角质酶是一种多功能酶,能够催化各类聚酯、不溶性的甘油三酯和小分子可溶性酯类物质的水解反应,多种酸和醇的酯化反应以及酯和醇的酯交换反应,在纺织、酯合成、造纸、洗涤剂以及环保等诸多领域具有广泛的应用前景。
鉴定了细菌来源的角质酶基因,实现了该角质酶的高效表达,酶产量达到1000 U/mL以上。酶最适温度60℃,最适pH8.0,在60℃稳定性良好。将酶应用于纺织工业中的棉纤维精炼和合成纤维改性,可达到传统的化学法处理效果;应用于废纸脱墨过程,获得的纸张白度为41.45,比化学法提高了3.27,具有反应条件温和、环境友好以及应用效果显著等优势;应用于白水处理过程中,通过水解白水中聚酯类物质,有效减少胶粘物,白水浊度从处理前的180左右下降到160左右,同时不再出现阻塞过滤版的情况。
磷脂酶能够催化磷脂第一位酯酰键的水解,生成溶血磷脂和脂肪酸,在植物油脱胶、奶制品加工业、蛋黄加工等领域中具有广泛的应用。
获得了磷脂酶的高产菌株,经高密度发酵培养后,酶产量达到5000 U/mL。酶最适温度60℃,最适pH5.0,在55℃稳定性良好。以大豆原油(含磷量78.55ppm)为底物,进行酶脱胶反应,采用GB5537-2008《植物油脂检验磷脂测定法》测定脱胶处理后油品中的磷含量低于6.34ppm,可满足精炼工艺的要求。
α-葡萄糖苷酶又名α-D-葡萄糖苷水解酶,可以从低聚糖类底物的非还原末端切开α-(1, 4)糖苷键,释放出葡萄糖;或将游离的葡萄糖基转移到另一类底物形成α-(1, 6)糖苷键,得到非发酵性的低聚异麦芽糖或糖酯、糖肽等。α-葡萄糖苷酶主要用于生产低聚异麦芽糖,还可用于合成具有优良甜味的高甜度蛇菊苷衍生物(优质甜味剂),以及合成具有立体旋光性的糖脂及糖肽等。
获得高水平分泌表达α-葡萄糖苷酶菌株,在分析菌株生理特性基础上,通过发酵优化最终酶活可达到8 U/mL以上(以pNPG对硝基苯基-α-D-吡喃半乳糖苷为底物)。酶液在常温下保存3个月酶活不低于原来的90%。
β-葡萄糖苷酶又名β-D-葡萄糖苷水解酶,是一类外切糖苷水解酶,能够催化低聚糖以及多聚糖糖链末端的非还原性β-D-葡萄糖苷键水解,释放出葡萄糖单体以及相应的配基,是纤维素降解复合酶的主要成分之一,广泛用于养殖、食品、能源、纺织洗涤、造纸等行业。β-葡萄糖苷酶还具有转糖苷活性,可催化葡萄糖单体或配基转移到其它糖链受体上,应用于红景天苷、低聚龙胆糖等的酶法合成等。
获得了高水平分泌表达β-葡萄糖苷酶菌株,经过发酵优化最终酶活达到1800 U/mL(以对硝基苯酚为底物)以上。酶液在室温放置三个月可保留90%酶活力。
木聚糖酶属于糖苷水解酶,可将木聚糖降解成低聚木糖和木糖单糖。内切型木聚糖酶从主链内部随机作用于β-1,4-糖苷键,将木聚糖分解成低聚木糖。木聚糖酶已广泛应用于制浆造纸、饲料、酿造、食品和能源等工业中。
获得了高水平分泌表达木聚糖酶的菌株,经发酵优化最终酶活达到2700 U/mL以上( GB/T 23874-2009)。将酶应用于馒头制作可显著提升面粉发酵效果。
普鲁兰酶是一种能够水解普鲁兰多糖、支链淀粉、α-极限糊精等分子中的α-1,6葡萄糖苷键的淀粉脱支酶。将普鲁兰酶与糖化酶协同作用,可以缩短反应时间,减少副产物生成,提高原料转化率。因此,普鲁兰酶被广泛应用于葡萄糖、果糖、麦芽糖、麦芽糊精、低聚糖、酒精等产品的生产中。
获得了普鲁兰酶的高产菌株,普鲁兰酶发酵活力达到5000 U/mL以上。该酶的最适温度为60℃,最适pH 为4.5,在60℃、pH 4.5条件下的半衰期为160 h。该酶与糖化酶、β-淀粉酶等进行复配,可以缩短反应时间、提高淀粉利用率、降低副产物的生成。
异淀粉酶是淀粉脱支酶的一种,它可以水解糖原、支链淀粉和β-极限糊精中α-1,6-糖苷键,对α-极限糊精具有部分水解作用,但不能水解普鲁兰多糖。异淀粉酶可以与β-淀粉酶、CGT酶等酶制剂复配用于生产超高麦芽糖、环糊精和抗性淀粉等产品,显著提高淀粉的利用率。
获得了异淀粉酶高产菌株,异淀粉酶发酵酶活达到12000 U/ml (以水解活性计)。该酶的最适pH为5.5,温度为50℃,在最适条件下的半衰期为30小时。
生麦芽糖淀粉酶具有小分子糖水解活性,可水解三糖、四糖等小分子糖形成麦芽糖和葡萄糖。在超高麦芽糖生产中生麦芽糖淀粉酶与α-淀粉酶、β-淀粉酶和普鲁兰酶等复配使用可降低副产物比例,将产物中麦芽糖含量由70%提高到85%以上,有利于麦芽糖的提纯和结晶制备。此外,该酶能明显提高面制品柔软度,具有明显的抗老化作用,可以延长面包及馒头的货架期。目前,生麦芽糖淀粉酶已广泛应用于超高麦芽糖浆、结晶麦芽糖的生产和面制品(面包、馒头等)的保鲜。
获得了低转苷活性生麦芽糖淀粉酶高产菌株,发酵酶活达到8000 U/mL(以淀粉水解活性计)以上。与天然生麦芽糖淀粉酶相比,该诱变酶用于转化淀粉制备超高麦芽糖浆时,可以使反应时间缩短20%,麦芽糖含量提高2%,麦芽三糖含量降低3%,终产物中的麦芽糖含量可以达到85-90%。
β-淀粉酶又称为淀粉β-1,4-麦芽糖苷酶,其系统名为 α-1,4-葡聚糖-4-麦芽糖水解酶,作用于淀粉时,可以从淀粉链的非还原性末端顺次切下麦芽糖,水解终产物含有麦芽糖、麦芽寡糖、β-极限糊精及少量的葡萄糖。β-淀粉酶在淀粉糖、酿造、食品、医药等行业都具有重要用途,可用于制造高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆、结晶麦芽糖、麦芽糖醇,以及酿造醋、啤酒、白酒等。
获得了可以发酵生产β-淀粉酶的高产菌株,初步发酵酶活力达到4300 U/mL,有继续优化提升的潜力。该酶的最适温度为50℃,最适pH为7.0;在50℃、pH7.0条件下的半衰期为20h。以马铃薯淀粉为底物催化反应16小时,麦芽糖产率为93%。