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《南京林业大学》 2017年
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内切菊粉酶的定向制备及酶法生产低聚果糖的研究

周瑾  
【摘要】:低聚果糖(Fructooligosaccharide,FOS),是在蔗糖分子的果糖残基上经β-2,1-糖苷键连接1-4个果糖基所形成的功能性低聚糖。内切菊粉酶(endoinulinase,EC 3.2.1.7),是通过随机切断菊粉链内部的β-2,1-糖苷键生成低聚果糖。在工业化生产中,利用天然内切菊粉酶酶解制备低聚果糖具有重要的价值。本论文从青海省菊芋生长的根际土壤出发,筛选出一株产菊粉酶性能优良的菌株。为了获得低外切菊粉酶活力的内切菊粉酶,用于后续低聚果糖的制备。本论文在优化产酶条件的基础上,通过吸附的方法定向拆分菊粉酶酶系中的内、外切菊粉酶,并对所得低外切菊粉酶的内切菊粉酶酶法制备低聚果糖的过程进行了具体的研究。主要研究结果如下:1.从青海省菊芋生长的根际土壤中,初筛与复筛得到一株产菊粉酶活力较高的菌株;通过对菌落形态的观察和ITS-rDNA序列鉴定,确定该菌株为黑曲霉,命名为Aspergillus niger Z421,所产酶系中内切菊粉酶活力为6.46 U/mL,外切菊粉酶活力9.04 U/mL,I/S值为0.73(I为内切菊粉酶活力,S为外切菊粉酶活力)。2.以高产内切菊粉酶和高内切菊粉酶活力/外切菊粉酶活力比值为目标,优化黑曲霉Aspergillus niger Z421产菊粉酶的条件为:20 g/L菊粉,10 g/L酵母粉,自然pH值,不添加无机盐或金属离子,转速170 rpm,温度30 oC。发酵72 h后,天然酶系中内切菊粉酶活力达到11.78 U/mL,较优化前提高65.45%;外切菊粉酶活力为9.34 U/mL。I/S值为1.26,较优化前提高72.60%。3.通过吸附方法定向拆分天然菊粉酶酶系中内切菊粉酶与外切菊粉酶,降低外切菊粉酶活力,提高I/S值,制备低外切菊粉酶活力的内切菊粉酶。单因素实验优化天然菊粉酶的拆分条件为:菊芋渣浓度为10%(w/v),pH值5.0,加入天然菊粉酶,4 oC、80 rpm,吸附0.5 h;此条件下内切菊粉酶回收率为67.92%,外切菊粉酶回收率为19.16%。拆分前后,I/S值由1.26上升至4.02,I/S值增量百分比达到了219%。4.利用低外切菊粉酶活力的内切菊粉酶水解制备低聚果糖;单因素优化的酶解条件为:菊粉40 g/L、温度50 oC、pH值5.0、加酶量20 U/g菊粉,水解10 h;此条件下低聚果糖含量为16.06 g/L,低聚果糖得率为40.16%。5.对比拆分前后的天然菊粉酶水解制备低聚果糖,低聚果糖浓度从6.31 g/L上升至16.06 g/L,低聚果糖得率由15.78%上升至40.16%,低聚果糖得率增量百分比达到了178%以上。
【学位授予单位】:南京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ925;TQ316.3

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