CN107739721A - 产琼胶降解酶的芽孢杆菌Bacillus sp.W2017及其应用 - Google Patents
产琼胶降解酶的芽孢杆菌Bacillus sp.W2017及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
一种芽孢杆菌Bacillus sp.W2017,所述芽孢杆菌Bacillus sp.W2017保存于中国典型培养物保藏中心,地址:中国湖北省武汉市,洪山区八一路,武汉大学,邮政编码:430072,保藏编号CCTCC No:M 2017226,保藏日期:2017年05月02日。还涉及产琼胶降解酶Bacillus sp.W2017的应用。上述产琼胶降解酶的Bacillus sp.W2017为革兰氏阴性菌,酶活力高、酶活稳定、产酶量高。
Description
技术领域
本发明涉及微生物领域,特别是涉及产琼胶降解酶的芽孢杆菌 Bacillussp.W2017及其应用。
背景技术
琼胶作为世界三大工业海藻胶之一,是一类以半乳糖为主要成分 的高分子多糖,它是由中性的琼胶糖和酸性的琼胶酯组成的多糖混合 物。琼胶寡糖是指琼胶经水解而得到的聚合度较小、水溶性较好的低 聚糖,包括以半乳糖为还原端的新琼寡糖和以3,6-内醚半乳糖为还 原端的琼寡糖。研究表明琼胶寡糖有多种生理活性,如抗氧化、降血 脂、免疫调节、抗过敏及抑制糖苷酶等,同时具有皮肤保湿的功效, 还能够杀死黑色素瘤细胞达到美白的效果,这表明琼胶寡糖在医用药 物,保健品,功能饲料和化妆品等方面有着很好的应用前景。
琼胶具有很强的凝胶性,0.5%即可形成坚实的凝胶,且琼胶形成 的凝胶具有两大特性:一是琼胶溶液冷却后形成凝胶,再次加热则恢 复;二是形成的凝胶其凝固点和熔点温度相差很大。这两个特性为其 在食品工业中的应用提供了方便条件,从而被广泛应用于调味酸牛 乳,牛奶布丁,果冻等产品中。但普通琼胶需要在煮沸100℃下10-15 min才完全溶解,而且溶液呈浑浊、不透明状,这一因素限制了琼胶 在食品工业中的发展。生产溶解性大的速溶琼胶不仅能节省工厂的化 料能源,还能推动琼胶在食品产业中的应用。
目前获得琼胶寡糖的主要方法有酸解法和酶解法,酸解法存在产 物不均一、重复性差、对环境污染程度大等缺点,而酶解法因效率高、 专一性强、反应条件温和作用时间短等优势成为近年来的主要研究方 向,但由于特异性琼胶酶目前存在产量低、分离难度大、寡糖产生量 低等问题,使其在工业生产中的应用受到了限制。
发明内容
基于此,有必要提供一株酶活力高、酶活稳定、产酶量高的产琼 胶降解酶的Bacillus sp.W2017及其应用。
一种芽孢杆菌(芽孢杆菌属W2017)Bacillus sp.W2017,保存于 中国典型培养物保藏中心,地址:中国,湖北省武汉市,洪山区八一 路,武汉大学,邮政编码:430072,保藏编号:CCTCC No:M 2017226, 保藏日期:2017年05月02日。
一种采用上述的芽孢杆菌Bacillus sp.W2017制备琼胶降解酶的 方法,包括:
将所述芽孢杆菌Bacillus sp.W2017进行活化得到菌液,将所述菌 液涂布到固体培养基上;
将所述固体培养基上的芽孢杆菌Bacillus sp.W2017接种于发酵 产酶培养基中;
在温度为25-35℃条件下,将所述发酵产酶培养基置于转速为 150-230r/min的摇床上培养12-16h至对数期,得到菌株的种子液;
将所述种子液接种于发酵产酶培养基中,并在温度为25-35℃, 转速为150-230r/min的摇床上培养24-48h,得到发酵液;
将所述发酵液在8000-12000r/min下离心5-20min,收集上清液, 即得到琼胶降解酶粗酶液。
在其中一个实施例中,在所述将所述种子液接种于发酵产酶培养 基中,所述种子液的接种量为5%-15%。
在其中一个实施例中,所述固体培养基包括2.0-5.0g/L的胰蛋白 胨、l.0-5.0g/L的酵母浸粉、0.01-0.1g/L的柠檬酸铁和15.0-20.0g/L 的琼胶及海水。
在其中一个实施例中,所述发酵产酶培养基包括l.0-5.0g/L的酵 母浸粉,3.0-7.0g/L的蛋白胨、1.0-5.0g/L的牛肉膏、0.01-0.1g/L的 磷酸铁、0.07-0.15g/L的琼胶及合成海水。
一种易溶琼胶的制备方法,将上述琼胶降解酶加入含有质量体积 比0.2-1.0%的琼胶底物中,在温度为30-45℃条件下,150-200r/min 的摇床上酶解12-24h,即可制备易溶琼胶。
一种芽孢杆菌Bacillus sp.W2017在制备琼胶降解酶、降解琼胶制 备琼胶寡糖、降解琼胶制备易溶解琼胶中的应用。
一种用于如上所述的Bacillus sp.W2017发酵产琼胶降解酶的培 养基,所述的培养基中的碳源包含有琼胶。
在其中一个实施例中,所述琼胶从红藻中提取。
在其中一个实施例中,所述培养基中添加有金属离子,所述金属 离子的添加质量体积百分比为0.2%-1%。
上述产琼胶降解酶的Bacillus sp.W2017,其优点主要体现在:上 述芽孢杆菌Bacillus sp.W2017营养要求简单,发酵时间短;芽孢杆菌 Bacillus sp.W2017的制备简单,离心即可得到粗酶液;该Bacillus sp.W2017所产琼胶降解酶酶活较高,未经纯化的粗酶液酶活可达2 U/mL。
附图说明
图1为一实施方式的芽孢杆菌Bacillus sp.W2017在琼胶平板上培 养48h后用革兰式碘液对琼胶平板染色后的示意图;
图2为一实施方式的芽孢杆菌Bacillus sp.W2017革兰氏染色图;
图3为一实施方式的依据16S rDNA序列构建的芽孢杆菌 Bacillus sp.W2017及相关菌种的***发育树;
具体实施方式
下面结合实施方式及附图,对产琼胶降解酶的芽孢杆菌Bacillus sp.W2017及其应用作进一步的详细说明。
一实施方式的芽孢杆菌Bacillus sp.W2017,该芽孢杆菌Bacillus sp.W2017保存于中国典型培养物保藏中心,地址:中国湖北省武汉 市,洪山区八一路,武汉大学,邮政编码:430072,保藏编号:CCTCC No:M 2017226,保藏日期:2017年05月02日。
上述的Bacillus sp.W2017所产的琼胶降解酶可降解琼胶,生成溶 解度大的琼胶,从而促进琼胶在添加剂等方面的应用。该菌株所产的 琼胶降解酶活力高,底物转化率高,是一株极具潜力的琼胶降解酶生 产菌株。
上述产琼胶降解酶的Bacillus sp.W2017,其优点主要体现在:上 述芽孢杆菌Bacillus sp.W2017营养要求简单,发酵时间短;芽孢杆菌 Bacillus sp.W2017的制备简单,离心等固液分离后即可得到粗酶液; 该Bacillus sp.W2017所产琼胶降解酶的酶活性较高,未经纯化的粗酶 液酶活可达2U/mL。
一实施方式中采用芽孢杆菌Bacillus sp.W2017制备琼胶降解酶 的方法,包括:
S110、将芽孢杆菌Bacillus sp.W2017活化后得到菌液,将菌液涂 布到固体培养基上。
在一实施方式中,固体培养基包括2.0-5.0g/L的胰蛋白胨、 l.0-5.0g/L的酵母浸粉、0.01-0.1g/L的柠檬酸铁和15.0-20.0g/L的琼 胶及海水。
S120、将固体培养基上的芽孢杆菌Bacillus sp.W2017接种于发 酵产酶培养基中。
在一实施方式中,发酵产酶培养基包括l.0-5.0g/L的酵母浸粉, 3.0-7.0g/L的蛋白胨、1.0-5.0g/L的牛肉膏、0.01-0.1g/L的磷酸铁、 0.07-0.15g/L的琼胶及合成海水。
S130、在温度为25-35℃条件下,将发酵产酶培养基置于转速为150-230r/min的摇床上培养12-16h至对数期,得到菌株的种子液。
在一实施方式中,在将种子液接种于发酵产酶培养基中,种子液 的接种量为5%-15%。
S140、将种子液接种于发酵产酶培养基中,并在温度为25-35℃, 转速为150-230r/min的摇床上培养24-48h,得到发酵液;
S150、将发酵液在8000-12000r/min转速下离心5-20min,收集 上清液,即得到琼胶降解酶。
具体地,采用DNS法或液相色谱法测定琼胶降解酶的酶活力。
一实施方式的易溶琼胶的制备方法,将上述琼胶降解酶加入含有 质量体积比0.2-1.0%的琼胶底物中,在温度为30-45℃条件下, 150-200r/min的摇床上酶解12-24h,即可制备易溶琼胶。
一实施方式的用于筛选上述的Bacillus sp.W2017发酵产琼胶降 解酶的培养基,其中,培养基中的碳源包含有琼胶。
在一实施方式中,琼胶从红藻中提取。具体地,在一实施方式中, 红藻可以为龙须菜或石花菜。
在一实施方式中,培养基中添加有金属离子,金属离子的添加质 量体积百分比为0.2%-1%。具体地,在一实施方式中,培养基中添 加有Fe2+离子,其添加浓度优选为0.2%(w/v)。
在一实施方式中,上述芽孢杆菌Bacillus sp.W2017可以应用在制 备琼胶降解酶、降解琼胶制备琼胶寡糖中。
以下结合具体实施例详细叙述本发明的具体生产步骤:
实施例1
1、芽孢杆菌Bacillus sp.W2017的筛选:
(1)富集培养:选取龙须菜在水中腐烂14d。
(2)分离纯化:将培养后的菌液按照稀释涂布平板法涂布于固 体培养基上,37℃培养48h后选择在琼胶平板上形成明显的溶解圈 的单菌落,采用常规微生物分离方法进行反复分离纯化,直至获得纯 菌,即Bacillus sp.W2017。
上述富集及分离过程中所用到的固体培养基的组分及配比如下:
固体培养基:胰蛋白胨5.0g,酵母浸粉l.0g,柠檬酸铁0.02g, 琼胶20.0g,用海水定容至1000mL。
芽孢杆菌Bacillus sp.W2017在固体培养基上的菌落湿润光滑、边 缘整齐、圆形,培养48h后的菌落周围可形成明显溶解圈,如图1 所述,出现了清晰凹陷的浅色或无色的溶解圈或液化圈,可以表明芽 孢杆菌Bacillus sp.W2017具有降解琼胶的能力。芽孢杆菌Bacillus sp.W2017经革兰氏染色为革兰氏阴性菌如图2所示,经16S rDNA鉴 定为Bacillus属,如图3所示。
2、琼胶降解酶的制备:
挑取固体培养基上的芽孢杆菌Bacillus sp.W2017接种于装有发 酵产酶培养基的容器中,培养温度为30℃,置于转速为200r/min的 摇床上培养16h,得到菌株的种子液;在装有发酵产酶培养基的容器 中接种10%的种子液,培养温度为30℃,置于转速为200r/min的摇 床上培养48h,得到发酵液;将发酵液在12000r/min下离心10min, 收集上清液,即得到粗酶液。DNS法测定酶活力为2U/mL。
上述酶活性测定过程中所用到的培养基的组分及配比如下:
发酵产酶培养基:酵母浸粉l.0g,蛋白胨5.0g,牛肉膏1.0g, 磷酸铁0.02g,琼胶0.07g,用合成海水定容至1000mL,调节pH值 至7.8。
3、利用琼胶降解酶制备易溶琼胶:
将含有琼胶酶的酶液加入含0.2%的琼胶底物中,在30℃,200 r/min条件下摇床酶解12h。以中国龙须菜琼胶和武汉泰科生物技术 有限公司的速溶琼胶为对照对酶解12h的琼胶产品进行溶解性能的 测定。结果显示,本实施例所得琼胶产品溶解性大于中国龙须菜琼胶, 其溶解度比原来增加了30%,且透明度较普通琼胶要好。溶解条件的 测定结果显示,中国龙须菜琼胶在煮沸100℃下10-15min才完全溶 解,而本实施例中的琼胶产品在60-80℃条件下7-10min即可完全 溶解,与武汉泰科生物技术有限公司速溶琼胶的溶解条件和溶解时间 相似。
Claims (10)
1.一种芽孢杆菌Bacillus sp.W2017,其特征在于,所述芽孢杆菌Bacillus sp.W2017保存于中国典型培养物保藏中心,地址:中国湖北省武汉市,洪山区八一路,武汉大学,邮政编码:430072,保藏编号CCTCC No:M 2017226,保藏日期:2017年05月02日。
2.一种采用权利要求1所述的芽孢杆菌Bacillus sp.W2017制备琼胶降解酶的方法,其特征在于,包括:
将所述芽孢杆菌Bacillus sp.W2017活化后得到菌液,将所述菌液涂布到固体培养基上;
将所述固体培养基上的芽孢杆菌Bacillus sp.W2017接种于发酵产酶培养基中;
在温度为25-35℃条件下,将所述发酵产酶培养基置于转速为150-230r/min的摇床上培养12-16h至对数期,得到菌株的种子液;
将所述种子液接种于发酵产酶培养基中,并在温度为25-35℃,转速为150-230r/min的摇床上培养24-48h,得到发酵液;
将所述发酵液在8000-12000r/min下离心5-20min,收集上清液,即得到琼胶降解酶。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,在所述将所述种子液接种于发酵产酶培养基中,所述种子液的接种量为5%-15%。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述固体培养基包括2.0-5.0g/L的胰蛋白胨、l.0-5.0g/L的酵母浸粉、0.01-0.1g/L的柠檬酸铁和15.0-20.0g/L的琼胶及海水。
5.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述发酵产酶培养基包括l.0-5.0g/L的酵母浸粉、3.0-7.0g/L的蛋白胨、1.0-5.0g/L的牛肉膏、0.01-0.1g/L的磷酸铁、0.07-0.15g/L的琼胶及合成海水。
6.一种易溶琼胶的制备方法,其特征在于,将权利要求2-5任意一项权利要求所述的琼胶降解酶加入含有质量体积比0.2-1.0%的琼胶底物中,在温度为30-45℃条件下,150-200r/min的摇床上酶解12-24h,即可制备易溶琼胶。
7.如权利要求1所述的芽孢杆菌Bacillus sp.W2017在制备琼胶降解酶、降解琼胶制备琼胶寡糖的应用。
8.一种用于筛选权利要求1所述的Bacillus sp.W2017发酵产琼胶降解酶的培养基,其特征在于,所述培养基中的碳源包含有琼胶。
9.如权利要求8所述的培养基,其特征在于,所述琼胶从红藻中提取。
10.如权利要求8所述的培养基,其特征在于,所述培养基中添加有金属离子,所述金属离子的添加质量体积百分比为0.2%-1%。
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