果胶酶高产菌株筛选发酵条件优化以及酶学性质的研究

【摘要】：果胶酶(Pectinase)是一类可以催化果胶有限水解的酶。本研究以腐烂的水果(苹果、梨、大枣)为试验材料,通过平板分离法筛选高产果胶酶菌株,利用单因素试验和正交试验对筛选出的菌株发酵条件进行优化,采用正交旋转组合设计试验对其所产果胶酶的酶学性质进行了研究,并与市售两种果胶酶Pectinex XXL、Pectinex 5XL进行苹果汁澄清效果的比较。研究结果如下: 通过平板分离法筛选得到来自腐烂大枣的果胶酶高产菌株,经由分子鉴定为蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus。 由单因素试验及正交试验得出菌株的最适发酵条件为:葡萄糖添加量1%,蛋白胨0.5%,吐温-60添加量0.3%,发酵培养基初始pH值4.5,发酵温度40℃。根据理论计算,在此发酵条件下菌株的产酶能力应达到10758u/mL。通过验证试验,得到其产酶能力为10692u/mL,两者相差不大。同时,发酵温度对菌株的产酶能力影响极显著,发酵培养基氮源及初始pH值对菌株产酶影响显著,而碳源和表面活性剂对菌株的产酶能力影响不显著。 菌株复筛时的产酶能力为9632.5u/mL,经过发酵条件优化后的产酶能力为10692u/mL,提高了1059.5 u/mL。 试验筛选菌株所产果胶酶的最适作用pH值为4.0,其pH稳定性在酸性范围内,最适温度为45℃,温度稳定性在中温范围内,即为酸性中温果胶酶。此外,K+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cu~(2+)对该果胶酶有激活作用,其中Ca~(2+)的激活作用尤为明显;而Ag+、Fe~(2+)对果胶酶的活性有明显的抑制作用。建立果胶酶酶活与pH (X_1)、温度(X_2)、金属离子浓度(X_3)三因子的数学回归模型: Y=117710.4+13770.4X_1+15053.8X_2+5604.03X3-5397.5X_1X_2+11580.1X_1X_3-12813.5X_2X3+18871.5X_1~2+114.0X_2~2+17671.1X_3~2 通过与市售两种果胶酶Pectinex XXL、Pectinex 5XL进行苹果汁澄清效果的比较,试验筛选菌株所产果胶酶的最佳作用条件为:添加量1.4μL/mL、pH值4.0、酶解温度40℃、酶解时间80min。在此条件下处理后的苹果汁透光率达到91.2%。而经过市售成品果胶酶Pectinex XXL、Pectinex 5XL酶解澄清后的苹果汁透光率分别达到86.6%、89.2%。因此,试验所得果胶酶具有良好的应用效果。

【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TS255.1