木聚糖酶产生菌的筛选与发酵条件的初步优化

论文摘要

木聚糖（xylanase EC 3．2．1．8）是植物体内存在的半纤维素的主要成分，是自然界中仅次于纤维素的最为丰富的多糖。木聚糖酶是戊聚糖酶的一种，可以将木聚糖降解成低聚木糖和木糖的复合酶系，主要应用于造纸、饲料、医药、能源、纺织等行业，具有极大的商业价值和广阔的应用前景。本研究从四川青城山、九寨沟、拉萨、山东临祈等地采集林木长期自然覆盖下的土壤。用RBB-xylan选择培养基进行初筛，根据不同菌株所形成的透明圈的大小，确定需要复筛的菌株，经产酶基本培养基复筛后，筛选到4株产酶稳定且活力较高的菌株，选择其中产木聚糖酶较高的一株X-18，作为进一步发酵条件优化的实验菌株。该菌细胞形态为杆状，革兰氏染色为阳性，有芽孢，分类鉴定的结果表明，菌株X-18属于芽孢杆菌属（Bacillus sp．）细菌，因此，该菌命名为Bacillus sp．No X-18。进行单因素试验，结果显示甘露糖、蔗糖为最佳产酶的碳源，其木聚糖酶活力分别为17．24 IU／mL、16．68 IU／mL。最佳氮源为蛋白胨，其木聚糖酶活力为18．5 IU／mL：双因素试验，结果显示木聚糖和阿拉伯糖的碳源组合菌株酶活最高，为19．86 IU／mL,蛋白胨和草酸铵的组合最有利于产酶，酶活为19．71 IU／mL；培养基成分的综合优化试验，结果显示最佳培养基是：1．5％蔗糖、1％阿拉伯糖、0．37％NH4Cl、0．37％酵母膏、0．5％K2HPO4、0．02％MgSO4·7H2O，pH 8．0，其木聚糖酶活力可达74．21IU／mL。最佳培养条件为：起始PH8．0，50ml装液量，32℃，发酵时间72h。对Bacillus sp．No X-18木聚糖酶的部分酶学特性进行了研究，结果表明，菌株X-18酶活最适温度为50℃，其热稳定性较好，在50℃保温1小时仍达到100％的酶活力。该酶pH值范围较广，在pH 5．0至pH8．0范围内均能保持较高的活性，最适pH值为5．0，与其相关报道的研究相比，该木聚糖酶酸碱性较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 文献综述
• 1 微生物木聚糖酶的来源及其应用
• 1.1 微生物木聚糖酶产生菌
• 1.2 木聚糖酶
• 1.2.1 木聚糖酶的概念
• 1.2.2 木聚糖酶的分类地位
• 1.2.3 木聚糖酶的理化性质
• 1.2.4 木聚糖酶的应用概述
• 1.2.4.1 在纸浆与造纸中的应用
• 1.2.4.2 在食品工业中的应用
• 1.2.4.3 在制备动能性低聚糖中的应用
• 1.2.4.4 饲料工业中的应用
• 2 木聚糖酶活力检测方法
• 3 木聚糖酶的诱导、产生及碳氮源对木聚糖酶合成的影响
• 3.1 木聚糖酶的诱导
• 3.2 木聚糖酶的产生
• 3.3 碳源对木聚糖酶合成的影响
• 3.4 氮源对木聚糖酶合成的影响
• 4 问题与展望
• 木聚糖酶产生菌的筛选及发酵条件的初步优化
• 1 材料
• 1.1 土样
• 1.2 主要仪器设备
• 1.3 主要药品
• 1.4 主要试剂
• 1.4.1 DNS溶液的配制
• 1.4.2 缓冲液的配制
• 1.4.2.1 磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液的配制
• 1.4.2.2 磷酸钾缓冲液的配制
• 1.4.2.3 不同pH（8.0-9.0）Tris-HCl缓冲液的配制
• 1.4.2.4 不同pH（10.0）甘氨酸-氢氧化钠缓冲液的配制
• 1.5 培养基
• 2 方法
• 2.1 RBB-xylan的制备
• 2.2 木聚糖酶产生菌的筛选
• 2.2.1 木聚糖酶产生菌富集培养
• 2.2.2 水解圈法初筛
• 2.2.3 菌种的复筛
• 2.3 标准曲线的制作
• 2.4 粗酶液的制备
• 2.5 木聚糖酶活力测定
• 2.5.1 木聚糖底物的配制
• 2.5.2 酶活力测定
• 2.6 酶学特性的初步研究
• 2.6.1 温度对木聚糖酶活力的影响
• 2.6.2 木聚糖酶的热稳定隆分析
• 2.6.3 pH值对木聚糖酶活力的影响
• 2.6.4 金属离子对木聚糖酶活力的影响
• 3 结果与分析
• 3.1 菌株筛选流程
• 3.2 菌株筛选
• 3.3 菌株鉴定
• 3.3.1 形态特征
• 3.3.2 培养特征
• 3.4 木糖标准曲线
• 3.5 碳氮源对Bacillus sp.No X-18产木聚糖酶的影响
• 3.5.1 单一碳源对Bacillus sp.No X-18产酶的影响
• 3.5.2 复合碳源对Bacillus sp.No X-18产酶的影响
• 3.5.3 单一氮源对Bacillus sp.No X-18产酶的影响
• 3.5.4 复合氮源对Bacillus sp.No X-18产酶的影响
• 3.5.5 综合优化实验
• 3.6 木聚糖酶部分酶学性质
• 3.6.1 温度对木聚糖酶活力的影响
• 3.6.2 木聚糖酶的热稳定性试验
• 3.6.3 pH值对木聚糖酶活力的影响
• 3.6.4 不同金属离子对木聚糖酶活力的影响
• 4 讨论
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间论文发表情况