《Scientific Reports》：Improved production of thermostable pectinase from novel Bacillus siamensis (BIOSMNF45) using computational-conventional approach
编辑推荐：
在全球商业市场对热稳定果胶酶需求剧增的背景下，研究人员为优化发酵条件以提高热稳定果胶酶产量，对嗜热果胶分解菌（BIOSMNF45）进行研究。通过单因素试验（OVAT）和响应面法（RSM）优化培养基成分，结果使果胶酶产量提高 6.7 倍，该研究为工业生产提供了重要参考。
在生物酶的广阔天地里，微生物酶可是其中的 “明星选手”，尤其是果胶酶，它在食品、纺织、制药等众多领域都有着不可或缺的地位，能像一把把神奇的 “小剪刀”，精准地分解植物中的果胶。然而，目前微生物果胶酶的生产成本较高，成为了制约其大规模应用的 “拦路虎”。同时，热稳定果胶酶的获取也面临挑战，在工业生产中，很多流程都需要在高温下进行，这就急需大量热稳定的果胶酶。在这样的背景下，来自印度贾坎德邦兰契市贝拉技术学院（Birla Institute of Technology）生物工程与生物技术系的研究人员挺身而出，开启了一项意义非凡的研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为解决这些难题带来了新的曙光。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是样本采集与菌株筛选技术，从不同来源（如 Suraj Kund 温泉的泥样和水果废料）采集样本，筛选出具有果胶水解能力的菌株；二是 16S rRNA 测序技术，用于鉴定筛选出的菌株；三是酶活性测定技术，采用改良的方法测定果胶酶活性；四是单因素试验（OVAT）和响应面法（RSM），优化发酵条件。
下面我们来详细看看研究结果。
一、嗜热果胶分解菌的分离与筛选研究人员从泥样和水果废料中分离出多种细菌，根据形态差异挑选出部分菌株进行果胶利用能力筛选。在筛选过程中，他们发现约 47% 的嗜热菌株具有果胶分解活性。通过进一步分析果胶降解指数（PDI%）和酶指数（EI%），挑选出了 3 株潜力菌株，其中 BIOSMNF45 表现最为突出。
二、果胶酶活性的定量测定与菌株鉴定对选定菌株进行果胶酶活性定量测定，发现 BIOSMNF45 在 24 小时孵育时产生的果胶酶活性最高。通过场发射扫描电子显微镜（FESEM）分析，确定了该菌株的形状和大小，并且经 16S rRNA 测序鉴定其为暹罗芽孢杆菌（Bacillus siamensis）。
三、利用传统单因素试验优化理化参数选择 BIOSMNF45 菌株，采用单因素试验优化其发酵条件。研究发现，温度对果胶酶产量影响显著，45℃时产量最高，且该酶在 45℃下保温 30 分钟仍能保持 99.98% 的活性，60 分钟后还保留 78.33% 的活性，展现出良好的热稳定性。培养基 pH 也对果胶酶生产有重要影响，pH 6.00 时酶活性最高。碳源（果胶）浓度为 1.00%（w/v）时，果胶酶产量最佳，过高浓度会抑制酶的产生。无机氮源（硫酸铵）对果胶酶生产有抑制作用，而 0.40%（w/v）的酵母提取物作为有机氮源能促进酶的合成。
四、利用响应面模型优化理化参数以单因素试验的结果为基础，研究人员运用响应面法（RSM）中的 D - 最优二次设计对发酵条件进行进一步优化。构建的模型显示，碳浓度和温度对果胶酶产量影响最大。优化后的发酵条件使热稳定果胶酶产量提高了 6.7 倍，且模型的各项指标（如
R2=0.996 、
Q2=0.962等）表明该模型具有良好的可靠性和预测性。
在研究结论和讨论部分，研究人员成功从众多菌株中筛选出暹罗芽孢杆菌（BIOSMNF45），它是最具嗜热性且产热稳定果胶酶能力最强的菌株。单因素试验确定了最佳发酵条件，响应面法进一步提升了果胶酶产量。该研究不仅为降低微生物果胶酶生产成本提供了有效途径，还为热稳定果胶酶在工业中的广泛应用奠定了坚实基础，有助于推动相关产业的发展，让果胶酶在更多领域发挥更大的作用。
涓嬭浇瀹夋嵎浼︾數瀛愪功銆婇€氳繃缁嗚優浠ｈ阿鎻ず鏂扮殑鑽墿闈剁偣銆嬫帰绱㈠浣曢€氳繃浠ｈ阿鍒嗘瀽淇冭繘鎮ㄧ殑鑽墿鍙戠幇鐮旂┒
10x Genomics鏂板搧Visium HD 寮€鍚崟缁嗚優鍒嗚鲸鐜囩殑鍏ㄨ浆褰曠粍绌洪棿鍒嗘瀽锛�
娆㈣繋涓嬭浇Twist銆婁笉鏂彉鍖栫殑CRISPR绛涢€夋牸灞€銆嬬數瀛愪功
鍗曠粏鑳炴祴搴忓叆闂ㄥぇ璁插爞 - 娣卞叆浜嗚В浠庣涓€涓崟缁嗚優瀹為獙璁捐鍒版暟鎹川鎺т笌鍙鍖栬В鏋�
涓嬭浇銆婄粏鑳炲唴铔嬬櫧璐ㄤ簰浣滃垎鏋愭柟娉曠數瀛愪功銆�
