果膠酶高產(chǎn)菌株的激光誘變選育及液態(tài)發(fā)酵條件研究.pdf

1、果膠酶(Pectinase)是分解果膠類物質(zhì)的酶的總稱，其組分十分復(fù)雜，包括原果膠酶(Propectinase)、果膠酯酶(Pectinesterasesenzyme)、果膠水解酶(Pectinhydrolase)和果膠裂解酶(Pectinase-lyase)。自然界產(chǎn)果膠酶的菌種很多，據(jù)報道已有四十多種微生物產(chǎn)生果膠酶，主要有曲霉屬(Aspergillus)、青霉屬(Penicillium)、鐮孢屬(Fusarium)、克魯維氏酵母(

2、Kluyveromyces)及某些兼性厭氧細菌(Facultativeanaerobicbacteria)等。目前國外仍多以黑曲霉(Aspergillusniger)、根霉(Rhizopus)和盾殼霉(Coniothyrium)發(fā)酵法制取果膠酶，國內(nèi)也以黑曲霉的研究報道為多。 隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究的深入，果膠酶的應(yīng)用已滲透到很多領(lǐng)域，顯示出誘人的發(fā)展?jié)摿ΑＳ糜诠凸频募庸ぶ?，可有效地提高出汁率和加速果汁的澄清；可使桔子脫?/p>

3、衣，蓮子脫內(nèi)皮和大蒜膜層脫落，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)罐頭；用于草莓脫梗，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)草莓飲料；用于從桔皮中提取香料和類胡蘿卜素；用于辣紅素的生產(chǎn)；用于木材防腐，增加木材透性，增加防腐劑的防腐效果；用于麻料使其脫膠；用于飼料生產(chǎn)中，作為一種新型的飼料添加劑，與纖維素酶、半纖維素酶一起破解植物飼料細胞壁，使細胞中營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來，提高飼料中能量和蛋白質(zhì)的利用率；用于生物制漿，果膠酶可以浸漬韌皮纖維，使其中的果膠質(zhì)分解，達到纖維解析；還用于中藥營養(yǎng)液的深加工和

4、植物誘導(dǎo)抗病等。 果膠酶的應(yīng)用已有相當長的歷史。目前許多國家都有商品果膠酶制劑出售，其產(chǎn)量已躋身四大酶制劑行列，應(yīng)用極為廣泛。目前國外果膠酶的研究、開發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)都比較成熟，有各種規(guī)格的商品果膠酶制劑出售。而國內(nèi)果膠酶的研究、開發(fā)和生產(chǎn)較晚，果膠酶的研究工作還主要集中在菌種選育和發(fā)酵工藝等方面。國內(nèi)生產(chǎn)的果膠酶存在著酶活低，應(yīng)用效果不良等缺點。隨著果膠酶在工業(yè)生產(chǎn)上越來越廣泛地使用，我國果膠酶的生產(chǎn)能力明顯跟不上形勢的發(fā)展，所以

5、我國使用的大量果膠酶主要還依賴進口。果膠酶的大量進口，需要大量的外匯支持，這種情況嚴重制約著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展。加之隨著我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使以甜菜渣為原料的果膠酶生產(chǎn)受到極大沖擊，尋找果膠酶生產(chǎn)的新原料和選育出使用新原料生產(chǎn)果膠酶的高產(chǎn)菌株就成為擺在人們面前的亟待解決的主要問題。 近二十年來，我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的調(diào)整，蘋果等大量經(jīng)濟作物大面積種植。加上目前我國正在實施山川秀美工程和西部大開發(fā)戰(zhàn)略，將會使蘋果的品

6、種和數(shù)量進一步增加。陜西是蘋果生產(chǎn)大省，蘋果種植面積很大，產(chǎn)量很高，果汁加工就成為我省的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。最新資料表明，世界濃縮果汁年產(chǎn)約100萬噸，我國就占30％，我省占全國產(chǎn)量的40％。果膠酶是果汁加工必須的酶制劑，在我國用量很大，按陜西蘋果產(chǎn)量350萬噸及目前蘋果加工能力計算，陜西需要100噸果膠酶，估計全國需500噸以上。然而我國果膠酶的生產(chǎn)存在菌種的酶活力低和穩(wěn)定性不好等問題，這就要求我們采用先進的誘變技術(shù)，選育出利用蘋果渣為原料

7、的高活性、穩(wěn)定性好的優(yōu)良果膠酶菌株，生產(chǎn)出質(zhì)量及衛(wèi)生指標達到食用級的果膠酶制劑。這樣不僅可以為我國節(jié)約大量外匯，以利于國民經(jīng)濟的快速穩(wěn)定增長，同時還可以合理地利用果汁加工過程產(chǎn)生的大量廢渣-果渣，變廢為寶，解決果汁廠的環(huán)境污染問題。這樣不論對國家還是對企業(yè)，都是有百利而無一害的事，必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟和生態(tài)效益。 本課題以腐爛的蘋果、橘子、柚子和山楂等水果上分離的產(chǎn)果膠酶的菌株為原始菌株，采用波長632.8nm，功率為11.5mW

8、的He-Ne激光為誘變劑對其進行誘變，最后得到產(chǎn)果膠酶復(fù)合組分較全且適于食品生產(chǎn)的高產(chǎn)果膠酶菌株。并對果膠酶活力的測定方法、誘變菌株的液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基和發(fā)酵工藝條件進行了研究，得到了合適的酶活力測定方法、優(yōu)化的發(fā)酵培養(yǎng)基配方和工藝條件。 本課題的研究結(jié)論有：1、He-Ne激光是一種優(yōu)良的生物誘變劑，對黑曲霉孢子有一定的生物效應(yīng)。經(jīng)過He-Ne激光處理過的黑曲霉孢子，在數(shù)量、產(chǎn)酶能力上均有變化。2、He-Ne激光誘變得到一株果膠酶高

9、產(chǎn)菌株，該菌株的酶活為1618.4u/mL，比出發(fā)菌株提高了100％，而且該菌株的酶活力變化較穩(wěn)定，有利于酶的提取分離。3、定性測定酶活力選用透明帶法，這種方法直觀、操作簡單、一次實驗可比較多種菌株的酶活力，省時省力；定量測定酶活力選用DNS比色法，該法測定酶活力具有靈敏度高、準確度高、重現(xiàn)性好、試劑用量少和操作省時簡便等優(yōu)點。4、最優(yōu)產(chǎn)酶培養(yǎng)基為：果渣3％，麩皮6％，硫酸銨0.5％，蛋白胨1％，硝酸鈉0.5％，七水硫酸鎂0.05％，磷

10、酸氫二鉀0.2％，硫酸亞鐵0.01％，吐溫-801％，自然pH。5、最佳工藝條件為：接種量1％(孢子懸液濃度1.03×106個/mL)，裝液量100mL(500mL三角瓶)，30℃，160r/min搖床培養(yǎng)50h。6、在上述條件下，最高酶活力為4.067×103u/mL，比基礎(chǔ)發(fā)酵的最高酶活力2.855×103u/mL提高了42.48％。 該研究為果膠酶的工業(yè)化生產(chǎn)提供了理論指導(dǎo)，推進了利用蘋果渣發(fā)酵法工廠化生產(chǎn)果膠酶的進程。該