细菌性木聚糖酶高产菌株的筛选及其酶学性质研究

论文摘要

木聚糖酶是可分解世界上第二丰富的可再生有机碳源——半纤维素的主要酶制剂,在食品、造纸、饲料及能源转化等方面都有广阔的应用前景。本课题从木聚糖酶高产菌的筛选、鉴定、酶学性质研究到产酶培养条件的优化做了系统的研究,在国内首次筛选和鉴定了一株高产木聚糖酶的类芽孢杆菌,主要结果如下:本研究采用自制玉米芯木聚糖及桦木木聚糖纯品为唯一碳源进行初筛培养和复筛培养,以透明圈直径和透明度为指标,从来自不同的富含半纤维素的土壤样品中分离纯化得到30株木聚糖酶产生菌株；再通过摇瓶发酵及DNS法检测酶活,得到三株木聚糖酶的高产菌株:L0302、L0602、L0604,其木聚糖酶活力分别达到:110.79U、118.22U、117.94U。经形态学、培养特征、生理生化特性及菌种16SrRNA的鉴定,初步确定三株菌均为类芽抱杆菌属,并最终选定L0604为出发菌株做进一步的研究。基于对木聚糖酶研究的需要,探讨了木聚糖酶粗酶液的基本性质:粗酶液的最适反应pH为5.0、最适反应温度为50℃；酶液在pH5.0时稳定性最好,在pH4.0-10.0范围内相对酶活均保持在80%以上,说明该菌株所产木聚糖酶能在较大pH范围内保持稳定；酶液在40℃时稳定性最好,随保温时间的延长,酶活可得到相应的提升,在20℃-50℃之间均有较好的稳定性,酶活可保持在最适温度时的88%以上；Cu2+、Zn2+、Mg2+对酶活有较好的激活作用,且在一定范围内,浓度越大,作用越强,其中Cu2+的激活作用最强,使该酶酶活可提高到150%。经单因素试验和正交设计试验,得出该菌株的最佳产酶培养基为:玉米芯木聚糖3.0%、胰蛋白胨0.6%、K2HPO4 0.5%、吐温80 0.4%。用此配方对菌株进行摇瓶培养,最佳培养条件为:培养基最适初始pH 7.0、培养温度32℃、摇床转数220r/min、在此条件培养96h,发酵液中木聚糖酶活力达到最大峰值194.67U,是未经优化的基础产酶培养条件产酶能力的1.58倍。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 木聚糖
• 1.1.1 硬木木聚糖
• 1.1.2 软木木聚糖
• 1.2 木聚糖酶
• 1.2.1 木聚糖酶的分类
• 1.2 2 酶系及协同作用
• 1.2.3 木聚糖酶的生化性质
• 1.2.4 木聚糖酶的分子结构
• 1.2.5 木聚糖酶的催化机制
• 1.2.6 木聚糖酶的生产调控及评价
• 1.2.7 木聚糖酶的基因工程研究
• 1.3 木聚糖酶在食品工业中的应用
• 1.3.1 木聚糖酶在小麦面食中的应用
• 1.3.2 木聚糖酶在酿酒工业的应用
• 1.3.3 木聚糖酶果汁生产中的应用
• 1.3.4 木聚糖酶在其它食品工业中的应用
• 1.4 研究的内容、目的及意义
• 2 细菌性木聚糖酶高产菌株的筛选
• 2.1 引言
• 2.2 试验材料及设备
• 2.2.1 试验试剂
• 2.2.2 主要仪器
• 2.2.3 土壤样品
• 2.2.4 玉米芯木聚糖的制备
• 2.2.5 主要试剂配置
• 2.2.6 培养基的制备
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 木聚糖酶产生菌的初筛
• 2.3.2 木聚糖酶产生菌的复筛
• 2.3.3 DNS法筛选木聚糖酶高产菌
• 2.4 结果与分析
• 2.4.1 木聚糖酶产生菌的初筛
• 2.4.2 木聚糖酶产生菌的复筛
• 2.4.3 DNS法筛选木聚糖酶高产菌
• 2.5 本章小结
• 3 菌种鉴定
• 3.1 引言
• 3.2 试制与仪器
• 3.2.1 试验试剂
• 3.2.2 培养基的制备
• 3.2.3 试验仪器
• 3.3 方法
• 3.3.1 待测菌株
• 3.3.2 菌种常规鉴定
• 3.3.3 菌种16SrRNA的鉴定
• 3.4 结果与分析
• 3.4.1 待测菌株的肜念特征
• 3.4.2 菌株的培养特性及菌落形态特征
• 3.4.3 生理生化特性
• 3.4.4 总DNA提取结果
• 3.4.5 PCR扩增16S rRNA片段分析
• 3.4.6 重组质粒DNA的PCR检测
• 3.4.7 菌株PCR产物的测序结果
• 3.4.8 菌株序列同源性比对结果
• 3.5 本章小结
• 4 酶学性质研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验材料及设备
• 4.2.1 试验试制
• 4.2.2 主要仪器
• 4.2.3 试验菌株
• 4.3 试验方法
• 4.3.1 粗酶液的制备
• 4.3.2 酶促反应中pH对酶活力的影响
• 4.3.3 木聚糖酶的酸碱稳定性试验
• 4.3.4 酶促反应中温度对酶活力的影响
• 4.3.5 木聚糖酶的热稳定性试验
• 4.3.6 酶促反应中金属离子对酶活力的影响
• 4.4 结果与分析
• 4.4.1 酶促反应中pH对酶活力的影响及酶的酸碱稳定性
• 4.4.2 酶促反应中温度对酶活力的影响及酶的热稳定性
• 4.4.3 酶促反应中金属离子对酶活力的影响
• 4.5 本章小结
• 5 产酶条件优化
• 5.1 引言
• 5.2 试验材料及设备
• 5.2.1 试验试制
• 5.2.2 主要仪器
• 5.2.3 试验菌株
• 5.2.4 培养基
• 5.3 试验方法
• 5.3.1 种子液制备及产酶摇瓶培养条件
• 5.3.2 木聚糖酶活力测定
• 5.3.3 产酶培养基的优化
• 5.3.4 培养条件的优化
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 产酶培养基的优化试验
• 5.4.2 培养条件的优化试验
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢