黑曲霉酸性β-甘露聚糖酶高产菌株的诱变育种及固态发酵

论文摘要

本研究论文以一株实验室保藏的酸性β-甘露聚糖酶产生菌黑曲霉（Aspergillus niger）LW-1作为原始出发菌株,首先经自然分离筛选出一株产酶较稳定的N-9作为诱变出发菌株,再经真空微波和甲基磺酸乙酯（Ethyl Methane-sulfonate,EMS）逐级诱变处理,采用基础发酵培养基固态发酵筛选以及斜面传代培养,获得了一株高产、稳产β-甘露聚糖酶的E-30菌株。其产β-甘露聚糖酶活性达36675 U/g干曲,是原始出发菌株（17048 U/g干曲）的2.15倍。E-30菌株三角瓶麸曲种子保藏两个月,产酶活性稳定。对Aspergillus niger E-30所产β-甘露聚糖酶进行最适反应pH和pH稳定性实验,结果与Aspergillus niger LW-1一致,判定为酸性酶。以诱变育种筛选出的Aspergillus niger E-30作为种源,对其三角瓶固态发酵工艺条件进行优化。经单因素试验和正交实验设计,从有机碳源混合比例、有机氮源与有机碳源比、魔芋粉添加量、玉米浆添加量、料水比、无机氮源的种类和添加量、KH2PO4加量、表面活性剂等方面,考察其对突变株E-30三角瓶发酵产酶的影响。获得黑曲霉E-30最优化发酵培养基及培养条件为:250 mL三角瓶装基料（豆饼粉:玉米粉:麸皮= 1.0 : 0.9 : 8.1）10.0 g,魔芋粉0.7 g,NH4NO3 0.185 g,CaCl2 0.0125 g,MgSO4 0.0125 g,KH2PO4 0.036 g,料水比为1:1.7,自然pH;最佳培养条件为:33℃静置培养96 h,期间在24 h翻曲1次。最高产酸性β-甘露聚糖酶酶活性为:55876 U/g干曲。为优化前的1.52倍。以三角瓶优化发酵培养基及发酵条件为基础,对Aspergillus niger E-30曲盘发酵工艺条件进行了较全面、系统的研究。制定了曲盘发酵进程曲线（包括:曲盘发酵过程中β-甘露聚糖酶活性、曲料水分、还原糖含量、曲料pH、曲料中心温度的变化）。根据进程曲线,试验了曲料初始pH、发酵过程中加水量、通气状况改变和变温操作对曲盘发酵产酶的影响。获得了较为适合的曲盘发酵条件:即发酵24 h后加相当于基料20%的水;发酵前期（72 h之前）,每隔一定时间将曲盘取出培养箱放置20分钟;实行变温操作（33℃发酵48 h,后将温度降低到30℃）;自然pH。最高曲盘发酵产酸性β-甘露聚糖酶酶活性为48923 U/g干曲。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 β-甘露聚糖酶简介
• 1.1.1 β-甘露聚糖酶的作用方式及水解产物
• 1.1.2 β-甘露聚糖酶的来源和诱导
• 1.1.3 β-甘露聚糖酶的理化性质
• 1.1.4 β-甘露聚糖酶的遗传基础
• 1.1.5 β-甘露聚糖酶的应用
• 1.2 微生物诱变育种研究背景
• 1.3 国内外发展现状及课题研究目的
• 1.3.1 国内外发展现状
• 1.3.2 课题研究目的及立题依据
• 1.4 课题研究内容
• 1.4.1 黑曲霉产酸性β-甘露聚糖酶菌株的诱变育种
• 1.4.2 黑曲霉产酸性β-甘露聚糖酶的三角瓶固态发酵条件优化
• 1.4.3 黑曲霉产酸性β-甘露聚糖酶的曲盘固态发酵条件优化
• 第二章 黑曲霉高产 β-甘露聚糖酶菌株的诱变育种
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 出发菌株
• 2.2.2 主要仪器设备
• 2.2.3 主要试剂
• 2.2.4 培养基及培养条件
• 2.2.5 自然分离筛选及诱变育种
• 2.3 实验结果
• 2.3.1 β-甘露聚糖酶高产菌E-30 的诱变谱系
• 2.3.2 真空微波诱变育种
• 2.3.3 EMS 诱变结果
• 2.3.4 突变株E-30 产酶最适pH 和pH 稳定性结果
• 2.4 讨论
• 2.5 本章小结
• 第三章 黑曲霉酸性 β-甘露聚糖酶三角瓶固态发酵条件的优化
• 3.1 引言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 菌株
• 3.2.2 原料和试剂
• 3.2.3 培养基及培养条件
• 3.2.4 主要仪器设备
• 3.2.5 酶活性测定方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 固态发酵温度和时间对黑曲霉E-30 产酶的影响
• 3.3.2 E-30 菌株产酶培养基的单因素试验
• 3.3.3 E-30 菌株产酶培养基的正交试验
• 3.4 本章小结
• 第四章 黑曲霉 E-30 酸性 β-甘露聚糖酶曲盘发酵工艺条件研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料和方法
• 4.2.1 菌株
• 4.2.2 主要原料和试剂
• 4.2.3 曲盘发酵培养基及培养条件
• 4.2.4 主要仪器设备
• 4.2.5 酶活性测定方法
• 4.2.6 孢子悬液的制备
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 接种量对曲盘发酵产酶的影响
• 4.3.2 曲盘发酵产酶进程曲线
• 4.3.3 不同初始pH 值对曲盘产酶的影响
• 4.3.4 曲盘发酵过程中不同加水量对产酶的影响
• 4.3.5 通气状况对曲盘发酵产酶的影响
• 4.3.6 变温操作对曲盘发酵产酶的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 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