米曲霉生产乳糖酶的研究

论文摘要

对米曲霉菌株LAO-0703生产乳糖酶进行相关的研究,包括种子培养时间和种子培养基的优化、液态发酵培养基的优化、液态发酵条件的优化、固态发酵和基本酶学性质的分析。麸皮粉含有丰富的营养物质,可有效的促进菌体的生长。通过对种子培养相关营养素的单因素试验和正交试验,确定了种子培养的最佳培养时间为11h,最佳种子培养基组分为:麸皮粉2.00%,葡萄糖2.50%,酵母粉2.00%,KH2PO40.75%。在此条件下菌体湿重可达到14.61g。米曲霉乳糖酶是诱导酶,在诱导因子的作用下可有效的提高酶活力,通过对米曲霉乳糖酶的研究,发现麸皮粉和桔皮粉对乳糖酶有很好的诱导作用,可显著提高酶活力。米曲霉生产的乳糖酶是胞外酶,无需破壁就能进行酶的分离提取,这种乳糖酶既可以采用固态培养也可以采用液态深层培养来生产。在培养过程中酶分泌到培养基中,发酵成本低,分离提取较为方便。通过对液态发酵产酶相关的单因素及正交试验,确定出液态发酵培养基的最佳组分为:乳糖1.1%,蛋白胨0.5%,KH2PO4 2.0%,麸皮粉1.5%,桔皮粉1.0%。最佳发酵条件为:接种量10%,培养温度30℃,初始pH 5.5,装液量50ml/250ml,摇床转数180r/min,培养时间4d。在此条件下的液态发酵产酶,可使乳糖酶的酶活力高达2348U/L,比出发菌株的酶活力提高了15.6倍。在对液态发酵过程中也对固态发酵做了简单的改进,在固态发酵培养基中添加了适量的营养物质使酶活力达到8.18U/g,提高了9%。用固态发酵法产酶,虽然设备要求比较简单,易于推广,而且不易破坏酶的结构,但其缺点是容易污染杂菌;而液态发酵法相对来比较容易控制,可减少杂菌的污染,而且生产效率高,所以目前乳糖酶的生产主要还是采用液态发酵培养法。为能更好的利用和保存该乳糖酶,故对此酶的基本酶学性质进行了相关的研究。结果表明:该乳糖酶的最适反应温度为55℃,表明此酶为高温乳糖酶,在此温度下可有效防止杂菌的污染;虽然在50℃下放置2h残留的酶活力还能达到90%以上,但在12h时残留酶活力就只剩一半左右,故此乳糖酶的热稳定性还不是很理想;酶液在4℃条件下保存一个月才出现较为明显的酶活力下降趋势,表明其有较好的低温稳定性;该酶的最适反应pH是5.0,pH的稳定范围在4.0～8.0,表明酶蛋白具有良好的pH稳定性;在酶反应体系中添加Mn2+可显著提高酶活力,提高率达到12.1%,而添加Cu2+和半乳糖会对酶的活性起到明显的抑制作用,酶活力下降率分别为41.8%和44.5%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 我国乳品工业发展现状
• 1.2 乳糖不耐症
• 1.3 乳糖酶的微生物来源
• 1.4 乳糖酶的性质
• 1.4.1 不同微生物来源的乳糖酶的性质
• 1.4.2 乳糖酶的水解作用机制
• 1.5 乳糖酶的应用
• 1.5.1 乳糖酶在食品工业中的应用
• 1.5.2 乳糖酶在分析方面的应用
• 1.5.3 乳糖酶在酶免疫分析中的应用
• 1.5.4 乳糖酶在医药工业中的应用
• 1.6 高温乳糖酶的研究
• 1.6.1 高温乳糖酶的优点
• 1.6.2 高温乳糖酶的来源
• 1.7 米曲霉菌株的研究进展
• 1.7.1 米曲霉的生物学特征
• 1.7.2 米曲霉在工业上的应用
• 1.8 研究的主要目的及内容
• 2 种子培养基的优化
• 2.1 试验材料及设备
• 2.1.1 菌种及其来源
• 2.1.2 试验设备
• 2.1.3 主要试剂
• 2.1.4 主要培养基
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 菌种的活化与继代培养
• 2.2.2 单孢子悬浮液的制备
• 2.2.3 种子培养
• 2.2.4 菌体湿重的测定
• 2.2.5 碳源的筛选
• 2.2.6 氮源的筛选
• 2.2.7 无机盐的筛选
• 2.2.8 麸皮粉添加量的确定
• 2.2.9 种子培养时间的确定
• 2.2.10 正交试验
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 米曲霉的生长
• 2.3.2 不同碳源对菌体量的影响
• 2.3.3 葡萄糖添加量的确定
• 2.3.4 不同氮源对菌体量的影响
• 2.3.5 酵母粉添加量的确定
• 2.3.6 不同无机盐对菌体量的影响
• 2PO₄添加量的确定'>2.3.7 KH₂PO₄添加量的确定
• 2.3.8 麸皮粉添加量的确定
• 2.3.9 种子培养时间的确定
• 2.3.10 种子培养基的优化
• 2.4 本章小结
• 3 产酶发酵培养的优化
• 3.1 试验材料及设备
• 3.1.1 菌种
• 3.1.2 试验设备
• 3.1.3 主要试剂
• 3.1.4 主要培养基
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 ONP标准曲线
• 3.2.2 酶活力测定方法
• 3.2.3 液态发酵培养
• 3.2.4 乳糖酶液的制备
• 3.2.5 麸皮粉和麸皮水的制备
• 3.2.6 液态发酵培养基的优化
• 3.2.7 液态发酵培养条件的优化
• 3.2.8 固态发酵
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 发酵液状态
• 3.3.2 液态发酵培养基的优化
• 3.3.3 培养条件的优化
• 3.3.4 固态发酵
• 3.4 小结
• 4 乳糖酶基本酶学性质的研究
• 4.1 试验材料与设备
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验设备
• 4.1.3 主要试剂
• 4.2 试验方法
• 4.2.1 温度对酶活性的影响
• 4.2.2 酶的热稳定性
• 4.2.3 酶的低温保存稳定性
• 4.2.4 PH对酶活性的影响
• 4.2.5 酶的pH耐受性
• 4.2.6 金属离子对酶活性的影响
• 4.2.7 抑制剂对酶活性的影响
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 温度对酶活性的影响
• 4.3.2 酶的热稳定性
• 4.3.3 酶的低温保存稳定性
• 4.3.4 PH对酶活力的影响
• 4.3.5 酶的pH耐受性
• 4.3.6 金属离子对酶活性的影响
• 4.3.7 抑制剂对酶活性的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位 期间发表的学术论文
• 致谢