β-呋喃果糖苷酶菌株筛选工艺及酶的应用研究

β-呋喃果糖苷酶菌株筛选工艺及酶的应用研究

论文摘要

B-呋喃果糖苷酶广泛地存在于生物界,不同微生物来源的B-呋喃果糖苷酶的性质不同。黑曲霉、节杆菌、米曲霉等微生物能够产生β-呋喃果糖苷酶,其分子由1~8个亚基所构成,相对分子质量为11 000~409 000D,其作用机理是将蔗糖的葡萄糖基与果糖基的B-(1? 4)糖苷键断裂,生成果糖与葡萄糖。果糖在酶的作用下进一步聚合成功能性低聚糖。大豆低聚糖中功能性因子(棉子糖、水苏糖)与非功能性因子(蔗糖)共存。目前我国生产的大豆低聚糖产品中功能性低聚糖的含量较低(30~40%)。本研究的目的在于用B-呋喃果糖苷酶作用于大豆低聚糖,通过酶改性将其中非功能性蔗糖转化为功能性低聚糖,增加大豆低聚糖中功能因子的含量,提高大豆低聚糖的功能性。本研究从一株节杆菌(Arthrobacter sp.10137)和一株黑曲霉(Aspergillus niger 3.795)中筛选出高产B-呋喃果糖苷酶的菌株Aspergillus niger 3.795,并确定了该菌株的最佳培养条件为温度28℃,时间66~72h,振荡速度为150转/分,培养基初始pH值为6.0。最佳培养基成分为:玉米糖化液10Bx、蔗糖3%、蛋白胨0.35%、硫酸镁0.034%、氯化铁0.034%;采用乙醇法浓缩B-呋喃果糖苷酶的粗酶液,浓缩倍数为2.5倍。β-呋哺果糖苷酶的特性是:(1)在温度=40℃时,B-呋喃果糖苷酶稳定;(2)B-呋喃果糖苷酶在pH值5~7范围内稳定;(3)Ag+对酶有较强的抑制作用,Mg2+、Zn2+对酶有激活作用,其它金属离子基本上对酶的活力没有较明显的影响;(4)采用二次旋转正交回归设计优化B-呋喃果糖苷酶作用大豆低聚糖的工艺参数,确定了最佳工艺参数条件为酶解温度为31.5℃、酶反应体系pH值为6~7、酶用量1.8g、酶作用时间为1.5h。产品中低聚糖的含量由原来的30.98%提高到48.6%。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.1.1 β-呋喃果糖苷酶的来源
  • 1.1.2 β-呋喃果糖苷酶的作用机理
  • 1.1.3 微生物源β-呋喃果糖苷酶的生产
  • 1.2 大豆低聚糖的理化性质和生理功能
  • 1.2.1 促进双歧杆菌增殖
  • 1.2.2 抑制腹泻,防止便秘
  • 1.2.3 降低血清胆固醇
  • 1.2.4 改善血脂代谢
  • 1.2.5 增强机体免疫能力
  • 1.2.6 保护肝功能
  • 1.2.7 低龋齿性
  • 1.2.8 有改善皮肤过敏的作用
  • 1.2.9 抗衰老作用
  • 1.3 国内外研究动态及研究的目的意义
  • 1.3.1 国内外研究动态
  • 1.3.2 研究的目的和意义
  • 2 β-呋喃果糖苷酶高产菌株的筛选
  • 2.1 引言
  • 2.2 材料与仪器
  • 2.2.1 菌种
  • 2.2.2 仪器
  • 2.2.3 药品和试剂
  • 2.2.4 培养基
  • 2.3 研究方法
  • 2.3.1 β-呋喃果糖苷酶高产菌株的筛选
  • 2.3.2 β-呋喃果糖苷酶的提取
  • 2.3.3 β-呋喃果糖苷酶活力测定
  • 2.3.4 HPLC法大豆低聚糖主要糖类组分的测定
  • 2.3.5 菌体生物量的测定
  • 2.4 结果与讨论
  • 2.5 本章小结
  • 3 β-呋喃果糖苷酶高产菌株培养特性研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 材料与仪器
  • 3.2.1 菌种
  • 3.2.2 仪器
  • 3.2.3 药品和试剂
  • 3.2.4 培养基
  • 3.3 试验方法
  • 3.3.1 不同碳源对β-呋喃果糖苷酶活力的影响
  • 3.3.2 培养基中最佳碳水化合物比例的确定
  • 3.3.3 不同氮源对β-呋喃果糖苷酶活力的影响
  • 3.3.4 最佳培养条件的确定
  • 3.4 结果与讨论
  • 3.4.1 不同碳源对产酶活力的影响
  • 3.4.2 培养基中最佳碳水化合物比例的确定
  • 3.4.3 不同氮源对β-呋喃果糖苷酶活力的影响
  • 3.4.4 最佳培养条件的确定
  • 3.5 本章小结
  • 4 β-呋喃果糖苷酶浓缩与纯化研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 材料与仪器
  • 4.2.1 菌种
  • 4.2.2 仪器
  • 4.2.3 药品和试剂
  • 4.2.4 培养基
  • 4.3 试验方法
  • 4.3.1 β-呋喃果糖苷酶热处理
  • 4.3.2 乙醇沉淀法浓缩β-呋喃果糖苷酶
  • 4.3.3 盐析法纯化β-呋喃果糖苷酶
  • 4.4 结果与讨论
  • 4.4.1 β-呋喃果糖苷酶热纯化试验
  • 4.4.2 乙醇沉淀法浓缩β-呋喃果糖苷酶
  • 4.4.3 盐析法纯化β-呋喃果糖苷酶
  • 4.5 本章小结
  • 5 β-呋喃果糖苷酶的特性研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 材料与仪器
  • 5.2.1 菌种
  • 5.2.2 仪器
  • 5.2.3 药品和试剂
  • 5.2.4 培养基
  • 5.3 试验方法
  • 5.3.1 β-呋喃果糖苷酶的热稳定性的研究
  • 5.3.2 pH值对β-呋喃果糖苷酶稳定性影响的研究
  • 5.3.3 金属离子对β-呋喃果糖苷酶活性影响的研究
  • 5.3.4 β-呋喃果糖苷酶保存稳定性的研究
  • 5.4 结果与讨论
  • 5.4.1 β-呋喃果糖苷酶的热稳定性
  • 5.4.2 pH值对β-呋喃果糖苷酶稳定性的研究
  • 5.4.3 金属离子对β-呋喃果糖苷酶活力的影响
  • 5.4.4 β-呋喃果糖苷酶保存稳定性
  • 5.5 本章小结
  • 6 β-呋喃果糖苷酶作用大豆低聚糖条件的优化
  • 6.1 引言
  • 6.2 材料与仪器
  • 6.2.1 菌种
  • 6.2.2 仪器
  • 6.2.3 药品和试剂
  • 6.2.4 培养基
  • 6.3 试验方法
  • 6.3.1 试验条件的选择
  • 6.3.2 试验设计
  • 6.4 结果与讨论
  • 6.4.1 模型的建立
  • 6.4.2 模型的检验
  • 6.4.3 最优工艺参数的确定
  • 6.5 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
  • 相关论文文献

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