黑曲霉酸性β-甘露聚糖酶液体发酵的研究

论文摘要

以实验室保藏的一株酸性β-甘露聚糖酶产生菌黑曲霉（Aspergillus niger）LW-1为原始出发菌株,采用自然分离、微波与甲基磺酸乙酯（Ethyl Methane Sulphonate,EMS）双重诱变,经平皿透明圈粗筛、摇瓶初筛和复筛以及斜面传代稳定性试验,获得了一株高产、稳产β-甘露聚糖酶的突变株WS-2007。结果表明,该突变株摇瓶液体发酵产β-甘露聚糖酶活力高达3261 U/mL,比原始出发菌株（1027 U/mL）提高了2.18倍。为探讨黑曲霉WS-2007液体发酵酸性β-甘露聚糖酶的产酶条件,在对其产酸性β-甘露聚糖酶的培养基组成和培养条件单因素研究的基础上,设计了Plackett-Burman实验,选出三个主要影响因素,进行响应面分析。结果表明,黑曲霉WS-2007产酸性β-甘露聚糖酶的最适培养基和发酵条件为:魔芋粉20.6 g/L、麸皮20.6 g/L、干酪素41.3 g/L、玉米浆20 mL/L、硫酸铵5.0 g/L、磷酸二氢钾3.0 g/L、氯化钙1.0 g/L、硫酸镁1.0 g/L;250 mL三角瓶装液40 mL,按10%（v/v）接入液体种子,35.1℃、210 r/min条件下培养113 h。在该条件下菌株产酶活力为5593 U/mL,比优化前提高了72%。对黑曲霉WS-2007通过液体发酵所产酸性β-甘露聚糖酶的重要性质进行了研究。该酶作用的最适温度为80℃,最适pH为3.5,该酶在pH 2.56.0,70℃以下稳定。当液态酶中有底物存在时,底物对酶有一定的保护作用。该酶在固体颗粒状态下,耐温性比液态时有很大提高,100℃保温15 min,酶活力仍保持在90%以上。金属离子Al3+、Ca2+对酶活力有明显的激活作用,而Ag+则具有很强的抑制作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 半纤维素和甘露聚糖特性
• 1.1.2 甘露聚糖降解酶系
• 1.2 研究背景
• 1.2.1 产β-甘露聚糖酶的菌种
• 1.2.2 产β-甘露聚糖酶菌种的诱变选育
• 1.2.3 β-甘露聚糖酶的分离纯化
• 1.2.4 β-甘露聚糖酶的性质
• 1.2.5 β-甘露聚糖酶的应用
• 1.2.6 国内外微生物产β-甘露聚糖酶的研究进展
• 1.3 本论文研究目的及内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.2.1 高产菌株的选育
• 1.3.2.2 黑曲霉β-甘露聚糖酶的发酵工艺
• 1.3.2.3 β-甘露聚糖酶的性质测定
• 第二章 酸性β-甘露聚糖酶菌株的诱变选育
• 2.1 前言
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 原始出发菌株
• 2.2.2 原料和试剂
• 2.2.3 仪器设备
• 2.2.4 溶液配制
• 2.2.5 培养基及培养方法
• 2.2.6 DNS 法还原糖标准曲线的测定
• 2.2.7 酶活力测定（DNS 法）
• 2.2.8 诱变育种方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 自然分离和筛选
• 2.3.2 微波诱变
• 2.3.3 EMS 诱变
• 2.4 本章小结
• 第三章 酸性β-甘露聚糖酶液体发酵的优化
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 菌株
• 3.2.2 原料和试剂
• 3.2.3 培养基及培养方法
• 3.2.4 培养基组成的优化
• 3.2.5 培养条件的优化
• 3.2.6 Plackett-Burman 实验
• 3.2.7 Box-Behnken 实验
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 碳源对产酶的影响
• 3.3.1.1 碳源种类的影响
• 3.3.1.2 混合碳源及其用量的影响
• 3.3.2 氮源对产酶的影响
• 3.3.3 碳氮比对产酶的影响
• 3.3.4 玉米浆的影响
• 3.3.5 硫酸铵的影响
• 3.3.6 起始pH 对产酶的影响
• 3.3.7 装液量对产酶的影响
• 3.3.8 接种量对产酶的影响
• 3.3.9 发酵温度和时间对产酶的影响
• 3.3.10 Plackett-Burman 实验
• 3.3.11 Box-Behnken 实验
• 3.3.12 验证实验
• 3.4 本章小结
• 第四章 黑曲霉WS-2007 所产酸性β-甘露聚糖酶的酶学性质
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 原料与试剂
• 4.2.2 酶液的制备
• 4.2.5 固体酶制剂的制备
• 4.2.6 酶学性质的测定
• 4.2.7 pH 值对酶活力的影响
• 4.2.8 酶的pH 稳定性
• 4.2.9 金属离子对酶活力的影响
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 β-甘露聚糖酶反应进程
• 4.3.2 温度对酶活力和酶稳定性的影响
• 4.3.2.1 温度对液态酶活力的影响
• 4.3.2.2 温度对液态酶稳定性的影响
• 4.3.2.3 温度对酶在固体颗粒状态下稳定性的影响
• 4.3.3 pH 对酶活力和酶稳定性的影响
• 4.3.3.1 pH 对酶活力的影响
• 4.3.3.2 pH 对酶活力稳定性的影响
• 4.3.4 金属离子对酶稳定性的影响
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文