ASPERGILLUS AWAMORI Y8木聚糖酶的酶学特性及其在饲料中的应用

【摘要】：木聚糖酶以内切方式作用于木聚糖分子中β-1,4-木糖苷键,可将木聚糖水解为木二 糖和木二糖以上的低聚木糖,以及少量木糖和阿拉伯糖,在饲料、造纸和食品等行业具 有广阔的应用前景。本研究从土壤中筛选诱变到一株可同时产木聚糖酶、β-葡聚糖酶、 纤维素酶和酸性蛋白酶的菌种Aspergillus awamori Y8,优化了木聚糖酶的培养基配方和 发酵条件,研究了木聚糖酶的酶学性质,并进行了中试和木聚糖酶制剂的应用试验。 产木聚糖酶菌种筛选及诱变 本研究采用的产木聚糖酶菌种筛选培养基成份包括 桦木木聚糖10.0 g/L,酵母膏0.5 g/L,蛋白胨0.5 g/L,琼脂15.0 g/L,青霉素G(1610 U/mg) 0.25 g/L,硫酸链霉素(761 U/mg)0.25 g/L。菌落周围透明圈大小与菌株所分泌木聚糖酶 的活力成正比。从52份上样中共分离挑取了598个透明圈较大的单菌落,经综合比较, 选取Aspergillus sp.558作为诱变育种的出发菌株。Asperrgillus sp.558孢子悬浮液经紫 外线和甲基磺酸乙酯的理化诱变,共获得126个透明圈比对照大的菌株,其中Y8、Y29 和Y120的透明圈直径分别为46.3 mm、41.1 mm和40.6 mm,是对照的128.6%、114.2% 和112.8%。经10代转接发酵培养,三个菌株产酶能力表现稳定。其中Y8的木聚糖酶 活力最高,达到1097 U/g,而且还同时产生β-葡聚糖酶、纤维素酶和酸性蛋白酶等,其 活力分别是对照的167.7%、173.2%、131.0%和102.5%。经中国科学院微生物研究所鉴 定Y8为Aspergillus awamori Nakazawa。 产酶基质及发酵条件优化 碳源显著影响A.awamori Y8产木聚糖酶的能力,以麸 皮和米糠的效果最好,这两类复合碳源显著优于单一成份的淀粉、蔗糖、乳糖和葡萄糖 等。氮源以酵母膏效果最好,天冬酰胺、豆粕和NH_4NO_3次之,后三者差异不显著,但 均优于尿素、鱼粉、(NH_4)_2SO_4、蛋白胨、KNO_2和KNO_3。MnSO_4和FeSO_4可显著提高 其产木聚糖酶的能力,但CaCl_2、Fe_2(SO_4)_3和ZnSO_4的增效作用不明显,而MgSO_4和 CuSO_4则有显著抑制作用。综合考虑产酶能力和原料的价格因素,确定产酶培养基以麸 皮为碳源,以豆粕和NH_4NO_3为氮源,以MnSO_4为无机盐添加剂。经均匀设计试验, A.awamori Y8产酶培养基最佳配方为麸皮37.79%、豆粕9.10%、NH_4NO_3 1.51%、MnSO_4 1.60%和水50%。 适宜A.awamori Y8产木聚糖酶的发酵温度为28～32℃,最适30℃;培养基起始酸 碱度为pH 4.0～6.0,最适pH 5.5;接种量为1.5～2.5%,最适2.0%;发酵时间为48～54 h, 最适50 h。在起始pH为5.5的优化产酶培养基上接入2.0%(V/W)10~7 CFU/mL的新鲜