉴定出了降解粗纤维的基因:β-1,4-内切葡聚糖酶基因、β-葡萄糖苷酶基因、β-内切木聚糖酶基因、木糖苷酶基因、漆酶基因。     

果实软化过程中细胞壁结构和组分及细胞壁酶的变化

概述了果实软化过程中细胞壁结构和组分及细胞壁酶的变化。多数果实软化是由于多聚半乳糖醛酸酶、纤维素酶、果胶甲酯酶和β-半乳糖苷酶等细胞壁酶降解细胞壁物质,使细胞壁结构和组分发生变化,进而引起果实软化。不同的研究结果提示果实软化也有其他因子参与,加强果实生理生化基础研究尤为重要。     

碱性亚硫酸盐预处理对桉木酶解糖化的影响

为提高按木原料的酶解糖化效果,采用碱性亚硫酸盐对桉木原料进行预处理,并对预处理所得样品进行纤维素酶酶解糖化.通过测定酶解液中的葡萄糖、木糖得率,探讨预处理条件对产糖得率的影响.结果表明:随着蒸煮温度的升高,NaOH用量的增大,桉木酶解液中木糖、葡萄糖得率明显增大;随着Na2SO3用量的增大,保温时间的延长,酶解液中木糖、葡萄糖得率先增大后减小.最佳预处理条件为:蒸煮最高温度170℃,保温时间3h,NaOH用量3％,Na2SO3用量10％.此时,酶解木糖、葡萄糖得率分别可达15.37％和60.79％,比未经处理的1.73％和12.33％提高了7.88倍和3.93倍.