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木聚糖酶生产及酶学性质的研究

周秀梅  
【摘要】:木聚糖酶在饲料、食品、纺织、造纸等行业应用广泛,是重要的工业用酶之一。 本论文以廉价的农业废弃物为主要原料,分别采用耐热子囊菌(Thermoascus aurantiacus)和黑曲酶(Aspergillus niger ZU—06)发酵生产木聚糖酶。在固态发酵和液体发酵条件下,研究了培养基组成、培养条件等主要工艺参数对木聚糖酶合成的影响,并对两个菌种所产木聚糖酶的酶学性质进行了比较研究。主要结果如下: ① 采用固态发酵,用Thermoascus aurantiacus生产木聚糖酶。研究发现,廉价的纤维原料玉米芯、玉米皮可作为优良的诱导底物促进木聚糖酶的大量合成,具有重要的经济价值。优化后的工艺条件为:麸皮30%、玉米芯33.4%、玉米皮33.4%;(NH_4)_2SO_42%、尿素0.5%、KH_2PO_40.5%、MgSO_4·7H_2O0.2%,初始含水量65~70%,接种量10%(V/W),45℃,培养5天木聚糖酶活力可高达10321IU/g dry koji,产率2064IU/day-g dry koji,这一实验结果高于国内同类文献报道水平。 ② 以Aspergillus niger.ZU—06为生产菌种,对其液体发酵产酶工艺进行了优化。研究表明,木聚糖酶是诱导酶,1%的半纤维素是其有效的诱导物,1%的豆粕为较为理想的氮源,在培养基中添加0.3%的葡萄糖有利于产酶。在碳氮比为4,30℃,摇瓶转速200rpm的条件下,培养3天木聚糖酶活力达516IU/ml。 ③ Aspergillus niger ZU—06固态发酵结果显示,复合碳源产酶效果优于单一碳源,培养基中添加适量的麸皮有利于木聚糖酶的合成。优化后的工艺条件为:麸皮40%、玉米芯56.3%;NH_4NO_32%、NaNO_30.5%、尿素O.5%、KH_2PO_40.5%、MgSO_4·7H_2O0.2%,初始含水量70%,接种量6%(V/W),30℃,培养3天木聚糖酶活力达8410IU/g dry koji,产率2803IU/day-g dry koji。Aspergillus niger ZU—06抗逆性强,适合于大规模生产。由于该工艺直接利用了纤维原料,生产成本低且无废水排放,因此具有良好的应用前景。 摘要 ④Thermoascus aurantia‘us木聚糖酶最适反应温度为70℃,在65℃以下非 常稳定;AsPergillus nige:ZU一06木聚糖酶最适反应温度为50℃,在40℃以下 稳定。Therm口ascus aurantiacus、AsPergillus nige:ZU一06木聚糖酶的最适反应 pH值均为4.5。Na+、eaZ+、MgZ+、znZ+对两种酶的活性有激活作用,Fe,+、MnZ+ 同为两种酶的抑制剂。 ⑤两种木聚糖酶均具有很高的内切酶活力,Thermoascus aurantiacus木聚糖 酶在4小时内,可酶解木聚糖得到聚合度为3一10的低聚木糖;AsPergillus nige;ZU 一06木聚糖酶在半小时内就可将木聚糖底物降解成平均聚合度为3.6的低聚木 糖,这一研究结果为利用半纤维素酶法制备低聚木糖的工业化生产打下了良好的 基础。 关键词:木聚糖酶,耐热子囊菌,黑曲霉,发酵工艺, 酶学性质,半纤维素,酶水解,低聚木糖 卜


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