米根霉葡萄糖淀粉酶特性及其对发酵生产L-乳酸的影响研究

摘要

葡萄糖淀粉酶是米根霉在淀粉质培养基中诱导分泌的一类胞外酶，其酶活力的大小对米根霉转化淀粉生成L-乳酸的效率以及L-乳酸发酵的周期有很大影响。本文对高产L-乳酸菌株米根霉As3.819葡萄糖淀粉酶进行分离纯化，研究其酶学性质，通过改变米根霉发酵生产L-乳酸体系中碳源、氮源、金属离子、温度、转速等发酵条件，对L-乳酸的转化率、体系中淀粉酶活力、还原糖等指标进行系统考察，并利用SAS软件进行响应面回归分析，主要结论如下： 经硫酸铵盐析，透析脱盐，SephadexG-100柱层析等纯化步骤，葡萄糖淀粉酶比活力提高23.58倍。SDS-PAGE显示纯化后的酶为一条带，相对分子量约75.5kD。该酶以可溶性淀粉为底物时最适催化反应pH值为4.0-6.0，最适催化反应温度为40-50℃，在50℃下保持稳定。钙离子和镁离子对该酶活力有一定的增强作用，而铅离子和亚铁离子对其活力有明显的抑制作用。对主要发酵参数的影响结果，运用SAS8.0软件进行响应面回归分析表明：ZnSO4、KH2PO4、MgSO4和取样时间四个因素中ZnSO4和KH2PO4对米根霉分泌葡萄糖淀粉酶的影响极显著；在温度、转速以及装液量三个因素中，温度和装液量的交互作用极显著。优化得到的发酵培养基条件为：甘薯淀粉10﹪、(NH4)2SO40.4﹪、KH2PO40.043﹪、ZnSO40.024﹪、MgSO40.024﹪，最适操作条件为：温度30℃、转速为198r/min、装液量49mL/250mL左右。在此条件下可获得较高的乳酸转化率，同时体系中葡萄糖淀粉酶的活力也较高，并有效地缩短了发酵周期。在发酵培养基中添加1﹪的诱导物麸皮，葡萄糖淀粉酶活力上升，且能较早达到发酵终点；在种子培养基中采用麦芽糖代替葡萄糖时可以使米根霉发酵生产乳酸时葡萄糖淀粉酶的活力增加。

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致谢

第一章引言

1.1乳酸的性质和用途

1.1.1乳酸的性质

1.1.2乳酸的用途

1.2乳酸的生产方法

1.3乳酸的生产原料

1.4淀粉酶研究概况

1.5课题研究的目的、意义和主要内容

第二章米根霉葡萄糖淀粉酶的分离纯化及其特性研究

2.1材料

2.1.1菌株

2.1.2培养基

2.1.3试剂

2.1.4设备

2.2实验方法

2.2.1初酶液的制作

2.2.2 DNS法测定酶活

2.2.3硫酸铵分级沉淀

2.2.4蛋白质含量测定

2.2.5凝胶过滤层析

2.2.6 SDS-PAGE测定蛋白质相对分子质量

2.2.7发酵液中淀粉酶酶解淀粉的产物的分析

2.3结果与讨论

2.3.1酶的分离纯化

2.3.2酶学性质研究

2.4小结

第三章米根霉发酵生产L-乳酸的葡萄糖淀粉酶研究

3.1材料

3.1.1菌种

3.1.2试剂

3.1.3仪器

3.1.4培养基

3.2检测方法

3.2.1发酵液中糖的测定

3.2.2发酵液中L-乳酸的测定

3.2.3发酵液中葡萄糖淀粉酶酶活的测定

3.3实验方案

3.3.1淀粉未液化时培养基中葡萄糖淀粉酶的研究

3.3.2淀粉部分液化时培养基中葡萄糖淀粉酶的研究

3.3.3培养基中诱导物对葡萄糖淀粉酶的影响

3.4结果与讨论

3.4.1淀粉未液化时培养基中葡萄糖淀粉酶的研究

3.4.2淀粉部分液化时培养基中淀粉酶的研究

3.4.3培养基中诱导物对淀粉酶的影响

3.5小结

第四章结论与展望

参考文献