夏伟 作品数:11 被引量:11 H指数:2 供职机构: 江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 江苏省自然科学基金 国家杰出青年科学基金 更多>> 相关领域: 轻工技术与工程 生物学 化学工程 环境科学与工程 更多>>
角质酶在生物可降解聚酯聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯降解中的应用 被引量:1 2023年 随着废弃塑料带来的环境污染越来越严重,生物可降解聚酯已成为大众关注的焦点。聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯[poly(butylene adipate-co-terephthalate),PBAT]是脂肪族和芳香族共聚形成的生物可降解聚酯,兼具两者的优异性能。针对PBAT在自然条件下对降解环境要求严格且降解周期长的不足之处,本研究探究了角质酶在PBAT降解中的应用和对苯二甲酸-丁二醇酯(butylene terephthalate,BT)含量对PBAT生物降解性的影响,以实现对PBAT降解速率的提升。选取5种不同来源的聚酯降解酶对PBAT进行降解应用并比较出降解效果最优的酶,并测定了含有不同BT含量的PBAT聚酯的降解效率。结果表明,角质酶ICCG为降解效果最好的酶,且BT含量越高PBAT的降解率越低。此外,还确定了角质酶ICCG对高BT含量的PBAT(H)降解的最适温度、最适缓冲液类型、最适pH、最适E/S(enzyme to substrate)和最适底物浓度比分别为75℃、Tris-HCl、9.0、0.4%和1.0%。本研究结果可为角质酶在PBAT降解中的应用提供一定的理论依据和实验参考。 王慧 吴敬 陈晟 陈晟关键词:生物降解 定向进化提高来源于Arthrobacter ramosus的MTHase的热稳定性 被引量:1 2021年 麦芽寡糖基海藻糖水解酶(maltosyltrehalose hydrolase,MTHase)是以淀粉或麦芽糊精为底物制备海藻糖的关键酶之一。来源于Arthrobacter ramosus的MTHase,表达量好,比活高,但热稳定性差,限制了其工业化应用。采用定向进化技术,筛选得到L137M和A216T两个突变体,在60℃下,野生型和两个突变体的半衰期(t1/2)分别为15.5、20.5和23.3 min,L137M和A216T的t1/2分别比野生型提高1.3和1.5倍。进一步考察了L137M、A216T和野生型酶在60℃分别和同样来源于Arthrobacter ramosus的麦芽寡糖基海藻糖合成酶(maltosyltrehalose synthase,MTSase)复配制备海藻糖,在相同的加酶量下,野生型、L137M和A216T的海藻糖转化率分别为51.3%,52.6%和55.7%,两个突变体的转化率都比野生型提高,说明突变体提高的热稳定性有利于海藻糖的转化率。 陈春 宿玲恰 夏伟 夏伟关键词:热稳定性 定向进化 海藻糖 发酵乳杆菌来源L-阿拉伯糖异构酶理性设计及在D-塔格糖生产中的应用 被引量:1 2023年 L-阿拉伯糖异构酶(L-arabinose isomerase,L-AI)是D-半乳糖异构化生成D-塔格糖的关键酶。为提高L-阿拉伯糖异构酶对D-半乳糖的活性及在生物转化中的转化率,本研究对发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)CGMCC2921来源的L-阿拉伯糖异构酶进行重组表达和生物转化应用,并对其底物结合口袋进行理性设计以提高酶对D-半乳糖亲和力和催化活性。结果显示,突变体F279I对D-半乳糖的转化率提高至野生型酶的1.4倍,进一步叠加获得的双突变体M185A/F279I的Km和kcat分别为530.8mmol/L与19.9s-1,底物亲和力显著提高,催化效率提高至野生型酶的8.2倍。以400 g/L乳糖为底物时,突变酶M185A/F279I转化率高达22.8%。本研究在乳糖高值化生产塔格糖方面具有重要的应用价值。 李娟 李娟 陈晟 吴敬关键词:L-阿拉伯糖异构酶 D-半乳糖 D-塔格糖 转化率 地衣芽孢杆菌几丁质酶在枯草芽孢杆菌中的重组表达及其制备氨基寡糖的研究 被引量:2 2022年 将地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)来源的几丁质酶基因blchiA在枯草芽孢杆菌(B.subtilis)中进行重组表达,构建了枯草芽孢杆菌工程菌株(B.subtilisWS9/pHY300PLK-blchiA),发酵上清液的酶活为0.73 U·mL^(-1)。对重组酶BLCHIA的酶学性质进行表征,其在pH 6.0和60℃时表现出最佳活性,比活为3.68 U·mg^(-1)。10 mmol·L^(-1)的铜离子(Cu^(2+))和亚铁离子(Fe^(2+))对其活性有一定促进作用,在pH 5.0~8.0和50~60℃下稳定性较好。此外,研究表明重组酶对脱乙酰度>95%的壳聚糖的催化能力明显优于胶体几丁质,并且水解胶体几丁质和壳聚糖的产物类型具有明显差异,以胶体几丁质为底物主要生成几丁二糖,以壳聚糖为底物可生成聚合度为2~7的壳寡糖。研究获得的重组酶BLCHIA在壳聚糖降黏和制备不同聚合度的低聚糖方面具有良好的应用前景。 袁源 宿玲恰 张康 朱昫飏 夏伟 夏伟关键词:几丁质酶 枯草芽孢杆菌 Bacillus circulans来源β-半乳糖苷酶在Bacillus subtilis中的表达、性质及发酵优化 被引量:1 2022年 低聚半乳糖(galactooligosaccharide,GOS)是一种具有天然属性的功能性低聚糖,因其优良的益生功能以及在高温和低pH下较高的稳定性而被广泛应用于婴幼儿奶粉等食品中,其主要由β-半乳糖苷酶以乳糖为底物进行生产。为了将具有更高转化率的β-半乳糖苷酶应用于食品领域,该研究首次将Bacillus circulans来源的β-半乳糖苷酶β-Gal-Ⅱ在Bacillus subtilis中进行了异源表达,并对其酶学性质、GOS的制备进行了测定,同时为了降低其工业化应用成本,对重组菌在摇瓶及3-L罐的发酵条件进行了优化。结果表明,重组β-Gal-Ⅱ制备GOS的最适作用条件为50℃、pH 5.0,该条件下GOS转化率在8 h可达最高值60.32%;在摇瓶的发酵条件优化中,以安琪酵母粉和玉米浆干粉各7.5 g/L为复合氮源时,总酶活力最高,可达6.82 U/mL,是TB发酵的1.5倍,单一氮源发酵的2~2.5倍;在3-L罐上进行了33、37℃两个温度的发酵优化,37℃发酵产量优于33℃,最终总酶活力可达138.3 U/mL,是摇瓶发酵的20.3倍。该研究为GOS的工业化生产提供技术基础。 许俊勇 毕然 夏伟 夏伟关键词:低聚半乳糖 Β-半乳糖苷酶 枯草芽孢杆菌 发酵优化 氮源 利用蛋白质同源性搜索检验细菌预测基因的起始位点 2012年 细菌基因组中基因密度高、结构相对简单,基因预测可以达到较高的准确度。细菌基因预测的一个重要问题是难以准确判断基因起始位点,目前应用最广的基因组自动注释方法给出的结果中,占总数约1/5的基因的起始位点有分歧,尚无利用基因结构的统计特征改进起始位点预测的有效方法。通过蛋白质同源性搜索,为推断起始位点提供新的线索。对氧化葡萄糖酸杆菌Gluconobacter oxydans 621H全基因组的分析表明,这种方法可以实质性改善起始位点预测结果。 夏伟 周大为 李炜疆关键词:基因组注释 基因预测 通过非甲醇诱导游离型表达载体改善毕赤酵母中β-半乳糖苷酶表达 被引量:2 2021年 β-半乳糖苷酶是一种重要的食品工业用酶,目前主要通过毕赤酵母甲醇诱导型表达系统进行生产,但甲醇的使用存在火灾、残留毒性等安全隐患,已逐渐成为食品工业用酶生产中备受关注的问题之一。为满足β-半乳糖苷酶安全生产的需要,本研究利用强组成型启动子P_(GCW14)和源自酵母的自我复制序列PARS构建了一种新型非甲醇诱导游离型表达载体pGCW14ZαA-PARS,并且在此基础上分别构建了非甲醇诱导游离型重组表达菌株KM71/pGCW14ZαA-PARS-Aoβ-GAL,用以改善米曲霉Aspergillus Oryzae RIB40(ATCC42149)来源的β-半乳糖苷酶基因(Aoβ-GAL)在毕赤酵母中的表达。实验结果表明,该非甲醇诱导游离型表达载体在毕赤酵母中传代培养90代后仍保持83.22%的遗传稳定性,完全能够满足工业上大规模生产的需要。在10%流速补充碳源的条件下,非甲醇诱导游离表达菌株KM71/pGCW14ZαA-PARS-Aoβ-GAL经高密度发酵的最高酶活性和比活性分别为126.4 U/mL和26.2 U/mg,分别是传统甲醇诱导型表达菌株KM71/pPIC9k-Aoβ-GAL的1.94倍和3.12倍,且发酵周期缩短了36 h。可见,本研究构建的非甲醇诱导游离型表达载体可有效改善β-半乳糖苷酶在毕赤酵母中的表达,且在食品工业用酶的安全、高效工业化生产中具有一定的应用前景。 胡梦凯 夏伟 夏伟 吴敬 吴丹关键词:重组毕赤酵母 Β-半乳糖苷酶 高密度发酵 重组β-环糊精葡萄糖基转移酶生产偶合糖的工艺优化 被引量:3 2021年 偶合糖为一种可代替蔗糖的新型甜味剂,因其具有着色性能良好、保水性能优良、抗龋齿等优点,在食品、医药等领域具有良好的应用前景。本研究旨在找到廉价且易获得的供受体,并利用环状芽孢杆菌Bacilluscirculans 251来源的环糊精转移酶(β-CGTase)生产偶合糖,并优化确定制备偶合糖工艺。以蔗糖为受体,分别从加酶量、淀粉种类、温度、pH、供受比、异淀粉酶复配等因素对β-CGTase制备偶合糖工艺进行了优化。采用105 g/L马铃薯淀粉、95 g/L蔗糖为底物,向反应体系中添加13.5 U/g固定化β-CGTase和45.0 U/g异淀粉酶,在pH 5.5、40℃条件下反应21 h偶合糖产率达到88.4%。本研究创新性使用异淀粉酶协同β-CGTase制备偶合糖,该方法在产率和成本上均具有明显优势,为酶法制备偶合糖的工业化应用进一步奠定了理论和实验基础。 黄燕 杨玉路 夏伟 王蕾 夏伟 王蕾关键词:环糊精葡萄糖基转移酶 固定化 异淀粉酶 响应面 Thermotoga sp.KOL6来源GH1β-葡萄糖苷酶在枯草芽孢杆菌中的表达及发酵优化 2021年 葡萄糖苷酶是利用葡萄糖制备低聚龙胆糖的关键用酶,而高转糖苷活性和高耐热性是适合于低聚龙胆糖酶法制备用β-葡萄糖苷酶的理想特性。研究表明,GH1家族的β-葡萄糖苷酶具备高转糖苷活性的优势。因此,本研究认为噬热菌来源的GH1耐热β-葡萄糖苷酶是非常好的研究生产低聚龙胆糖的候选酶。为了满足β-葡萄糖苷酶的安全生产需要,本研究合成了热袍菌Thermotoga sp.KOL6来源的GH1家族的β-葡萄糖苷酶基因tsbgl,将其在Bacillus subtilis WS11中重组表达,并在摇瓶水平和3-L发酵罐水平上进行优化。结果表明,重组菌在TB培养基的基础上摇瓶发酵后的酶活可达到10.41 U/m L,之后在摇瓶水平上进行发酵优化,发现以15 g/L工业蛋白胨和5 g/L安琪玉米浆为组合氮源、5 g/L甘油为碳源、添加终浓度为1 mmol/L的Ba2+离子时,摇瓶发酵24 h,酶活力最高可以达到16.32 U/m L,是TB培养基摇瓶发酵酶活的1.56倍。依据摇瓶结果进行3-L发酵罐中的补料培养基的优化,确定葡萄糖为最优补料培养基,扩大培养后的酶活可以达到520 U/mL,是未优化前的49倍。本研究重组表达了耐热β-葡萄糖苷酶Tsbgl,并通过发酵优化有效提升了其在枯草芽孢杆菌中的发酵水平,为其食品级工业化生产及应用奠定了基础。 盛玲玲 夏伟 夏伟 吴敬关键词:Β-葡萄糖苷酶 发酵优化 枯草芽孢杆菌 Talaromyces piceae来源β-葡萄糖苷酶在毕赤酵母中的重组表达及发酵优化 2021年 葡萄糖苷酶在利用高浓度葡萄糖生产低聚龙胆糖的工业应用中有很大潜力,但巨额的加酶量和菌株的蛋白表达能力一直是其工业化的瓶颈。实验室前期研究发现,蓝状菌Talaromyces piceae来源的β-葡萄糖苷酶TpBgl3A能以较低加酶量高转化率制备低聚龙胆糖,但由于其在毕赤酵母中发酵水平尚不理想,使得加酶成本仍不能满足工业化生产的要求,发酵水平也有待进一步提高。本研究从初始诱导菌体浓度、温度及甲醇浓度3个方面开展了β-葡萄糖苷酶TpBgl3A在毕赤酵母重组工程菌Pichia pastoris KM71/p PIC9K-TpBgl3A的高密度发酵条件优化。实验结果显示,TpBgl3A重组菌的摇瓶表达酶活为240 U/mL,蛋白含量为0.51 g/L;在初始发酵条件下进行3.6 L罐高密度发酵,其酶活力最高为1058 U/m L,蛋白含量为2.75 g/L。条件优化结果表明,诱导温度25℃、初始诱导菌体OD600=150、甲醇浓度1.0%为该毕赤酵母重组菌最适发酵条件,最高发酵酶活高达2324 U/mL,蛋白含量达6.19 g/L,相比摇瓶表达分别提升了8.68倍和11.14倍,相比发酵优化前分别提高了1.20倍和1.25倍。可见,经条件优化,β-葡萄糖苷酶TpBgl3A高密度发酵水平显著提高,从而降低产酶成本,对于低聚龙胆糖酶法制备的工业化生产具有重要的潜在经济价值。 徐星豪 夏伟 夏伟关键词:Β-葡萄糖苷酶 毕赤酵母 高密度发酵 发酵优化