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β-葡萄糖苷酶的糖耐受和促活性质研究

微生物学报 2023年第5期63卷 2007-2019页

作者：李璇刘帅峰孟春雨程尧房伟张寅良张学成肖亚中安徽大学生命科学学院安徽合肥230601 现代生物制造安徽省重点实验室安徽合肥230601 安徽省微生物与生物催化工程技术研究中心安徽合肥230601 安徽大学绿色产业创新研究院安徽合肥230000

【目的】以葡萄糖耐受并促活的β-葡萄糖苷酶Bgl2A为出发材料,寻找与β-葡萄糖苷酶的葡萄糖耐受和促活性质相关的重要氨基酸残基位点并对其进行突变;对突变酶性质进行检测,结合分子对接,探究突变对酶的糖耐受和促活性质的影响及机制;进... 详细信息

【目的】以葡萄糖耐受并促活的β-葡萄糖苷酶Bgl2A为出发材料,寻找与β-葡萄糖苷酶的葡萄糖耐受和促活性质相关的重要氨基酸残基位点并对其进行突变;对突变酶性质进行检测,结合分子对接,探究突变对酶的糖耐受和促活性质的影响及机制;进而对葡萄糖不耐受的Bgl3A(Bgl2A:A22S/V224S)进行分子改造,以获得应用潜能更好的突变酶。【方法】通过序列和结构比对、统计耦联分析和结构分析,选取Bgl2A底物通道口、蛋白质表面以及活性中心附近可能间接影响葡萄糖耐受和促活性质的残基作为突变位点,构建了多个突变酶,并对其酶学性质进行检测。【结果】以Bgl2A为出发酶,D322I、W325A、W126Y、F172N、C173I和N226V的糖耐受和促活性质显著提升。分子对接提示,这些突变可能是通过变构效应影响活性中心与葡萄糖结合的自由能,从而改变酶葡萄糖耐受和促活性质。据此,在Bgl3A分子上对应构建多个突变体,筛选获得了较出发酶在糖耐受和促活性质提升的同时保持较高酶活和稳定性的突变酶N226V和F172N。【结论】除了酶与葡萄糖直接结合的位点,不与葡萄糖直接相互作用的位点也可通过远程作用间接影响β-葡萄糖苷酶的葡萄糖耐受和促活性质,这为β-葡萄糖苷酶的相关理性改造提供了新思路。

关键词： β-葡萄糖苷酶葡萄糖耐受与促活理性改造分子对接变构效应

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微塑料添加对橘园土壤有机碳矿化的影响

环境科学 2021年第9期42卷 4558-4565页

作者：张秀玲鄢紫薇王峰王玺徐晗胡荣桂严昶林杉华中农业大学资源与环境学院农业部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070 湖北省生态环境科学研究院武汉430072 湖北省农业生态环境保护站武汉430070

为探究微塑料污染对土壤有机碳矿化的影响,采集湖北当阳橘园土壤,进行室内有机碳矿化培养,研究添加微塑料和秸秆条件下土壤有机碳矿化特征及酶活性变化.结果表明,秸秆和微塑料混施显著影响了土壤有机碳矿化,但仅添加微塑料对土壤有机碳... 详细信息

为探究微塑料污染对土壤有机碳矿化的影响,采集湖北当阳橘园土壤,进行室内有机碳矿化培养,研究添加微塑料和秸秆条件下土壤有机碳矿化特征及酶活性变化.结果表明,秸秆和微塑料混施显著影响了土壤有机碳矿化,但仅添加微塑料对土壤有机碳矿化无显著影响.与单施秸秆相比,低量微塑料与秸秆混施处理(PP1+S)显著促进了有机碳矿化,有机碳累积矿化量增加了8.20%,而中高量微塑料与秸秆混施处理(PP2+S和PP3+S)显著降低了有机碳累积矿化量,其中,高量微塑料与秸秆混施对土壤有机碳矿化抑制最明显,降低了10.13%.添加微塑料显著降低了β-葡萄糖苷酶活性,高量微塑料添加对酶活性的抑制最显著,与对照相比,在第1、6和35 d分别降低了20.52%、43.93%和17.79%;但是,添加秸秆缓解了微塑料输入对土壤β-葡萄糖苷酶活性抑制作用.有机碳矿化速率与DOC、MBC含量和β-葡萄糖苷酶活性均呈显著正相关.

关键词：微塑料秸秆有机碳矿化橘园土壤 β-葡萄糖苷酶

木薯块根中β-葡萄糖苷酶的分离纯化及酶学性质

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食品工业科技 2023年第3期44卷 141-147页

作者：常祥祥田永莉颜娟李文超刘石生海南大学食品科学与工程学院海南海口570228 热带多糖资源利用教育部工程研究中心海南海口570228

研究了木薯块根中β-葡萄糖苷酶的分离纯化及酶学性质。以缓冲液从木薯块根中获得粗提酶液,粗酶酶活力为9.37 U/g木薯干重;再分别通过丙酮沉淀、离子交换层析和凝胶过滤层析进行纯化,β-葡萄糖苷酶酶活力为1.14 U/g木薯干重,经纯化β-... 详细信息

研究了木薯块根中β-葡萄糖苷酶的分离纯化及酶学性质。以缓冲液从木薯块根中获得粗提酶液,粗酶酶活力为9.37 U/g木薯干重;再分别通过丙酮沉淀、离子交换层析和凝胶过滤层析进行纯化,β-葡萄糖苷酶酶活力为1.14 U/g木薯干重,经纯化β-葡萄糖苷酶纯度提高了14.62倍,总活力回收率为12.14%,电泳测得其分子量约70 kDa。该酶米氏常数K_(m)为3.60 mmol/L,V_(max)为12.36μmol/(min·mg protein);其最适pH为7.0,pH在6.0~8.0之间有较好的稳定性;在40℃以内有良好稳定性,在4℃存放30 d酶活力剩余81.78%。Mn^(2+)和K^(+)对酶有一定的促进作用,Al^(3+)、Cu^(2+)、Mg^(2+)、Zn^(2+)、Ca^(2+)、Ba^(2+)、Na^(+)、尿素和SDS对酶没有显著影响(P>0.05),而Fe^(3+)、Fe^(2+)、Ag^(+)和EDTA均会不同程度地抑制酶活性,其中Ag^(+)的抑制作用最强。研究结果可为今后木薯块根中的β-葡萄糖苷酶的应用提供理论依据。

关键词：木薯块根 β-葡萄糖苷酶分离纯化酶学性质

滇西并流河谷区土壤酶活性化学计量学特征与环境因子的关系

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应用生态学报 2021年第4期32卷 1269-1278页

作者：孙毅和润莲何光熊张梦寅方海东史亮涛闫帮国云南省农业科学院热区生态农业研究所云南元谋651300 元谋干热河谷植物园云南元谋651300 云南省农业科学院经济作物研究所昆明650205

横断山河谷区具有极高的景观异质性,气候与植被类型多样化程度较高。为探讨土壤C、N、P、S四种生物元素在滇西怒江、澜沧江、金沙江及元江并流河谷区的区域循环特征,在各河谷的森林、草地、农田中分别取浅层(0~10 cm)土样,测定了土壤中C... 详细信息

横断山河谷区具有极高的景观异质性,气候与植被类型多样化程度较高。为探讨土壤C、N、P、S四种生物元素在滇西怒江、澜沧江、金沙江及元江并流河谷区的区域循环特征,在各河谷的森林、草地、农田中分别取浅层(0~10 cm)土样,测定了土壤中C、N、P、S的循环酶,即β-葡萄糖苷酶(BG)、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(AP)、硫酸脂酶(SU)活性,分析了土壤酶活性及其化学计量学特征与环境因素之间的关系。结果表明:不同流域和不同土地类型下AP、NAG活性均有显著差异;4种酶活性之间均呈显著正相关,BG、NAG、SU活性由东南向西北随采样点的海拔升高而逐渐升高;在各流域土壤中,酶活性的生态化学计量比均为AP∶SU>BG∶SU>NAG∶SU>BG∶NAG>BG∶AP>NAG∶AP;与各流域内的林地和草地相比,农田土壤BG∶NAG较高,而NAG∶AP较低(元江流域除外);农田土壤中AP∶SU、BG∶SU、NAG∶SU在元江流域小于草地和林地,在澜沧江流域和金沙江流域则大于林地而小于草地。土壤酶活性及其化学计量学特征受到土壤理化性质、气候及区位的综合影响,其中土壤理化性质的影响最大。农业活动对C∶N∶P相关酶化学计量学特征具有显著影响,降低了土壤中N分解酶与其他酶活性的计量比,表现为增加了BG∶NAG,降低了NAG∶AP,农业活动对其他酶化学计量学特征的影响较小。

关键词：横断山土壤酶活性酸性磷酸酶 β-葡萄糖苷酶 N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶硫酸脂酶

琯溪蜜柚疏果黄酮酶法辅助提取工艺优化及其抑制酪氨酸酶活性

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食品工业科技 2024年第11期45卷 159-166页

作者：黄淑安丁红霞杨远帆倪辉集美大学海洋食品与生物工程学院福建厦门361021 福建省食品微生物与酶工程重点实验室福建厦门361021 厦门市食品生物工程技术研究中心福建厦门361021 厦门海洋职业技术学院福建厦门361100

本论文旨在探讨β-葡萄糖苷酶法辅助提取琯溪蜜柚疏果黄酮的工艺及提取得到的黄酮对酪氨酸酶抑制作用。以总黄酮提取量为指标,采用单因素实验及响应面试验对β-葡萄糖苷酶酶活力、酶解pH、温度及时间进行优化,并研究总黄酮提取物对酪氨... 详细信息

本论文旨在探讨β-葡萄糖苷酶法辅助提取琯溪蜜柚疏果黄酮的工艺及提取得到的黄酮对酪氨酸酶抑制作用。以总黄酮提取量为指标,采用单因素实验及响应面试验对β-葡萄糖苷酶酶活力、酶解pH、温度及时间进行优化,并研究总黄酮提取物对酪氨酸酶的抑制作用。结果表明,通过单因素实验和响应面试验优化得到琯溪蜜柚疏果黄酮提取的最优条件是:β-葡萄糖苷酶酶活力0.0128 U/mL、酶解pH4.4、酶解温度35℃、酶解时间4.8 h,在该工艺条件下疏果总黄酮提取量为34.0 mg/g;该黄酮提取物对酪氨酸酶的半抑制浓度(IC50)为0.31 mg/mL。本研究结果说明酶法工艺可显著提高琯溪蜜柚疏果黄酮的提取量,且琯溪蜜柚疏果黄酮具有较强的酪氨酸酶抑制作用,研究结果为琯溪蜜柚疏果黄酮提取及应用提供了参考依据,有利于促进琯溪蜜柚的高值化利用。

关键词：琯溪蜜柚疏果黄酮 β-葡萄糖苷酶酪氨酸酶抑制

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嗜热古菌Infirmifilum uzonense来源的双功能高温β-葡萄糖苷酶IuBgl3的原核表达及酶学性质分析

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生物工程学报 2022年第12期38卷 4644-4657页

作者：刘鑫涵沈风飞石鹏君刘慧芹天津农学院园艺园林学院天津300392 江西农业大学生物科学与工程学院江西南昌330045 中国农业科学院麻类研究所湖南长沙410205 中国农业科学院农产品加工研究所北京100193

葡萄糖苷酶在食品、医药、生物质转化等领域具有重要的应用价值,因此发掘适应性强、性质优良的β-葡萄糖苷酶是国内外研究热点。本研究从嗜热古菌Infirmifilum uzonense中成功克隆出一个GH3家族的β-葡萄糖苷酶基因,命名为Iubgl3。基因... 详细信息

葡萄糖苷酶在食品、医药、生物质转化等领域具有重要的应用价值,因此发掘适应性强、性质优良的β-葡萄糖苷酶是国内外研究热点。本研究从嗜热古菌Infirmifilum uzonense中成功克隆出一个GH3家族的β-葡萄糖苷酶基因,命名为Iubgl3。基因序列分析显示Iubgl3全长为2109 bp,编码702个氨基酸,理论分子量为77.0 kDa。将该基因在大肠杆菌中进行克隆表达并对纯化后的IuBgl3进行酶学性质研究。结果显示,重组酶IuBgl3最适pH 5.0,最适温度85℃。该酶具有良好的热稳定性,80℃处理2 h后仍能保持85%以上的酶活力。其具有优良的pH稳定性,在pH 4.0-11.0范围内处理1 h,仍维持85%以上的酶活力。通过底物特异性测定发现,该酶对对硝基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷(p-nitrophenyl β-D-glucoside,p NPG)和对硝基苯-β-D-吡喃木糖苷(p-nitrophenyl β-D-xylopyranoside,p NPX)均有很高的水解能力,是典型的双功能酶。以p NPG为底物时的动力学参数K_(m)和V_(max)分别为0.38 mmol和248.55μmol/(mg·min),催化效率k_(cat)/K_(m)=6149.20 s^(-1)mmol^(-1)。大多数金属离子对IuBgl3的酶活力没有显著影响,SDS可导致酶完全失活,而EDTA却能提高30%的酶活力。本研究丰富了高温古菌GH3家族的β-葡萄糖苷酶基因,获得了一个稳定性优良的高温酸性双功能酶,具有良好的工业应用前景。

关键词：嗜热古菌 GH3家族 β-葡萄糖苷酶酶学性质双功能酶

β-葡萄糖苷酶的枯草芽孢杆菌表达、酶学性质分析及其在宝藿苷Ⅰ制备中的应用

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食品工业科技 2022年第6期43卷 133-140页

作者：裴雯雯曾艳刘娟娟张建刚王敏孙媛霞天津科技大学生物工程学院天津300457 中国科学院天津工业生物技术研究所工业酶国家工程实验室天津300308

为获得安全高效的β-葡萄糖苷酶用于生物催化淫羊藿苷水解制备宝藿苷Ⅰ,通过大肠杆菌-枯草芽孢杆菌穿梭载体pMA5在食品安全菌株枯草芽孢杆菌WB600中异源表达Thermotoga petrophila来源的耐热β-葡萄糖苷酶TpBgl3,研究了所表达重组酶的... 详细信息

为获得安全高效的β-葡萄糖苷酶用于生物催化淫羊藿苷水解制备宝藿苷Ⅰ,通过大肠杆菌-枯草芽孢杆菌穿梭载体pMA5在食品安全菌株枯草芽孢杆菌WB600中异源表达Thermotoga petrophila来源的耐热β-葡萄糖苷酶TpBgl3,研究了所表达重组酶的酶学性质及其水解宝藿苷制备宝藿苷Ⅰ的工艺条件。结果表明,菌株在30℃、SR培养基中发酵培养48 h后,上清液中的β-葡萄糖苷酶酶活力达到69.68 U/mL。重组表达的TpBgl3最适温度为85℃,最适pH为4.0,在65℃、pH4.0下放置3 h仍能保持85%以上的相对酶活。在65℃、pH4.0、酶用量0.16 U/mg、反应时间20 min的优化条件下,其能将10 g/L的淫羊藿苷水解转化为7.50 g/L的宝藿苷Ⅰ,摩尔转化率为98.67%。β-葡萄糖苷酶的枯草芽孢杆菌分泌表达为宝藿苷Ⅰ及其他高附加值苷元类化合物的工业化安全高效生物制备提供了新途径。

关键词： β-葡萄糖苷酶枯草芽孢杆菌异源表达酶学性质淫羊藿苷水解宝藿苷Ⅰ

一株产纤维素酶菌株的分离纯化及其产酶性质研究

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食品与发酵工业 2023年第17期49卷 37-43页

作者：黄翠欣张桂容刘军舒林曹荣温雪瓶李丽四川轻化工大学生物工程学院四川宜宾644000 四川思来生物科技有限公司四川成都610000 四川太源井醋业有限公司四川自贡643000 固态发酵资源利用四川省重点实验室四川宜宾644000

该研究以四川晒醋醋醅为研究对象,从醋醅中筛选出1株纤维素酶活力较高的霉菌,结合生理生化特性和ITS基因序列同源性分析对菌株进行鉴定,通过单因素试验、正交试验探究其产酶条件及酶学性质。结果显示,筛选出的霉菌为横梗霉菌(Lichtheimi... 详细信息

该研究以四川晒醋醋醅为研究对象,从醋醅中筛选出1株纤维素酶活力较高的霉菌,结合生理生化特性和ITS基因序列同源性分析对菌株进行鉴定,通过单因素试验、正交试验探究其产酶条件及酶学性质。结果显示,筛选出的霉菌为横梗霉菌(Lichtheimia ramosa),在菌悬液浓度为3.5×10^(6)CFU/mL、1%接种量、30℃和180 r/min恒温振荡培养24 h的条件下提取粗酶液,并置于50℃反应30 min;其内切葡聚糖酶活力在pH 5.0时达到最大值为95.92 U/mL,β-葡萄糖苷酶活力在pH 6.0时达到最大值为47.57 U/mL。该研究揭示了横梗霉菌在醋醅发酵过程中产生了内切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶,且二者较好的pH值稳定性和热稳定性,研究结果为四川晒醋的生产提供了一定的参考价值。

关键词：四川晒醋分离鉴定横梗霉菌内切葡聚糖酶 β-葡萄糖苷酶

产β-葡萄糖苷酶乳酸菌发酵对百香果皮多酚含量和功能活性的影响

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食品与发酵工业 2023年第8期49卷 230-236页

作者：覃超唐富豪滕建文韦保耀黄丽夏宁广西大学轻工与食品工程学院广西南宁530004

紫色百香果皮富含多酚及糖苷结合型黄酮。已有研究证明乳酸菌发酵可释放水果结合多酚,但产β-葡萄糖苷酶乳酸菌的乳酸发酵是否更有利于释放结合型多酚尚未证实。该文采用2株产酶与1株非产酶乳酸菌分别发酵百香果皮。结果显示,3株乳酸菌... 详细信息

紫色百香果皮富含多酚及糖苷结合型黄酮。已有研究证明乳酸菌发酵可释放水果结合多酚,但产β-葡萄糖苷酶乳酸菌的乳酸发酵是否更有利于释放结合型多酚尚未证实。该文采用2株产酶与1株非产酶乳酸菌分别发酵百香果皮。结果显示,3株乳酸菌发酵均可提高百香果皮浆中的多酚含量,而2株产酶比非产酶乳酸菌发酵释放游离酚能力分别提高了1.31倍和1.06倍,且与酶活性密切相关。相应地,其抗氧化和消化酶抑制能力均得到显著提高(P糖苷酶乳酸菌发酵百香果皮后的消化酶抑制能力显著强于不产酶乳酸菌发酵。该研究结果表明,产β-葡萄糖苷酶乳酸菌发酵是提高百香果皮中酚类化合物生物活性的一种很有前景的方法,可能更有利于结合酚向游离酚转化,提高总酚含量,并发挥更高功能活性。

关键词：百香果皮 β-葡萄糖苷酶乳酸发酵多酚抗氧化活性消化酶抑制