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M-112木霉固态发酵羊胃容物产木聚糖酶的研究

徐枫  
【摘要】:木聚糖酶(β-1,4-D-endoxylanase, EC 3.2.1.8)可将木聚糖降解为低聚木糖和少量的木糖,是一类重要的生物酶制剂。目前,木聚糖酶已在许多领域显示出较高的应用潜力。 本文首先通过研究培养基料比、固液比、无机盐、接种量以及培养时间等单因素对M-112木霉固态发酵羊胃容物的影响,并采用正交实验设计优化了固态发酵条件。研究表明,M-112木霉固态发酵羊胃容物产木聚糖酶是可行的,影响产酶最主要的因素为接种量。优化的发酵条件为胃容物50%,营养基料50%(玉米/麦麸=5:5),CaCl2起始浓度0.5%,初始pH 5.0,固液比1:3,每10g干培养基接种量2ml(孢子数1.2~1.6×108cfu/ml),发酵时间72h,发酵温度30℃。经优化后的酶活水平达到了138.504IU/ml。较已报道的同种木霉的最高发酵酶活提高达3倍左右。 其次,将M-112木霉菌固态发酵羊胃容物的粗酶提取液,经20~60%饱和度的硫酸铵粗分级分离、Sephadex G-25脱盐、Sephadex G-150到Sephadex G-100分子筛顺序纯化,通过蛋白质测定、酶活测定、SDS-PAGE和底物-PAGE电泳等,证明制备到分子量为64.7KDa的电泳纯木聚糖酶,其回收率为5.59%,纯化倍数10.43,比活力为253.36IU/mg。 从M-112木霉菌固态发酵羊胃容物中纯化的木聚糖酶,经性质研究表明:其Km=11.20g/L,Vmax=0.70μmol/min;最适温度为65℃,最适pH为6.0;该酶在中温条件下稳定性好,在65℃酶促反应120min,仍有60%以上的木聚糖酶活性;该酶在酸性至弱碱性(pH3.0~8.0)条件下稳定性好,在65℃酶促反应120min,仍有58%以上的木聚糖酶活性。不同的金属离子对木聚糖酶的活性影响不同,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)对酶有激活作用,其中5~15mmol/L Ca~(2~+)的激活作用最大。Fe~(2+)、Fe~(3+)、Ba~(2+)、Al3~+对酶有抑制作用,其中15mmol/L Al~(3+)的抑制作用最大。K~+、Na~+、Co~(2+)对木聚糖酶活性影响较小。 本文研究的相关数据,为城市屠宰场牛羊胃容物类的生物垃圾型可再生资源的潜在的工业化开发应用(城市无害鲜生物垃圾变废为宝的低碳生物循环经济工程)提供了部分可靠的科学依据。


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