利用麸皮生物发酵制备低聚糖的研究

论文摘要

低聚糖是一种具有适用范围广和应用前景好的新型产品,它集营养、保健、食疗功能于一体,常应用于食品、保健品、饮料、医药、饲料添加剂等多个领域,其趋势是将取代蔗糖成为新型功能性糖源。麸皮中含有大量的纤维素和半纤维素,开发利用麸皮中的纤维素和半纤维素制备低聚糖是当前的一个研究热点,而利用酶法降解麸皮制备低聚糖的方法所具有的无污染、低能耗等优点将是麸皮资源开发利用的一个趋势。本实验通过对里氏木霉的深入研究,得出其产酶的最佳条件,并对酶进行初步的分离纯化,研究各个酶的酶学性质,同时对小麦麸皮进行必要的初处理,然后用里氏木霉产生的酶来降解处理后的麸皮,通过调节各种可能的影响因素,最大量的产生低聚糖。本实验室保藏的里氏木霉F0701是一种高产纤维素酶和半纤维酶的真菌,通过对该真菌的研究得出,在发酵过程中产生了纤维素酶系中的两组酶系,即Cx酶、C1酶,没有产生β-葡萄糖苷酶,另外还有木聚糖酶（Xylanase）;优化获得该菌株最佳产酶条件:碳源为2‰麸皮、氮源为（NH4）2SO4,加入Tween20,培养液初始pH值4.5-5.0,在25-30℃下培养96-120h。然后对里氏木霉F0701发酵产生的降解酶进行初步分离纯化,并研究了它们的酶学性质,得出Cx酶、C1酶和Xylanase三种酶的最适反应温度为70℃、50℃和50℃,最适反应pH值分别为4.6、4.8和4.8,研究发现不同类型的无机离子对酶活有不同程度的影响,Cu2+、Mg2+、Fe2+对酶有促进作用,Mn2+、Tris、Ca2+对酶有明显的抑制作用;通过双倒数曲线法分别测出了三种酶的Km值,C1酶为27.92mg/ml, Cx酶为17.75mg/ml,Xylanase为25.59mg/ml。在对小麦麸皮进行去除淀粉、去除蛋白质等一些必要的处理后,用里氏木霉F0701所分泌的酶液对其进行发酵降解,并运用薄层色谱和高效液相色谱对产物进行分析,然后对降解时的底物浓度、反应时间、温度和pH值等等多种因素加以考虑,以寻找酶解的最佳工艺,最后我们得到酶降解处理后的麸皮的最佳条件是:1.5g的麸皮中加入30ml的酶液与pH=5.5缓冲液,在50℃下降解4h后即可停止反应。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 里氏木霉
• 1.2 纤维素酶系和木聚糖酶系的概述
• 1.2.1 纤维素降解酶系
• 1.2.2 纤维素酶的作用机理
• 1.2.3 木聚糖酶系
• 1.3 麸皮的研究现状及进展
• 1.3.1 小麦的结构和组成
• 1.3.2 小麦麸皮的应用
• 1.4 低聚糖的发展
• 1.5 本课题的研究内容及意义
• 第二章 里氏木霉液态发酵及培养基的优化
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.1.1 菌种与培养方法
• 2.2.1.2 主要材料与试剂
• 2.2.1.3 实验仪器和设备
• 2.2.2 试验方法
• 2.2.2.1 粗酶液制备
• 2.2.2.2 酶活的测定
• 2.2.2.3 发酵培养条件的研究
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 葡萄糖含量标准曲线的绘制
• 2.3.2 木糖含量标准曲线的绘制
• 2.3.3 发酵时间对产酶的影响
• 2.3.4 麸皮含量对产酶的影响
• 2.3.5 不同氮源对产酶的影响
• 2.3.6 装液量对产酶的影响
• 2.3.7 培养基起始pH 对产酶的影响
• 2.3.8 温度对产酶的影响
• 2.3.9 表面活性剂对产酶的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 酶的初步分离纯化与酶学性质的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.1.1 菌株
• 3.2.1.2 主要材料与试剂
• 3.2.1.3 实验仪器与设备
• 3.2.2 试验方法
• 3.2.2.1 硫酸铵分级沉淀
• 3.2.2.2 透析脱盐
• 3.2.2.3 SDS-PAGE 测蛋白分子量
• 3.2.2.4 酶学性质的研究
• 3.3 结果分析
• 3.3.1 SDS-PAGE 测蛋白分子量
• 3.3.2 酶学性质的研究
• 3.3.2.1 酶的最适反应温度
• 3.3.2.2 酶的最适反应pH 值
• 3.3.2.3 金属离子和其他试剂对酶活力的影响
• 3.3.2.4 动力学常数 Km 的测定
• 3.4 本章小结
• 第四章 麸皮降解工艺的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.1.1 菌株
• 4.2.1.2 主要材料与试剂
• 4.2.2.3 实验仪器与设备
• 4.2.2 试验方法
• 4.2.2.1 低聚糖的检测
• 4.2.2.2 麸皮的预处理
• 4.2.2.3 用里氏木霉产生的酶降解每一步处理后的麸皮
• 4.2.2.4 降解工艺的研究
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 低聚糖检测
• 4.3.1.1 薄层色谱法检测低聚糖
• 4.3.1.2 高效液相色谱法检测低聚糖
• 4.3.2 淀粉的去除
• 4.3.3 蛋白质的去除
• 4.3.4 用里氏木霉产生的酶降解每一步处理后的麸皮
• 4.3.5 酶解工艺的研究
• 4.3.5.1 不同时间产生酶的酶解效果
• 4.3.5.2 不同反应时间对酶解的影响
• 4.3.5.3 酶与底物的浓度对麸皮酶解的影响
• 4.3.5.4 不同温度对酶解的影响
• 4.3.5.5 不同pH 值对酶解的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文