黑曲霉論文：黑曲霉產(chǎn)糖化酶發(fā)酵工藝優(yōu)化及酶學(xué)特性研究

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1、黑曲霉論文：黑曲霉產(chǎn)糖化酶發(fā)酵工藝優(yōu)化及酶學(xué)特性研究【中文摘要】糖化酶是研究與開(kāi)發(fā)最早的酶類(lèi)之。早在上世紀(jì)50年代我國(guó)上海便開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)糖化劑,在之后的30年中迅速發(fā)展,成為酶制劑工業(yè)的支柱產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于釀造業(yè)、制糖業(yè)、食品加工業(yè)及抗菌素、有機(jī)酸、氨基酸等發(fā)酵工業(yè)和輕工紡織業(yè),是世界上產(chǎn)量最大和用途最廣的酶類(lèi)。然而,近30年來(lái),糖化酶生產(chǎn)幾乎成為個(gè)被遺忘的角落,很少有人繼續(xù)從事這一課題的研究,致使菌種退化,產(chǎn)量下降,技術(shù)水平停滯不前。本文以該黑曲霉突變菌株IN7-31為材料,采用正交的方法分別對(duì)固態(tài)發(fā)酵的營(yíng)養(yǎng)條件和培養(yǎng)條件進(jìn)行了正交

2、優(yōu)化,營(yíng)養(yǎng)條件選取了玉米粉、麩皮、(NH4)2SO4、K2HPO44個(gè)因素,培養(yǎng)條件選取了溫度、發(fā)酵天數(shù)、料/水、接種量4個(gè)因素,每組每個(gè)因素取3個(gè)水平,進(jìn)行試驗(yàn)L27(313),確定該菌株產(chǎn)糖化酶最佳生產(chǎn)工藝。結(jié)果表明,最佳工藝為麩皮：玉米粉：1：2；(NH4)2SO4：2%；K2HPO4：0.3%；溫度：30℃；發(fā)酵天數(shù)：5d；料/水：25%；接種量：3%。在最佳生產(chǎn)工藝下,該菌株產(chǎn)糖化酶的活力為17203U/g,比原始培養(yǎng)基提高了79%。本文研究結(jié)果表明,本研究可以為糖化酶的工業(yè)化生產(chǎn)提供一些發(fā)酵工藝參數(shù)。同時(shí),本文還采用響應(yīng)面法

3、分別對(duì)該菌株產(chǎn)糖化酶的液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基成分和培養(yǎng)條件進(jìn)行了優(yōu)化。首先,采用最陡爬坡實(shí)驗(yàn),用最陡爬坡試驗(yàn)逼近最大響應(yīng)區(qū)域,再通過(guò)中心組合實(shí)驗(yàn)及響應(yīng)面法分析優(yōu)化了這幾個(gè)因素,并進(jìn)行了優(yōu)化后的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。利用SAS軟件分析得到該菌株產(chǎn)糖化酶的最佳培養(yǎng)基配方和工藝條件為：玉米粉56.5g/L,豆粉22.0g/L,K2HPO413g/L,pH6.40,裝液量80.8mL/250mL三角瓶,在此條件下在搖瓶發(fā)酵黑曲霉產(chǎn)糖化酶的最大酶活力為3044U/mL,比優(yōu)化前提高了1.59倍。通過(guò)應(yīng)用優(yōu)化后的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了10L發(fā)酵罐發(fā)酵,發(fā)酵液糖化酶活力達(dá)到了3

4、412U/mL,達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。結(jié)果表明,通過(guò)響應(yīng)面試驗(yàn)得到了產(chǎn)糖化酶黑曲霉液態(tài)發(fā)酵最佳工藝條件,本研究可以為液態(tài)發(fā)酵產(chǎn)糖化酶的工業(yè)化生產(chǎn)提供一定的技術(shù)支持。本論文還對(duì)該菌種產(chǎn)糖化酶的酶學(xué)特性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)其糖化酶的最適反應(yīng)溫度為50℃,在40-60℃下酶活性均較高。該酶處于30～45℃下,酶對(duì)溫度的穩(wěn)定性較好；在不同pH的緩沖液中測(cè)定該酶的活性,結(jié)果表明該酶的最適pH為5.0,在pH5.5-7.0之間具有較好的穩(wěn)定性；Fe2+、Cu2+對(duì)酶活力具有較強(qiáng)的抑制作用,Zn2+、Mg2+、Ca2+對(duì)酶活力比較弱的抑制作用,EDTA對(duì)該糖

5、化酶具有較強(qiáng)的促進(jìn)作用,該酶可以作為進(jìn)一步研究黑曲霉發(fā)酵產(chǎn)糖化酶的酶學(xué)特性提供新的材料?！居⑽恼縂lucoamylaseisoneoftheearliestresearchanddevelopment.Backinthe50slastcentury,Shanghaihasstartedcommercialproductionofglycosylatedagent,after30yearsintherapiddevelopmentandbecomethebackboneofindustrialenzymeproducts,widely

6、usedinthebrewingindustry,sugarindustry,foodprocessingindustryandantibiotics,organicacidsAndaminoacidfermentationindustryandlightindustry,textiles,productionoftheworld’slargestandmostwidelyusedenzymes.Nearly30years,glucoamylaseproductionalmostaforgottencorneroftheveryfewp

7、eoplecontinuestoengageinresearchofthistopic,resultinginstraindegradation,decline,technologystagnant.Inourexperiment,alipase-high-producingstrainIN7-31wasselected.OrthogonalmethodologywasemployedtooptimizethenutrientandCultureconditionofaspergillusnigerforproducingglucoam

8、ylase.Cornflour,wheatbran,(NH4)2SO4,K2HPO4fourfactorsaretobeselectedasnutrition,temperature,fermentatio