以麥糟為原料生物法制備嗜熱β-葡聚糖酶技術(shù)的研究.pdf

1、β-葡聚糖酶是重要的工業(yè)用酶，可有效消除谷物β-葡聚糖在啤酒和飼料生產(chǎn)中產(chǎn)生的負(fù)面影響。因此，在啤酒和飼料工業(yè)中β-葡聚糖酶發(fā)揮著重要作用。與國外相比，我國對β-葡聚糖酶的研究起步較晚，且研制的β-葡聚糖酶的熱穩(wěn)定性普遍較差，不能滿足現(xiàn)代啤酒糖化工藝和顆粒飼料造粒的溫度要求，尋求嗜熱β-葡聚糖酶高產(chǎn)菌株一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)和研究的方向。因此，提高β-葡聚糖酶的熱穩(wěn)定性具有非常重要的意義。 本論文從菌種分離篩選入手，通過物理、化學(xué)

2、誘變選育獲得產(chǎn)嗜熱β-葡聚糖酶酶活較高的突變株AS35并研究了其產(chǎn)酶特性，通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)曲面法優(yōu)化了搖瓶發(fā)酵產(chǎn)酶條件，初步分離純化了β-葡聚糖酶，揭示了粗酶液的部分酶學(xué)性質(zhì)，最后探討了添加保護(hù)劑對粗酶液熱穩(wěn)定性和儲藏穩(wěn)定性的影響，為工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用提供理論依據(jù)和參考。主要結(jié)論如下： 1、從吐魯番采集的高溫土樣中分離篩選出一株產(chǎn)嗜熱β-葡聚糖酶活力較高的野生菌株X-5，37℃發(fā)酵培養(yǎng)60 h，發(fā)酵液酶活性達(dá)8.64 U/ml

3、。經(jīng)形態(tài)學(xué)和生理生化鑒定，初步確定野生菌株X-5為枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）。 2、對野生菌株X-5采用紫外輻射和硫酸二己酯復(fù)合誘變，獲得產(chǎn)酶水平明顯提高的突變株AS35，同等條件下發(fā)酵酶活性達(dá)15.83 U/ml，是出發(fā)菌株X-5的1.83倍，傳代試驗(yàn)證明該突變株產(chǎn)酶性能比較穩(wěn)定。 3、通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)，對其搖瓶發(fā)酵產(chǎn)嗜熱β-葡聚糖酶的培養(yǎng)基進(jìn)行了優(yōu)化，最佳培養(yǎng)基組成為（g/L）：麥

4、糟粉47.476、玉米粉15.0、蛋白胨11.539、（NH4）2SO43.0、K2HPO42.310、CaCl21.0、NaCl5.0、MgSO4·7H2O0.4、FeSO4·7H2O0.01、Tween-800.096 ml/100ml。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明β-葡聚糖酶活性達(dá)30.66 U/ml，與模型預(yù)測的結(jié)果31.33 U/ml接近，相對誤差為2.13％。在此基礎(chǔ)上，通過單因素優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究了發(fā)酵環(huán)境因子對菌株AS35產(chǎn)酶能力的影響。優(yōu)化

5、結(jié)果為：種齡18h、接種量12％、搖瓶裝液量50 ml/250 ml、搖床轉(zhuǎn)速210 r/min、培養(yǎng)溫度36℃、初始pH7.0、最佳發(fā)酵時間60h。在上述優(yōu)化工藝條件下，發(fā)酵液中β-葡聚糖酶活性最高達(dá)32.12 U/ml，比工藝優(yōu)化前（15.83U/ml）提高了近1倍。 4、對該酶的性質(zhì)研究表明：該酶在55℃-65℃之間酶活力較高，最適反應(yīng)溫度為60℃；最適反應(yīng)pH為5.5，在pH4.0-7.0范圍內(nèi)有較高的穩(wěn)定性，在4℃保存

6、24h后，殘余酶活均在85％以上；在1mmo/L的濃度下，F(xiàn)e2+、Co2+、Ca2+，尤其是Co2+對酶活性有明顯的激活作用；K+、Na+、Mn2+、Mg2+對酶活性的影響不大；Cu2+、Zn2+對酶活性有輕微的抑制作用；Pb2+、Fe3+、Al3+對酶活性有明顯的抑制作用，酶活性幾乎完全被抑制。 5、黃原膠、甘油和CaCl2等保護(hù)劑，能夠在一定程度上提高酶液的熱穩(wěn)定性。經(jīng)正交實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，最終選擇了組成為黃原膠3 g/L，