高产碱性纤维素酶细菌的筛选鉴定及其酶学特性与发酵条件研究

摘要

[目的]从自然环境中分离筛选高产纤维素酶的菌株,开展碱性纤维素酶的酶学特性分析,为该菌株及所产纤维素酶的综合开发利用打下基础.[方法]采用羧甲基纤维素钠(CMCNa)平板筛选法筛选纤维素酶高产菌株,利用生理生化分析结合分子生物学法对菌株进行鉴定,并通过3,5-二硝基水杨酸(DNS)法研究其活性特征与发酵条件.[结果]在长期覆盖枯树叶的土壤中分离获得1株高产碱性纤维素酶的菌株,经鉴定该菌株为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus),名称为B.cereus strain CQNUX 3-1.酶活性分析显示该菌株胞外分泌液具有内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶及β-葡萄糖苷酶的活性,其酶活力分别达107.7、33.1和155.6 U/mL.酶学特征分析表明3种酶组分均具有较好的耐碱和一定的耐高温能力.其中,内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶的最佳反应温度分别为70、60和40°C;最佳反应pH分别为8.0、9.0和9.0;Fe3+能增加3种酶的酶活力,而β-葡萄糖苷酶具有较好的EDTA、尿素和Cu2+耐受性.发酵条件对菌株产酶的分析结果表明,该菌株发酵温度在37°C较适宜;发酵第4 d时的酶活力达最大值;该菌株能在碱性发酵环境下生长并产酶,在初始pH为7.0时发酵酶活力最高.[结论]筛选获得的纤维素酶高产菌株B.cereus strain CQNUX 3-1所生产的纤维素酶具有较高的反应温度适用性和较强的碱耐受性,菌株发酵产酶温度适中,且有较宽的发酵pH适用范围,可作为碱性纤维素酶生产资源菌株,具有应用于纤维素酶制剂制备与生产、纤维素资源综合利用等领域的潜力.