苎麻微生物脱胶技术的研究进展

脱胶是苎麻纤维加工的关键步骤,文章针对目前工业上化学脱胶方法高耗能、高污染的现状,阐述了高效节能环保的微生物脱胶技术的作用机制,并从脱胶菌株的分离选育、菌株发酵工艺优化及脱胶工艺优化3个方面分析了微生物脱胶技术的研究现状。目前,微生物脱胶技术可较好地应用于苎麻脱胶,实现苎麻纤维的清洁加工,但亟需从工程菌株、发酵工艺、脱胶工艺、脱胶机理和微生物菌剂制备等方面深入开展研究工作,以推动该技术在工业化生产中的应用。     

Dickeya sp. DCE-01关键脱胶酶基因克隆及表达

根据全基因组测序注释结果设计特异引物,从DCE-01菌株克隆关键脱胶酶基因:果胶酶基因(pel E)、木聚糖酶基因(xyn)及甘露聚糖酶基因(man),重组到表达载体p ET-28a中,导入E.coli BL21中进行诱导表达。结果表明:pel E核酸序列长1185 bp,编码395个氨基酸,蛋白分子量为44 kDa;xyn核酸序列长1251 bp,编码416个氨基酸,蛋白分子量45.74 kDa;man核酸序列长1137 bp,编码379个氨基酸,蛋白分子量41.85 kDa。果胶酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶的酶活力分别为471.97、64.32、16882.86 U/mL。该研究为进一步发掘DCE-01菌株基因资源及开发高效工业酶制剂提供了科学依据。     

酵母发酵虎杖提取白藜芦醇技术初步研究

对酵母发酵虎杖(Polygonum cuspidatum)提取白藜芦醇的原料预处理方式、发酵工艺及提取方法等进行初步研究。结果表明,酵母固态厌氧发酵能有效地提高虎杖白藜芦醇的提取得率,适量添加纤维素酶和木聚糖酶能在一定程度上提高虎杖白藜芦醇得率。较佳的虎杖生物发酵提取白藜芦醇的工艺条件为:虎杖原料粉碎过10目筛,发酵体系含水的质量分数为65%,添加糖化酶Ⅱ和SADY酵母的量分别占虎杖原料质量的0.18%和0.34%,厌氧发酵5 d,发酵后采用体积分数为95%的乙醇水溶液提取。     

BE-91菌株木聚糖酶活力测定条件的优化

采用单因素试验法和正交试验法对BE-91菌株木聚糖酶活力测定条件进行系统研究,获得优化的木聚糖酶活力测定条件为:按1/9的比值添加稀释100倍的木聚糖酶与预热至62℃的浓度为0.8%的木聚糖底物(用pH值5.4～5.6的0.1mol/L柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液配制),62℃水浴准确反应3min,加入2.0mLDNS溶液,沸水浴显色10min,测定波长为540nm。在此优化条件下,测得BE-91菌株木聚糖酶活力达350.24U/mL。     

甘露聚糖酶3’序列缺失与酶功能间的关系初探

初步研究了3’端对甘露聚糖酶的功能重要性,即以甘露聚糖酶的二级结构为基础．用PCR扩增的方法获得3’端特异性缺失的甘露聚糖酶DNA片段,连接到载体上,表达并鉴定酶的活性。结果表明,删除390bp依然具有酶活性,3’端的部分序列不是酶具有功能所必需的。     

亚麻快速生物脱胶技术研究——Ⅲ．麻茎化学成分在快速生物脱胶过程中的变化

在实验室条件下，利用亚麻脱胶茵Ym68’，对亚麻原茎进行快速脱胶试验，定期测定了麻茎中的脱胶茵活茵量、水溶物、果胶、半纤维素、木质素和纤维素等指标。结果表明，亚麻原茎中水溶物、果胶、半纤维素、木质素和纤维素含量分别为：16.57％、7．82％、19.4％、18.4％和21.01％；脱胶完成时，果胶、半纤维素和木质素脱除率分别为82．1％、17．0％和11.4％；在接种后发酵2h内，亚麻麻茎中的水溶物由16．57％迅速降至7．93％；接种后发酵2h-4h，脱胶茵活茵量的增加幅度最大，为5．88倍；麻茎中果胶、半纤维素和木质素的含量均随着时间的延长而降低。     

一种新型果胶裂解酶基因在大肠杆菌中的表达及序列分析

为了获得高酶活力的苎麻脱胶果胶裂解酶，为后续分子改造和新型苎麻生物脱胶酶制剂复配提供理论依据。将果胶裂解酶基因pel419从重组质粒pEASY-Blunt E1-pel419更换至pET28a载体中，转化大肠杆菌BL21(DE3)诱导表达；用SDS-PAGE和Western Blot检验pel419基因的表达效果；用生物信息学软件分析Pel419理化表征和系统发育，预测其二级结构、高级结构及关键氨基酸位点。结果表明，工程菌pET28a-pel419/BL21的果胶裂解酶活力为434.4 U/mL,较pEASY-Blunt E1-pel419/BL21提高了1.7倍；Pel419含375个氨基酸，N末端前22个氨基酸为信号肽，理论pI值为6.59,有4个半胱氨酸，不稳定系数为18.20;其蛋白结构域含有典型的右手β-螺旋结构，属于Pec lyase C家族；Pel419的Ca²⁺结合位点为ASP151、ASP153和ASP192,定位发现3个保守位点均暴露在三维空间的表面，并处于底物结合空间口袋。大幅度提高了Pel419表达量，并获得了Pel419关键结构信息。