宇佐美曲霉液体发酵生产木聚糖酶的研究

摘要

木聚糖酶能够降解木聚糖生成木糖和功能性低聚木糖。近年来，在国际上掀起了木聚糖酶生产、应用及其功效研究的热潮。利用微生物液体发酵生产木聚糖酶具有酶系单一，易于纯化等优点，引起了人们广泛重视，而筛选适合的液体发酵生产木聚糖酶的菌株和液体发酵工艺的研究，成为木聚糖酶研究的热点。
　　 本课题从以木聚糖酶产生菌Aspergillus usamii C33为出发菌株，通过诱变育种、发酵条件和培养基优化，使菌株产酶力进一步提高，并对所产粗酶的部分酶学性质进行研究。其主要研究结果如下：
　　 (1)对出发菌株A．usamii C33进行了60Co—γ射线辐射诱变，采用平板透明圈法和摇瓶发酵相结合的方法筛选，得到了产酶性能稳定的正突变菌株，该菌株产酶能力从321.39U/mL提高到539.04U/mL，提高幅度为67.7％，稳定性实验的结果表明，该菌株产酶性能稳定。将该菌株编号为CE—17。
　　 (2)通过单因素实验、Plackett—Burman多因子实验和Box—Bohnken中心组成实验设计以及响应面分析，对发酵条件和培养基组成进行了优化，确定A．usamiiCE—17产木聚糖酶的最佳培养基组成为：麸皮2.96％、尿素0.69％、K2HPO40.57g/L、MnSO40.10 g/L和Tween800.1％；确定了A．usamii CE—17生产木聚糖酶的最佳发酵条件为：液体发酵培养基初始pH为6.0，28℃培养72小时，在250mL三角瓶中装液50mL，摇瓶转速为150r/min，接种量为3％(V/V)(浓度大约为1×107CFU/mL)的孢子悬浮液。在以上优化的培养条件下，A．usamii CE—17生产木聚糖酶的能力达到657U/mL，比优化前提高了21.9％。
　　 (3)对菌株A．usamii CE—17所产木聚糖酶的部分酶学性质进行了研究，结果显示：该酶的最适作用温度为50℃，在60℃下保温半小时后仍保持近60％的酶活力，但保存一小时后酶活仅存23.2％，热稳定性较差；该酶的适宜作用pH范围广，最适作用温度下在pH3.0～10.0范围内均能保持90％以上的活性，且在pH4.0～9.0的环境下保存24h后都能保持80％左右的酶活力。因此该酶对环境酸碱变化不敏感，可适用于环境pH值在3.0～10.0范围内各种应用行业。
　　 综上所述，本研究通过诱变获得了高产菌株A．usamii CE—17，其所产生的木聚糖酶在实验条件下不仅具有极强的pH稳定性，产酶能力达到国内外先进水平，并且能充分利用廉价的农业废弃物—麸皮，因此具有较高的理论和实用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 农业加工副产物的综合利用研究进展

1.2木聚糖

1.2.1木聚糖的结构与性质

1.3木聚糖酶

1.3.1性质

1.3.2微生物发酵生产木聚糖酶

1.3.3木聚糖酶的应用

1.3.4木聚糖酶的国内外生产状况

1.4研究思路与主要内容

第二章木聚糖酶生产菌株的诱变育种

2.1材料与方法

2.1.1菌种

2.1.2试剂

2.1.3主要仪器和设备

2.1.4培养基

2.1.5发酵方法

2.1.6分析方法

2.1.7诱变筛选方法

2.1.8统计分析方法

2.2结果与分析

2.2.1木糖标准曲线

2.2.2 60Co-γ射线辐照诱变育种

2.3本章小结

第三章CE-17发酵产酶条件优化

3.1材料与方法

3.1.1菌种

3.1.2培养基

3.1.3液体发酵条件

3.1.2发酵方法和酶活测定方法

3.1.3实验设计与统计分析方法

3.2结果与分析

3.2.1 A.usamii CE-17产木聚糖酶发酵条件的研究

3.2.2 A.usamii CE-17产木聚糖酶培养基的优化

3.2.3 A.usamii CE-17产木聚糖酶的能力

3.3本章小结

第四章酶学性质研究

4.1材料与方法

4.1.1材料

4.1.2方法

4.1.3单因素显著性分析方法

4.2结果与分析

4.2.1粗酶最适反应温度

4.2.2粗酶最适反应pH值

4.2.3温度对粗酶稳定性的影响

4.2.4 pH值对粗酶稳定性的影响

4.2.5金属离子对木聚糖酶活的影响

4.3本章小结

第五章结论与展望

5.1选育得到了高产木聚糖酶的生产菌株

5.2对变异菌株A.usamii CE-17生产木聚糖酶进行了培养条件的研究

5.2.1发酵条件的研究

5.2.2发酵培养基优化研究(包括培养基成分和浓度水平等)

5.3 A.usamii CE-17产木聚糖酶的酶学特性初步研究

论文的创新之处及理论和实际应用意义

后续研究展望

参考文献

致谢

作者简介