β-葡萄糖苷酶高产菌株选育、发酵条件优化及酶法转化生产龙胆低聚糖的研究

摘要

β-葡萄糖苷酶(β-Glucosidase, EC3.2.1.21)属于纤维素酶类，作为纤维素酶的一个重要组成部分，在医疗、食品、生物质转化中有重要的应用价值。本课题利用实验室保藏的一株β-葡萄糖苷酶产生菌(AspergillusoryzaeHML0366)，对菌种选育、发酵条件优化和酶法转化合成龙胆低聚糖进行了深入地研究，方案和结果如下：
　　 1．利用紫外-60Co诱变处理对米曲霉HML0366(AspergillusoryzaeHML0366)菌株进行复合诱变，然后通过筛选抗葡萄糖阻遏突变株，得到一株正突变菌株ASPE0485,β-葡萄糖苷酶酶活提高到17.65U/mL，是出发菌株的2.78倍。
　　 2．采用单因素、Plackett-Burman显著因子实验和Box-Behnken响应面分析优化了β-葡萄糖苷酶产生菌的发酵培养基及发酵条件，确定摇瓶发酵的最佳培养基组成为(％,w/v):玉米芯3.8％、大豆蛋白胨0.5％、KH2PO40.5％、MgSO4·7H2O0.05％、CaCl20.05％、吐温-800.27％和接种量5.3％；最佳培养条件为：初始pH自然、种龄12h、装量50mL/250mL、摇床转速160r/min,培养温度32℃、培养时间5d;在此条件下发酵，得到酶活为25.32U/mL比原始酶活17.65U/mL提高了43.5％。
　　 3．利用所获得的β-葡萄糖苷酶粗酶液与高浓度的葡萄糖进行转苷反应实验，并通过TLC和HPLC的鉴定方法对酶转苷活性及产物进行鉴定，证明菌株ASPE0485所产酶可将葡萄糖转化合成龙胆二糖，并对β-葡萄糖苷酶转化葡萄糖生产龙胆二糖的反应条件进行了优化。确定最适反应条件，结果表明当葡萄糖底物浓度为60％,pH3.0，反应温度为50℃，转化周期为72h，龙胆二糖产量可达到44.16g/L。