欢迎来到證券網市場財經网首页

谷氨酸脱羧酶在枯草芽孢杆菌中的表达及应用(三)

来源:时间:2025-04-22 02:59:16

2.3 重組菌全細胞轉化製備GABA的谷氨杆菌工藝優化

2.3.1 溫度對重組菌全細胞轉化生產CABA的影響

酶法製備GABA是一個不可逆反應,適宜的酸脱羧酶溫度可以使GABA轉化率達到最大,所以通過設置不同的枯草酶轉化溫度來探究溫度對GABA轉化率的影響。以100g/L的芽孢用穀氨酸為底物,溶於去離子水中,表达加入濕菌體(在55℃水浴鍋預處理50min,谷氨杆菌改善細胞膜的酸脱羧酶通透性)30U/g,在150r/min的枯草水浴搖床中進行轉化,反應過程中,芽孢用控製pH為5.0。表达溫度梯度設置為25、谷氨杆菌30、酸脱羧酶35、枯草40、芽孢用45、表达50℃,反應24h後終止反應並進行煮沸處理,12000r/min離心5min得上清液,適當稀釋並過0.22μm有機濾膜後用HPLC-OPA柱前衍生法進行檢測,結果見圖9。轉化率隨溫度升高逐漸提高.當轉化溫度達到40℃時,GAD-0和GAD-PL轉化率達到最高,分別為64.78%和82.27%,繼續升高溫度,轉化率反而降低。這是因為枯草芽孢杆菌細胞壁厚,而反應溫度過低時,底物與胞內酶液無法充分接觸使得轉化率低:當反應溫度過高時,酶與PLP穩定性差,從而影響GABA的轉化率。

2.3.2 DH對重組菌全細胞轉化生產GABA的影響

以100g/L的穀氨酸為底物.溶於去離子水中,加入預處理過的濕菌體30U/g,在40℃、150r/min的水浴搖床巾進行轉化,反應過程中,每隔2h用0.6mol/L的H2S04或NaOH調節pH,使其始終與初始pH保持一致。pH梯度設置為3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0,反應24h後終止反應並進行煮沸處理,12000r/min離心5min得上清液,適當稀釋並過0.22μm有機濾膜後用HPLC-OPA柱前衍生法進行檢測。結果見圖10,當pH為4.5或5.0時,GABA轉化率最高,GAD-0的GABA轉化率為75.45%和76.21%,GAD-PL的GABA轉化率為84.54%和84.21%。當DH小於4.5時,底物-水穀氨酸鈉在酸性條件下容易酸水解生成穀氨酸析出,從而形成乳白色渾濁液體.不利於酶與底物的充分結合;當pH大於5.0時不利於酶活性巾心的賴氨酸殘基以shifft-堿與PLP、底物結合,從而抑製GABA的生成。可見,酶轉化法製備GABA的pH耐受範圍窄,過酸或過堿都不利於酶促反應進行,考慮在高質量濃度底物下,過低的pH更容易導致底物析出,所以酶轉化最適pH為5.0。

2.3.3 加菌量對重組菌全細胞轉化生產GABA的影響

以100g/L的穀氨酸為底物,溶於去離子水中,加入預處理過的不同濕菌體(20、30、40、50、60U/g),在40℃、150r/min的水浴搖床中反應24h,反應過程中,控製pH為5.0。反應結束後進行煮沸處理,12000r/min離心5min得上清液,適當稀釋後用氨基酸柱前衍生法進行HPLC檢測。結果見圖11,重組菌全細胞轉化率隨著加菌量的增加而逐漸提高,其中GAD-PL和GAD-0分別在40U/g和50U/g時將底物完全轉化,轉化率達到100%。GAD-PL的加菌量少於GAD-0是因為前者細胞巾的PLP含量高於後者,PLP作為輔助因子有利於酶促反應的進行。
 

2.3.4 反應時間對重組茵全細胞轉化生嚴GABA的影響

以100g/L的穀氨酸為底物,溶於去離子水中,加入預處理過的不同濕菌體,GAD-0和GAD-PL加入量分別為50U/g和40U/g,在40℃、150r/min的水浴搖床中反應24h,反應過程中,控製DH為5.0。反應結束後進行煮沸處理,12000r/min離心5min得上清液,適當稀釋後用HPLC-OPA柱前衍生法進行檢測,結果見圖12。在0~20h,GAD-0和GAD-PL轉化合成GABA的產量隨時問延長迅速增加,在20h時轉化率達到100%,之後隨著反應進行,轉化率不再發生變化。

2.3.5 底物質量濃度對重組菌全細胞轉化生嚴GABA的影響

以200g/L的穀氨酸為初始底物,溶於去離子水中,加入預處理過的不同濕菌體,GAD-0和GAD-PL力口菌量分另0為50U/g和40U/g,在40℃、150r/min的水浴搖床中反應6h後,每隔3h補加1.27g的穀氨酸同體至底物質量濃度分別為200、250、300、350、400g/L,反應過程中,控製pH為5.0,反應48h。反應結束後進行煮沸處理,12000r/min離心5min得上清液,適當稀釋並過0.22μm有機濾膜後用HPLC-OPA柱前衍生法進行檢測。結果見圖13,當底物質量濃度達到400g/L穀氨酸時,GAD-0和GAD-PL轉化生產GABA的轉化率分別從100%(底物質量濃度350g/L穀氨酸)下降為97.72%和98.43%。綜合考慮,為提高工業生產效率和節省下遊分離純化成本,選擇350g/L作為酶法製備GABA的最適底物質量濃度。

3 結語

作者成功構建並重組表達了含有Escherichiacoli來源的gadB基因的重組菌B.subtilis/pHY300PLK-gadB。實驗表明在發酵過程中添加0.5mmol/L輔酶前體PL的GAD總酶活達到28.14U/mL,是對照總酶活的1.72倍。進一步優化重組菌全細胞酶法生產GABA的工藝條件,結果表明,當溫度為40℃,pH為5.0,GAD-0和GAD-PL的最適加菌量分別為50U/g和40U/g時,GABA轉化率達到100%。當穀氨酸質量濃度為400g/L時,GABA產量分別為275.60紮和273.61g/L。綜上所述,作者考察了菌體發酵培養過程中添加輔酶前體PL對重組菌產GAD及製備GABA的影響,開發了一種不需要在發酵過程和酶轉化體係巾添加昂貴輔酶PLP就能高效生產GABA的T藝技術,為GABA在食品和醫藥行業中的廣泛應用打下了堅實基礎。

聲明:本文所用圖片、文字來源《食品與生物技術》,版權歸原作者所有。如涉及作品內容、版權等問題,請與本網聯係

相關鏈接:穀氨酸氨基酸穀氨酸鈉枯草芽孢杆菌