1株耐酸秸秆纤维素降解菌株的筛选、鉴定及其内切葡聚糖酶的异源表达研究

试验旨在解决农作物秸秆饲料化过程中，秸秆纤维素难降解、适口性差和营养价值低等问题。试验以玉米秸秆粉为唯一碳源，从堆砌秸秆的土壤中分离筛选出1株耐酸且具有高纤维素酶活性的菌株HSU-20SJ。经3,5-二硝基水杨酸法测定纤维素酶活性，利用形态学、生理生化和16S rDNA进行种属鉴定，通过分子克隆技术，构建内切葡聚糖酶的大肠杆菌异源表达系统。结果显示，菌株HSU-20SJ粗酶液酶活为3.23 U/mL，最适反应pH值为5.0。该菌株被鉴定为贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis），从菌株HSU-20SJ基因组中获得内切葡聚糖酶基因eg20SJ，异源表达后获得重组酶，分子量约为55 kDa，粗酶液酶活为6.28 U/mL。研究表明，试验在获得耐酸、高纤维素酶活菌株基础上，实现了内切葡聚糖酶基因的异源表达，可为纤维素酶的规模化生产和应用提供参考。     

一株产纤维素酶的解淀粉芽孢杆菌的分离鉴定及其酶促反应适宜条件初步研究

为了分离、筛选产纤维素酶益生菌,确定其酶促反应适宜条件,利用羧甲基纤维素钠等作为筛选培养基,结合刚果红染色法,从玉米青贮饲料样品中筛选产纤维素酶益生菌,并通过形态学和系统进化树方法鉴定分离菌。同时对培养时间、pH和温度等酶促反应条件进行了研究。结果表明,筛选出1株可降解羧甲基纤维素,并产生清晰透明圈的菌株。经形态学观察和16SrRNA基因序列分析,鉴定该菌为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。粗酶液中滤纸酶活为1.5U/mL,外切葡聚糖酶活为1.3U/mL,内切葡聚糖酶活为6.4U/mL,β-葡萄糖苷酶活为2.3U/mL。酶促反应的适宜条件为pH 5.5,温度50℃,粗酶液为培养3d后发酵液上清。解淀粉芽孢杆菌分离株具有一定的产纤维素酶能力,在玉米秸秆生物降解与利用方面具有潜在的开发价值。     

产纤维素酶酵母菌的筛选及鉴定

研究旨在筛选出产纤维素酶较高的酵母菌,并对其生物学特性探讨。试验从生境中筛选到产纤维素酶较高一株酵母菌,通过菌株形态学和分子生物学对该菌株进行了鉴定,并对这株菌的耐酸性、耐模拟肠液性、产酶特性和抑菌能力进行评定。结果表明,所筛酵母菌Y3为酿酒酵母菌,产纤维素内切葡聚糖酶酶活为3.27 U/ml,纤维素外切葡聚糖酶酶活为2.22 U/ml,木聚糖酶酶活为4.21 U/ml,耐酸性、耐模拟胃液较强,而耐模拟肠液能力较弱,不能产生抗金黄色葡萄球菌的物质。试验筛选到酿酒酵母菌Y3是一株较高产纤维素酶菌株并具有良好的生物学特性,对于提高粮食加工副产物的利用率具有非常重要的现实意义。     

B .methylotrophicus SWU6菌株产纤维素酶发酵条件的优化?

前期从自然界土壤中分离筛选到一株纤维素酶产生菌 Bacillus methylotrophicus SWU6菌株,为提高该菌株发酵产酶能力,本研究采用3,5二硝基水杨酸显色法(DNS)对该菌株产酶所需碳源、氮源、温度、pH 值、装瓶量、接种量等发酵条件进行优化,并比较优化前后等量发酵上清液中 CMCase 酶活大小。结果表明：SWU6菌株产纤维素酶的最适碳源为淀粉,最适氮源为牛肉膏,最适培养温度为50℃,培养基最适初始 pH 值为5.0,最适装瓶量为20%,最适接种量为2%;在最优发酵产酶条件下,SWU6菌株发酵上清液中的 CMCase 酶活达到454.69 U/mL,明显高于优化前利用基础培养基发酵所产的 CMCase 酶活,且酶活提高约3倍。通过发酵条件优化后,SWU6菌株单位体积发酵液显示出了更强的纤维素酶活性。     

产纤维素酶芽孢杆菌的筛选及鉴定

研究旨在通过定向筛选获得能够产纤维素酶的芽孢杆菌。试验从生境中筛选到产纤维素酶较高的一株芽孢杆菌,通过菌株形态学和分子生物学对菌株进行了鉴定,并对这株菌的耐模拟肠液性、产酶特性和抑菌能力进行评定。结果显示,所筛选的芽孢杆菌B13为解淀粉芽孢杆菌,产纤维素内切葡聚糖酶酶活为7.31 U/ml,纤维素外切葡聚糖酶酶活为5.26 U/ml,木聚糖酶酶活为32.46 U/ml,能够产淀粉酶和蛋白酶,耐模拟胃液能力较强,而耐模拟肠液能力较弱,不能产生抗金黄色葡萄球菌的物质。结果提示,本试验筛选到的解淀粉芽孢杆菌B13能够产生纤维素酶并具有良好生物学特性,为降低粮食加工副产物中纤维素含量、提高其利用率提供了参考。     

纤维素酶高产菌株的选育

从土样中分离筛选出12株产纤维素酶能力较强的菌株。经摇瓶发酵复筛,获得产纤维素酶活较高且稳定的菌株F6,其CMC酶活为887 U/mL,滤纸酶活为210.72 U/mL。以该菌株为出发菌株,经紫外线诱变处理,获得纤维素酶高产菌株4-2-2。将菌株4-2-2摇瓶发酵4 d后,产CMC酶活达3171.598 U/mL,滤纸酶活达1827.372 U/mL,分别比出发菌株提高3.58倍和8.67倍。     

高产纤维素酶菌株的筛选、鉴定及产酶特性研究

为了从腐殖质土壤中筛选得到高产纤维素酶菌株,本试验进行了产纤维素酶菌株的筛选、鉴定及其产酶特性研究。首先用羧甲基纤维素钠(CMA-Na)培养基初步分离产纤维素酶菌株,再经过酶活复筛得到一株高产纤维素酶菌株B17。经过形态学和16S rDNA测序鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),并对其发酵产酶条件和酶学性质进行初步研究。试验结果表明,菌株B17的最佳发酵条件为:培养时间3 d、发酵温度35℃、初始pH为6.0,该条件下测得CMC酶活达85.48 U/mL、FPA酶活达59.85 U/mL。酶学性质研究表明:菌株所产纤维素酶最适反应条件为温度50℃、pH为6.0,且具在30～60℃、pH为4.0～7.0范围均具有较高酶活。以上结果表明,本研究所得菌株B17具有较高的开发价值,可应用于农作物秸秆饲料的生产。     

高产纤维素酶菌株的筛选、鉴定及产酶特性研究

为了从腐殖质土壤中筛选得到高产纤维素酶菌株,本试验进行了产纤维素酶菌株的筛选、鉴定及其产酶特性研究。首先用羧甲基纤维素钠(CMA-Na)培养基初步分离产纤维素酶菌株,再经过酶活复筛得到一株高产纤维素酶菌株B17。经过形态学和16S rDNA测序鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),并对其发酵产酶条件和酶学性质进行初步研究。试验结果表明,菌株B17的最佳发酵条件为:培养时间3 d、发酵温度35℃、初始pH为6.0,该条件下测得CMC酶活达85.48 U/mL、FPA酶活达59.85 U/mL。酶学性质研究表明:菌株所产纤维素酶最适反应条件为温度50℃、pH为6.0,且具在30～60℃、pH为4.0～7.0范围均具有较高酶活。以上结果表明,本研究所得菌株B17具有较高的开发价值,可应用于农作物秸秆饲料的生产。     

青藏高原低温纤维素降解菌的筛选与酶学特性

以青藏高原冷地早熟禾草地土壤为样品,筛选低温纤维素降解菌株。采用刚果红染色法(水解圈法)和3,5-二硝基水杨酸(DNS)法进行菌株筛选与酶学特性研究,结合形态学与分子生物学方法对其进行鉴定。筛选出一株低温纤维素降解菌株(LD19),经鉴定为钉斑链霉菌(Streptomyces clavifer),同时该菌还具有降解半纤维素的能力。该菌产纤维素酶的最适温度为40℃,最适pH值为6,在30～70℃、pH值4～10时相对酶活力较稳定,Zn~(2+)对酶有抑制作用。该菌产半纤维素酶的最适温度为50℃,最适pH值为6,在30～40℃、pH值4～9时相对酶活力较稳定,Cu~(2+)等对该酶有促进作用。该菌株在培养102 h后两种酶的相对酶活力均达到最高值。菌株LD19可以同时分泌低温纤维素酶和半纤维素酶,在饲用酶制剂的应用中具有较大潜力。     

拟康氏木霉固态发酵产纤维素酶系的研究

以稻草秸秆为主要原料,利用拟康氏木霉3.3002(Trichoderma pseudokoningii 3.3002)固态发酵生产纤维素酶,对培养条件进行了优化,并系统地测定了各种纤维素酶的酶活.结果表明,最优产酶培养基组成为:稻草秸秆和麸皮的混合比例为4:1,最佳氮源为2.5%(NH4)2SO4,最佳发酵时间120 h,培养温度35℃,接种量15%,pH 5.0,培养基含水率50%.在此条件下,该菌株产纤维素酶系中羧甲基纤维素酶(Cx)酶活力达4700 U/mL,葡聚糖外切酶(Cb)酶活力达3440 U/mL,葡萄糖内切酶(C1)酶活力达到1620 U/mL,滤纸酶(FPA)酶活力达到1935 U/mL.     

贝莱斯芽孢杆菌的内切葡聚糖酶基因的克隆、表达及其酶学性质分析

本实验利用PCR方法扩增1株贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)源的内切葡聚糖酶基因(CMCase),插入到p ET32a(+)中构建重组表达大肠杆菌系统,对重组内切葡聚糖酶基因进行生物信息学分析以及酶学性质研究。结果表明:内切葡聚糖酶由499个氨基酸组成,预测分子量为55.02 ku,最大开放阅读框ORF约为1 500 bp。经诱导表达优化后,培养上清中可检测到内切葡聚糖酶酶活力为5.81 IU/mL,菌体中为1.61 IU/mL,诱导后原菌液直接超声破碎处理可达7.41 IU/mL,其酶活力为野生菌株的2.3倍。重组内切葡聚糖酶具有典型内切纤维素酶的特征,其最适酶反应温度和pH分别为50℃和6,在60℃条件下放置1 h相对剩余酶活力可保持在70%以上,在pH 6～10范围内可保持90%以上。Na~+、Mg~(2+)可以促进重组内切葡聚糖酶酶活力,而Co~(2+)、Hg~(2+)、Fe~(2+)等金属离子以及表面活性剂SDS则具有较强的抑制作用。由此可见,本实验在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达了内切葡聚糖酶,且该酶主要进行分泌表达,具有一定的耐热性和良好的pH稳定性。     

高产淀粉酶枯草芽胞杆菌的诱变选育和酶学性质研究

为了提高产淀粉酶枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis N21的酶活,试验采用紫外线对该菌株进行诱变,并对该淀粉酶的部分酶学性质进行了研究。结果表明,淀粉酶酶活由出发株的32.96 U/mL增加到86.24 U/mL,比原菌株酶活提高了161.65%。该酶的最适反应温度为35℃,最适pH值为7.0,在30~40℃,pH值为5.0~8.0条件下较稳定。Ca2+和Mn2+对酶有激活作用,Cu2+、Zn2+对酶有抑制作用,而Mg2+、Fe2+对其影响较小。说明筛选出1株产酶活性较强的突变菌株。     

产纤维素酶真菌的筛选与鉴定

为从秸秆中分离出能够降解纤维的菌株,试验采取秸秆样品接种马铃薯琼脂培养基,在室温环境下培养,取分离菌接种纤维素刚果红琼脂培养基,筛选能形成较大降解圈的细菌,并进行形态学和分子生物学鉴定,测定其纤维素酶性质。结果表明,经分子生物学鉴定,筛选菌为黑曲霉菌,该菌在室温环境能够生长,菌株降解圈直径(H)与菌落直径(C)的比值(H/C)为7.64。筛选菌在20 ℃环境下培养5 d酶活达到最高值,为42.18 U/mL。纤维素酶最适pH为7.0,最适反应温度为20 ℃,在20~40 ℃或pH 6.0~8.0环境下作用1 h,相对酶活力仍保持在90%以上。综上所述,本试验分离的黑曲霉菌株是低温产纤维素酶菌株,产酶能力较强,具有潜在的开发价值。     

2个枯草芽孢杆菌源纤维素酶基因的克隆、融合表达及其酶学性质分析

本试验旨在构建不同纤维素酶的融合表达系统及探讨融合纤维素酶的酶学性质。利用PCR技术从实验室前期分离的枯草芽孢杆菌中分别扩增2个纤维素酶基因Cel42和Cel22,设计一段柔性接头(GSGGGS),通过酶切连接将2个纤维素酶基因构建在一个开放阅读框(ORF)内,插入到pET32a(+)中构建重组表达载体pET32a(+)-Cel42-Cel22,转化大肠杆菌BL21(DE3)进行诱导表达,并对其酶学性质进行研究。结果表明:本试验成功克隆了2个纤维素酶基因Cel42和Cel22,并构建了重组表达系统BL21(DE3)/pET32a(+)-Cel42-Cel22,十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)估计其分子质量约为101 ku,粗酶液中葡聚糖内切酶活性为57.62 U/mL,葡聚糖外切酶活性为32.57 U/mL。试验所得融合纤维素酶Cel42-Cel22的最适反应温度为50℃,最适反应pH为6.0,温度在30~70℃范围内时可维持70%以上的纤维素酶活性,pH在4.0~9.0范围内时可保持75%以上的纤维素酶活性,除Mn~(2+)外的其他金属离子对纤维素酶的活性均具有一定的抑制作用,其中Hg~(2+)和Cu~(2+)对的抑制作用较明显。由此可见,本试验在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达出了融合纤维素酶Cel42-Cel22,且该酶具有一定的活性,可适应较宽广的温度和pH范围,对金属离子敏感。     

β-葡聚糖酶的酶学性质研究

本试验采用DNS法对某种微生物产β-葡聚糖酶的酶学性质进行研究。结果表明:酶作用的最适温度和pH值分别为37℃和6.5。该酶是一种耐热酶,在有底物保护条件下,酶的热稳定性可有一定幅度的提高,酶的pH稳定性范围为3.5～6.0。金属离子Cu~(2+)、K~+对酶有激活作用,Ca~(2+)、Ba~(2+)、Fe~(3+)、Zn~(2+)、Mg~(2+)、Fe~(2+)对酶起抑制作用。该酶对纤维素类底物有较强的分解作用,但对滤纸的分解能力相对较弱。     

饲用细菌纤维素酶的发酵条件优化与性质研究

对从四川卧龙中国保护大熊猫研究中心提供的野外放归大熊猫“祥祥”的粪样中分离到的产纤维素酶菌株JF-1116进行摇瓶产酶培养。试验结果表明,以0.5%羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为碳源,1%蛋白胨为氮源,3%麸皮为添加物,在28℃,20%装液量,摇床振荡培养24h后,其发酵液滤纸酶活(FPA)可达111.5U/mL。通过对其粗酶液的性质进行测定,该菌所产纤维素酶粗酶液中的FPA、CMCase和β-葡萄糖苷酶的最适产酶温度分别为50、50、55℃。其中CMCase在pH值4.2～5.4酶活较高,其最适反应pH值为4.8,经50℃处理1h后,可保持原活力的93.5%。     

西藏牦牛瘤胃源产纤维素酶菌株筛选鉴定及产酶条件探究

为提高纤维素的利用率,寻找到安全性能好、产酶效率高的菌株添加剂添加到饲料中,以提升动物对饲料的利用率,从牦牛瘤胃中分离高产纤维素酶菌株,进行16S rDNA的鉴定,并探究其在不同温度、pH、接种量和发酵阶段产内切型-β-葡聚糖酶、外切型-β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶的特性。结果表明：通过形态学鉴定以及16S rDNA基因序列测定,最终确定高产菌株M1为克雷伯氏菌（Klebsiella oxytoca）。M1产内切型-β-葡聚糖酶活性大于外切型-β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶;M1在35℃、pH为7、接种量为2%的条件下产内切型-β-葡聚糖酶的效率最高,在30℃、pH为6、接种量为2%的条件下产外切型-β-葡聚糖酶的效率最高,在30℃、pH为6、接种量为1%条件下产β-葡萄糖苷酶的效率最高;在M1生长过程中,先产生了β-葡萄糖苷酶,其次是外切型-β-葡聚糖酶、内切型-β-葡聚糖酶,并且外切酶活性远远大于内切酶和β-葡萄糖苷酶活性。     

桑天牛肠道微生物内切葡聚糖酶基因的克隆及在乳酸杆菌中的表达

本试验旨在构建含内切葡聚糖酶基因的重组乳酸杆菌,研究其对秸秆植物性饲料的降解效果,为后期构建高效分解纤维素的工程菌奠定基础。从桑天牛(Apriona germari)体内分离出枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),克隆其内切葡聚糖酶基因,通过酶切连接的方式将目的基因片段与启动子P_(32)、信号肽SP_(lp0373)、乳酸杆菌载体pLEM-415共同构建了内切葡聚糖酶分泌表达重组质粒pLEM-P_(32)SPNqm,并对重组乳酸菌酶学性质和其在秸秆饲料中的降解能力进行测定。结果表明:从枯草芽孢杆菌中克隆出的目的基因大小为1 490 bp,构建的重组乳酸杆菌其表达产物的蛋白大小约54 ku。进一步测定发现,重组乳酸杆菌产酶最适温度和时间分别为37℃、24 h,在最佳条件下其羧甲基纤维素酶(CMCase)活性为2.06 U/mL。酶促反应最适温度和pH分别为60℃、6.0。在50～70℃、弱酸性条件下该酶的稳定性较好。金属离子Na~+、K~+、Mn~(2+)对酶促反应有促进作用,而Mg~(2+)、Cu~(2+)对酶活性抑制作用较大。重组乳酸杆菌发酵粗饲料,对玉米秸秆、苜蓿秸秆、小麦秸秆均发挥了一定的降解作用,中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维相对降解率分别为10.42%、21.12%,4.99%、7.85%,4.57%、9.53%。综上,本试验构建的重组乳酸杆菌对常见的秸秆植物性饲料均有一定的降解能力。     

耐高温β-葡聚糖酶产生菌株的酶学性质的研究

从云南安宁温泉周围土壤中筛选到一株热稳定性能较好的β-葡聚糖酶产生菌W-9,并对其发酵条件及酶学特性进行初步研究。该菌株发酵72h在pH6.0,70℃条件下酶活性为82.64U/mL。对W-9所产β-葡聚糖酶的酶学性质进行研究,结果显示,β-葡聚糖酶的最适反应pH为6.0,最适反应温度为70℃,70℃条件下保温时,酶活基本稳定。     

梅花鹿瘤胃纤维素降解菌的分离鉴定及其酶活力测定

为获得来源于梅花鹿瘤胃的高效纤维素降解菌,本试验采集了3锯龄健康梅花鹿的新鲜瘤胃液,用羧甲基纤维素钠(CMC-Na)培养基分离筛选纤维素降解菌,综合其形态学、生理生化特征和16SrDNA基因测序等对分离菌株进行分类学鉴定,利用DNS法对菌株的产纤维素酶条件进行初步研究,并探讨以不同物质为底物时的纤维素酶酶学特性,为后期菌株的应用提供理论数据。结果显示,本试验从梅花鹿瘤胃液中分离的菌株N-11是一株高效纤维素降解菌,经鉴定为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)。产酶性质研究结果表明,该菌株产纤维素酶活力在30~45℃(最适温度为40℃),pH为6.0~7.0(最适pH 6.0),碳源含量为2%~5%(最佳接种量5%)较高;培养36h时达到产酶高峰,纤维素酶酶活力(CMCA)和滤纸酶酶活力(FPA)分别为12.563、12.414U/mL,在20~50℃或pH 6.0~8.0环境下作用1h,其相对酶活力均保持在80%以上,稳定性较好。以上结果表明,蜡样芽孢杆菌N-11具有较高的纤维素酶活力,在纤维素利用方面具有较高的应用价值。