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臭曲霉产α-转移葡萄糖苷酶液体发酵条件及酶学性质研究

孙永红  
【摘要】: α-转移葡萄糖苷酶是一种重要的工业酶制剂之一,它可以从低聚糖类底物的非还原性末端切开α-1,4糖苷键,释放出葡萄糖,或将游离出的葡萄糖残基以α-1,6糖苷键转移到另一个糖类底物上,从而得到非发酵性的低聚异麦芽糖(主要包括异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖等)、糖脂或糖肽等。此外,此酶还具有参与生物体糖代谢、生产低醇保健啤酒、合成甜味剂等方面的功能。因此,α-转移葡萄糖苷酶越来越受到国内外食品工业界、医学界的关注。目前,世界上具有工业化生产α-转移葡萄糖苷酶能力的国家主要是日本和丹麦。欧美和我国也开始此酶的相关研究,但还处于起步阶段。目前主要的研究方向包括α-转移葡萄糖苷酶菌株筛选方面,关于其性质、化学结构、催化机制等方面的报道很少。国内不能工业化生产的主要问题是发酵酶活很低。因此开展提高α-转移葡萄糖苷酶酶活及性质研究显得极为重要。本研究以实验室筛选的臭曲霉SH4(Aspergillus foetidus SH4)为对象,主要做了以下几个方面工作: 第一,臭曲霉SH4(Aspergillus foetidus SH4)既产胞外酶,又产胞内酶,因此本文首先开展了对细胞破碎方法研究,选取超声波、研磨和化学破壁法。通过比较知,最佳破碎方法为研磨5min后,4℃放置24h。 第二,本文研究了臭曲霉SH4的胞内酶发酵条件,得出优化的产胞内α-转移葡萄糖苷酶的发酵培养基为:麦芽浸膏30g/L,玉米浆40g/L, KH2PO43.5g/L, K2HPO42g/L, MgSO4·7H2O 0.25g/L;最佳发酵条件为1.8%的孢子接种量,起始pH6.5,250mL三角瓶装液量50mL,30℃,200r/min培养48h。培养基和发酵条件优化后胞内酶活从3057.5U/g(生物量1.57g/50mL)增加到4559.7U/g(生物量2.5g/50mL)。 第三,本文研究了臭曲霉SH4的胞外酶发酵条件,得出优化的产胞外酶的条件为:种龄为8h,接种量6%,250mL三角瓶装液量为60mL。发酵条件优化后胞外酶活从747U/mL(所得发酵液23mL)上升到887U/mL(所得发酵液25mL)。脲素抑制菌体生长及产酶。吐温-80对提高胞外酶活没有效果。 第四,本研究进行了α-转移葡萄糖苷酶的最适底物浓度、最适pH、pH稳定性、最适温度、温度稳定性等方面的研究,得出以下结论:最适pH为4.0。酶在pH3.0-4.0条件下具有较高稳定性。最适反应温度为50℃,酶在50℃以下比较稳定。 综上所述,本实验通过对臭曲霉SH4 (Aspergillus foetidus SH4)产α-转移葡萄糖苷酶的研究,无论胞内酶活还是胞外酶活都有明显提高,为工业化生产α-转移葡萄糖苷酶提供了参考。


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