β-葡萄糖苷酶的研究进展

本文综述了β-葡萄糖苷酶的分类、分布、理化性质及其水解糖苷机制,以及国内外对β-葡萄糖苷酶分子生物学的研究情况。     

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。     

β-葡聚糖酶的酶学性质研究

采用DNS法对β-葡聚糖酶的酶学性质进行了研究,研究结果表明:该酶的最适反应温度为40~50℃;最适反应pH为7.5,在pH4.5～9有较大的活性区间;有较强的耐碱性,在pH5.5～11处理1h仍有超过90%的活性;Mn2+对β-葡聚糖酶有一定的抑制作用,其他金属离子和螯合剂对酶活没有明显的激活或抑制作用;该酶抵抗胃蛋白酶的能力较强,胰蛋白酶对该酶有一定的促进作用;该酶的米氏常数Km=0.795mg/mL,最大反应速度Vmax=8.547μmol/(mg/min)。     

β-甘露聚糖酶的酶学性质研究

采用3,5-二硝基水杨酸法(DNS)对β-甘露聚糖酶的酶学性质进行了研究,研究结果表明:酶的最适反应温度为55℃;最适反应pH为6.5,在pH 5.5～10有较大的活性区间;有较强的耐碱性,在pH 6～10处理2 h仍有超过85%的活性;金属离子和螯合剂对酶活无明显的激活或抑制作用;该酶抵抗胃蛋白酶和胰蛋白酶的能力比较强.     

Aspergillus sp.DLCS-F18胞外嗜热嗜酸β-葡萄糖苷酶的酶学性质研究

β-葡萄糖苷酶作为纤维素彻底降解为葡萄糖的关键酶,被广泛运用于饲料、食品和生物燃料等行业。然而,许多菌株分泌的胞外β-葡萄糖苷酶活性低且热稳定性差,限制了其在纤维素生物质降解中的应用。本研究使用稻草秸秆作为碳源诱导菌株Aspergillus sp.DLCS-F18分泌胞外β-葡萄糖苷酶。结果表明：其最适反应pH和温度分别为4.0和60℃,在55℃和60℃下,孵育120 min后仍能保持95%以上的相对活性。此外,其表现出对金属离子的耐受性,在10 mmol/L的Ni²⁺、Co²⁺、Pb²⁺和Cu²⁺存在时,仍保持75%以上的相对活性,发酵96 h达到最高活性(2.5±0.1)U/mL。以上结果表明Aspergillus sp.DLCS-F18胞外β-葡萄糖苷酶为嗜热嗜酸β-葡萄糖苷酶,有较强的热稳定性,且产酶周期短。这预示着其在食品、饲料和纤维素乙醇生产方面有重要的潜在运用价值。     

β-甘露聚糖酶的酶学性质研究

采用DNS法对黑曲霉产的β-甘露聚糖酶的酶学性质进行了研究。研究结果表明：该酶的最适反应温度为65℃;具有较强的耐热性,在温度为80℃和90℃处理10min仍有超过90％的活性;最适pH值为4．0,在pH值2．0—7．0的范围内,相对酶活保持在80％以上。该酶在最适反应温度、稳定性能等方面表现优良,适于作饲用添加剂。     

椰果内生枯草芽孢杆菌YZ-21甘露聚糖酶基因的克隆、表达及酶学性质研究

为了提高β-甘露聚糖酶的活性及稳定性,通过基因克隆技术克隆并表达了一株分离自椰果的内生枯草芽孢杆菌YZ-21(Bacillus subtilis YZ-21)β-甘露聚糖酶基因ManA,并使用3,5-二硝基水杨酸法(DNS)测定了酶活性及稳定性。结果表明：β-甘露聚糖酶基因ManA序列全长1 104 bp,与相同来源的β-甘露聚糖酶同源性高达97.56%,具有ManA保守结构域,符合糖苷水解酶家族GH26的典型特征。将ManA连接到pET-32a表达载体上,构建重组表达质粒pET-ManA,并导入大肠杆菌BL21(DE),经诱导获得了β-甘露聚糖酶基因ManA的高效表达。表达产物经过聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)凝胶电泳分析,显示条带大小约为56.07 ku。重组酶活性为372.86 U/mL,酶学性质研究发现其最适反应温度为40℃,最适pH为7.0,最佳反应底物是瓜豆胶,酶活性能够达到392.54 U/mL。在55℃处理120 min后,酶活仍保留69.8%,pH为4.0～9.0时处理30 min后酶活性均能保留60%以上,且金属离子Ca²⁺、Co     

β-葡萄糖苷酶的研究

1837年，Liebig和Wohler首次在苦杏仁汁中发现了β-葡萄糖苷酶。β-葡萄糖苷酶（EC3．2．1．21）的英文名是β-glucosidase，属于水解酶类，又称β-D-葡萄糖苷水解酶，别名龙胆二糖酶、纤维二糖酶和苦杏仁苷酶。它可催化水解结合于末端非还原性的β-D-糖苷键，同时释放出配基与葡萄糖体。     

中性植酸酶的克隆、表达、纯化及酶学性质研究

基于454高通量测序枯草芽孢杆菌I4全基因组,获得一个编码中性植酸酶的基因Bpp,该基因全长为1 149 bp,编码382个氨基酸组成的多肽,成熟蛋白的理论相对分子质量为42 590.将基因Bpp克隆到表达载体pET28a(+),并在大肠杆菌BL21( DE3)中表达,表达产物具有植酸酶活性,利用组氨酸标签纯化并初步研究其酶学性质.结果表明:酶作用的最适pH为7.5,最适温度为55℃,Km为38.76 mmol/L,Vmax为2.34 U/mg,比活力为6.054 U/mg,中性植酸酶活性依赖Ca2+.     

大豆异黄酮β-葡萄糖苷酶产生菌的选育及产酶条件研究

以豆豉为材料筛选产大豆异黄酮β-葡萄糖苷酶的菌株,并用京尼平甙法检测相对酶活。以相对酶活最高的野生菌为出发菌(经镜检为杆菌),通过UV和LiCl诱变育种,利用单因素和正交实验进行产酶条件研究确定最佳条件为:黄豆粉1%、酵母膏1%、麸皮2%、KH2PO40.1%、NaCl0.5%、起始pH值7.5、装液量30ml、发酵时间48h、发酵温度37℃、转速70r/min。在该条件下,用京尼平甙法测得该菌株的相对酶活为0.826,水杨苷法测得绝对酶活为5.49μg/ml。     

牦牛β-干扰素基因的克隆与表达

提取经植物血凝素（PHA）诱导培养的牦牛外周血淋巴细胞总RNA，采用RT-PCR技术扩增并克隆了牦牛IFN-β基因，经PCR和酶切鉴定及测序分析，再克隆到pGEX-4T-1质粒载体中，构建了原核表达重组载体，经IPTG诱导表达重组蛋白，可表达约41 ku的牦牛IFN-β融合蛋白，主要以包涵体形式存在。序列分析结果表明，牦牛IFN-β基因ORF为498bp，与乳牛IFN-β参考序列的同源性高达98．6％，与猪、马、猫、人IFN-β基因的同源性分别为72．5％、68．9％、66．1％和63．5％，而与狗、鼠、鸡等动物的同源性均不超过25％；分子遗传进化树分析也表明，牦牛与乳牛IFN-β基因的亲缘关系最近，而与鼠、狗、鸡等的亲缘关系较远，说明IFN-β基因有种属差异性。     

航天诱变菌株黑曲霉ZM-8发酵玉米秸秆产β-葡萄糖苷酶的条件优化及其酶学特性

黑曲霉ZM-8是一株经航天诱变筛选出的高产纤维素酶菌株。以玉米秸秆和麸皮为原料,利用固态发酵法研究了发酵时间、发酵温度和初始pH对该菌株产β-葡萄糖苷酶的影响,采用正交试验对各因素进行了优化,并对酶学特性进行了初步研究。结果表明,发酵时间和发酵温度对酶活影响均达到极显著水平(F=14.994>F0.01=5.85;F=10.872),初始pH(F=5.843)对其影响达到显著水平;当初始pH为5.5、培养温度为35℃、培养时间为72 h时,β-葡萄糖苷酶的酶活达到了58.95 U/mL。该酶最适温度为55℃,保温2 h后仍具有95%以上的酶活力;最适pH为5.5,pH在3.0～6.0时,酶活力稳定性良好。     

产β-葡萄糖苷酶芽孢杆菌降解豆粕的发酵条件优化及抗营养因子测定

试验优化得到了降解豆粕芽孢杆菌Z-1生长的最优发酵条件,并对发酵后豆粕中的抗营养因子进行了测定。采用单因素试验的方法在摇床培养的基础上对β-葡萄糖苷酶芽孢杆菌的生长主要影响因素进行了考察,其中包括发酵培养基的C源、N源、无机盐、p H值、接种量、发酵时间等。通过设计正交试验对各因素的浓度和组合以及最佳培养条件进行了优化,得到该菌株产酶的最适条件为:糊精5.0%、蛋白胨1.0%、Cu SO4·5H2O 0.1%、Fe SO4·7H2O 0.01%、接种量3%、p H值为7、培养时间72 h。用优化后的培养基进行发酵,在产酶活性上比优化前提高了35.5%,抗营养因子数量下降了61.6%。     

植物角质降解菌的种属鉴定、发酵条件优化及酶学性质研究

本试验旨在通过角质降解菌株X8P的种属鉴定、发酵条件优化和酶学性质研究,探讨降解植物表面角质层,进一步改善动物对植物纤维利用的可能新方案。试验通过形态观察和16 S r DNA测序鉴定菌株X8 P种属,并对其产酶所需碳源、氮源、发酵温度与时间进行优化,其发酵液经硫酸铵盐析沉淀获得其胞外蛋白粗酶,并对其粗酶催化的适宜p H和p H稳定性、温度和温度稳定性,以及有机溶剂、表面活性剂和金属离子对其活性的影响进行研究。结果表明:1)菌株X8P经形态观察和分子鉴定为东方醋杆菌(Acetobacter orientalis)。2)菌株X8P适宜产酶发酵条件为溶菌肉汤(LB)培养基中37℃发酵4 d,1%橄榄油和1%葡萄糖明显促进菌株产酶,而1%可溶性淀粉明显抑制菌株产酶。3)该菌株胞外粗酶催化适宜p H和温度分别为6.5和45℃,且表现出一定p H稳定性,但在有机溶剂中不稳定,仅甘油中可保留全部活性,在二甲基亚砜(50%)中活性可保留66%。吐温(Tween)-20(1 mmol/L)、Tween-80(1 mmol/L)和聚乙二醇辛基苯基醚(1和10 mmol/L)可使菌株X8P粗酶活性提高3%~35%。金属离子钾离子(K+)、锰离子(Mn2+)(1和10 mmol/L)可使菌株X8P粗酶活性提高2%~20%。由此可见,菌株X8P具有一定的产角质酶潜力和应用前景,可进一步深入研究。     

米曲霉发酵玉米芯生产β-葡萄糖苷酶发酵条件的研究

将经过筛选的产β-葡萄糖苷酶的米曲霉,通过单因子及正交实验对其产酶发酵条件进行了研究,结果显示:当培养基为:玉米芯3%;豆饼粉0.2%;KH2PO40.4%;CaCl20.04%;MgSO40.04%;自然pH;装液量为60ml时为最佳发酵条件。酶活力测定中采用了京尼平甙法测相对酶活。     

黑曲霉β-葡萄糖苷酶水解大豆异黄酮的最佳参数

试验采用三因素五水平二次回归通用旋转组合设计方法对黑曲霉β-葡萄糖苷酶水解大豆异黄酮的条件进行研究。建立了水解后游离型苷元含量与时间、温度、酶量之间的数学模型;并获得最佳水解条件:水解时间5.3 h,水解温度55.4℃,酶量68.7 U/g。     

β-葡萄糖苷酶对肉鸡骨骼生长及抗氧化功能的影响

选用240羽1日龄艾维茵肉用仔公鸡,随机分为4个组,每组设4个重复,每个重复15羽.在玉米-豆粕基础日粮中添加不同水平的β-葡萄糖苷酶制剂(0、2、4、6 g/kg).试验期为42 d.结果显示,饲粮中添加β-葡萄糖苷酶的水平为0.2%时,肉鸡生长最佳,但对肉鸡的股骨、胫骨生长无显著影响,血清中钙、磷及碱性磷酸酶(ALP)指标均无显著变化;可显著提高血清中SOD和肝脏中GSH-PX、GR活力(P<0.05),同时使血清中MDA含量明显降低(P<0.05);极显著地提高了胸肌的a*(红度)值(P<0.001),而L*(亮度)值显著低于对照组(P<0.001).     

1株产β-葡萄糖苷酶菌株的分离、鉴定与发酵条件初步优化

试验旨在从自然界中筛选β-葡萄糖苷酶高产菌株,对其进行鉴定和产酶条件优化。采用七叶苷显色技术分离和筛选β-葡萄糖苷酶菌株,采用固体发酵技术对其产酶条件进行优化,通过形态学特征及系统发育分析对其进行鉴定。结果表明,在广西河池喀斯特地貌自然植被区筛选出1株产β-葡萄糖苷酶的菌株,将其鉴定为棘孢曲霉（Aspergillus aculeatus）,得到最佳产酶条件为pH值7.0、温度28℃、装液量40 mL/250 mL,经过优化后该棘孢曲霉菌株的产酶能力达到了42.75 U/mL,相较于出发条件提高了10.9倍。研究表明,研究筛选得到的棘孢曲霉能够稳定产生β-葡萄糖苷酶,经固体发酵技术优化后产酶能力得到了较大提高,且在中性条件下产酶量最高,在饲料生产中具有应用价值。     

红树林耐糖β-葡萄糖苷酶产生菌的分离鉴定及发酵条件优化

研究旨在筛选具有优良特性的β-葡萄糖苷酶产生菌,为微生物β-葡萄糖苷酶制剂的开发提供理论依据。研究以微晶纤维素为唯一碳源,从海南省东寨港红树林腐殖层土壤中筛选到一株β-葡萄糖苷酶高产菌J1,鉴定为聚多曲霉（Aspergillus sydowii）。研究发现聚多曲霉J1在以葡萄糖为唯一碳源条件下可以产β-葡萄糖苷酶,故对β-葡萄糖苷酶的性质进行了探讨,并采用响应面法在摇瓶发酵水平对聚多曲霉J1产β-葡萄糖苷酶的发酵条件进行优化。结果表明,该酶的最适反应温度和最适反应pH分别为60℃和5.0,葡萄糖抑制常数IC₅₀高达178.5 mmol/L;通过响应面法获得该菌的最佳产酶条件为碳源浓度1%、氮源浓度0.5%、pH 8.05、接种量5.02×10⁶个/mL,培养温度28.7℃,摇床转速160 r/min,装液量100 mL/250 mL,该条件下酶活达3.37 U/mL,较优化前酶活提高了333.6%。聚多曲霉分泌的β-葡萄糖苷酶具有较好的葡萄糖耐受性,在饲用酶制剂方面的应用具有较大潜力。     

β-葡萄糖苷酶产生菌的筛选及产酶条件优化

本研究从实验室构建的微生物菌库中筛选获得1株β-葡萄糖苷酶产生菌株HHL,结合ITS序列分析方法鉴定其为米曲霉（Aspergillus oryzae）。以β-葡萄糖苷酶酶活为考察指标,通过单因素试验及正交试验对其产酶条件进行优化。结果显示：菌株HHL最优产酶条件为以改良察氏培养基为培养基,pH 6.0,接种量8%,培养温度35℃,培养时间144 h。此条件下,产β-葡萄糖苷酶酶活为48.74 U/mL。