两种产角蛋白酶菌株的酶学性质研究及其发酵优化

摘要

角蛋白酶是可以特异性降解角蛋白的一种蛋白酶,其在饲料以及织物处理行业具有巨大的潜在用途.本文介绍了两株具有降解角蛋白活力的菌种所产角蛋白酶的酶学性质和30-L发酵罐条件下的发酵优化.首先将来源于Bacillus licheniformis BBE11-1的角蛋白酶基因ker成功的实现了在枯草芽孢杆菌WB600中的克隆表达,对重组角蛋白酶进行了纯化,获得分子量大小约32 kDa的重组角蛋白酶.酶学性质研究表明,该重组角蛋白酶最适温度为40℃,最适pH值为10.5,属于丝氨酸蛋白酶,金属离子Mg2+、Co2+、DMSO和DTT对酶活力有促进作用,而Mn2+对其有抑制作用.对重组菌在30-L罐条件下进行了发酵培养,酶活最高达到1425 U/mL.对另外一株Stenotrophomonas maltophilia BBE11-1所产角蛋白酶的研究发现,该菌的角蛋白降解活性由三种酶共同作用,其中两种(K1:48kDa;K2:36 kDa)具有降解角蛋白的活力,另一种酶蛋白(K3:16 kDa)具有二硫键还原能力,可能参与协助降解角蛋白的过程.K1角蛋白酶最适温度为50℃,最适pH值为9,属于金属丝氨酸双重蛋白酶,Zn2+和Mn2+对该酶具有显著抑制作用.应用两阶段溶氧控制策略及温度变化策略进行了30-L发酵罐条件下的角蛋白酶发酵培养.结果表明,30℃发酵6h后调整至23℃能够显著提高角蛋白酶发酵水平,最高酶活可达1800 U/mL.