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黑曲霉产β-葡萄糖苷酶优良菌株的Co~(60)辐射诱变选育及发酵特性研究

王贵娟  
【摘要】: β-葡萄糖苷酶是水解酶类,在纤维素降解、食品风味的改善、食用天然色素栀子蓝的生产等领域具有重要的应用价值。黑曲霉发酵产β-葡萄糖苷酶具有营养要求简单、产胞外酶等优点,但也存在产量、酶活性不高等不足,因此优良菌株的诱变选育具有一定的现实意义。Co~(60)射线具有辐射剂量精确,突变性强等优点。本文以麦麸为唯一碳源,以黑曲霉为出发菌株,以Co~(60)射线为诱变剂,选育黑曲霉β-葡萄糖苷酶高产菌株,并考察出发菌株及突变株对营养条件及发酵工艺参数的响应情况,在此基础上拟合了出发菌株及突变株发酵过程中的细胞生长及产酶动力学模型。研究结果为麦麸资源生物发酵深加工生产β-葡萄糖苷酶提供技术基础,亦为β-葡萄糖苷酶的应用提供充足的酶源。 诱变筛选结果表明:Co~(60)的剂量对菌株的存活率有很大的影响,剂量越高,存活率越低;辐射剂量400 Gy时得到优良突变株。该突变株斜面转接10代后,其摇瓶产酶能力基本稳定。 培养基组成单因素试验结果表明,出发菌株和突变株具有相同的营养需求;最佳培养基组成为(g/L):麦麸20,(NH_4)_2SO_4 1,KH_2PO_4 2,MgSO_4·7H_2O 0.2,FeSO_4·7H_2O 0.01。 培养条件单因素试验结果表明,出发菌株和突变株的发酵工艺条件:装液量为70ml/250ml,转速分别为200±5r/min和250±5r/min,温度为30±0.5℃,接种量分别为15%和10%。 正交试验结果表明,出发菌株及突变株的摇瓶最佳发酵工艺条件:转速分别为200±5r/min和250±5r/min,温度为30±0.5℃,接种量分别为15%和10%。发酵3天,出发菌株及突变株发酵液中β-葡萄糖苷酶酶活分别达到1103.73U/ml和6968.54U/ml,突变株酶活相对于出发菌株提高了5倍。 发酵动力学研究结果表明,突变株细胞生长及产酶高峰期相比出发菌株提前了16h,出发菌株及突变株在发酵过程中细胞生长与产物合成呈部分偶联型,细胞生长和产物合成可以分别用Monod方程和Luedeking-Piret方程。


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