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生物胺是存在于发酵食品中的一类有机物,过量摄入会危害人体健康。多铜氧化酶中的某些酶具有降解多种生物胺的活性,在减控发酵食品中的氨(胺)类危害物方面具有良好的应用前景。多铜氧化酶家族中可降解生物胺的酶在降解生物胺方面还存在催化效率低、耐受性(耐酸、耐高渗等)差等问题,且都是胞内表达。因此,提高多铜氧化酶的催化效率、耐受性和实现多铜氧化酶的分泌表达可为推进酶法减控食品中生物胺的工业化生产和应用奠定基础。本研究以来源于解淀粉芽孢杆菌的多铜氧化酶MCOB为研究对象,结合定点单突变和复合突变提高了其催化效率和对盐的耐受性,从而改善了对组胺的降解效果;通过N端融合信号肽成功实现了MCOB在大肠杆菌中的分泌表达,并进一步优化了MCOB的胞外表达水平。主要研究结果如下:(1)定点单突变提高多铜氧化酶的催化效率。成功构建了MCOB的两个单突变体T317N和L386Y,它们在大肠杆菌中的表达水平为1126.5和1093.7 U?L-1,分别是野生型的1.65和1.60倍。通过分析突变体的酶学性质发现,T317N和L386Y的催化效率(Kcat/Km)分别为10.52和14.19 L?μmol-1?s-1,比野生型提高了43.0%和94.0%;T317N和L386Y的比活力分别为4.63和5.72 U?mg-1,分别是野生型的1.39和1.72倍。突变体T317N、L386Y和野生型MCOB的最适反应pH都为3.0,最适反应温度都为55°C。单突变体在不同pH条件下的稳定性都较野生型有所提高,但它们在不同温度下的稳定性略有降低。(2)定点复合突变提高多铜氧化酶的耐盐性。在单突变体的基础上,成功构建了MCOB的双突变体T317N/L386Y、三突变体T317N/L386Y/S427E和T317N/L386Y/A110E,以及四突变体T317N/L386Y/S427E/A110E。双突变体T317N/L386Y和三突变体T317N/L386Y/S427E的催化效率均比野生型MCOB有显著提高,分别是野生型的2.16倍和1.95倍;其他复合突变体的催化效率则有所降低。此外,三突变体T317N/L386Y/S427E对盐的耐受性较野生型有显著提高,其对15%NaCl的耐受性比野生型MCOB的提高了61.3%。复合突变体的最适反应pH和最适反应温度未发生改变,它们在不同pH条件下的稳定性都较野生型有所提高,在不同温度条件下的稳定性都较野生型有所降低。对盐耐受性最好的MCOB突变体T317N/L386Y/S427E在p H4.5且含有15%NaCl体系中降解组胺的效果明显好于野生型。当所用酶量为15000 U?L-1时,三突变体T317N/L386Y/S427E对组胺的降解率为29.4%,比野生型MCOB的降解率提高了40.0%。(3)多铜氧化酶的分泌表达。通过N端融合信号肽PhoA成功实现了MCOB在大肠杆菌中的分泌表达,胞外酶活达到69.8 U?L-1。诱导条件优化使胞外MCOB酶活达105.2 U?L-1,比优化前提高了50.7%。最适诱导条件为:温度为25°C、IPTG浓度为0.05mmol?L-1、菌体OD600值为1。之后采用诱导6 h时添加150 mmol?L-1甘氨酸使胞外MCOB水平进一步提高,发酵40 h胞外酶活达238.1 U?L-1,是优化前的3.4倍。