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饲用木聚糖酶固态发酵技术研究与应用

高洁  
【摘要】: 木聚糖是半纤维素的主要成分,其含量仅次于纤维素,是自然界可再生的丰富生物资源。木聚糖酶能降解木聚糖成木糖或木寡糖,在饲料、食品、纺织、造纸等行业有着广泛的用途,是现代酶学研究的热点之一。本文对黑曲霉C-2(Aspergillus niger C-2)进行了发酵培养基的优化、产酶条件、酶学性质及应用等的研究。主要研究结果如下: 1黑曲霉C-2固体发酵生产木聚糖酶的最佳培养基组成为:麸皮:玉米芯粉(1:1),(NH4)2SO4 2%,尿素3%,KH2PO4 0.1%,TW-80 0.3%,料水比1:1.4,初始pH 7.0;最佳培养条件为:500mL三角瓶装料20g,接种2mL孢子悬液(109cfu/mL),30℃培养42h。条件优化后,黑曲霉C-2固体发酵产酶活力由1717U/g提高到10068U/g。 2黑曲霉C-2木聚糖酶的最适反应pH值为4.4~4.8,在pH4.5~7.5范围内稳定,在pH4.5~5.5范围内保温6h仍能保持95%以上的酶活力;最适反应温度为50℃;Cu2+、Mg2+和Na+三种金属阳离子对酶反应有促进作用,Ca2+、Fe3+、Mn2+、Ag+、K+和Fe2+对酶反应有不同程度的抑制作用。Zn2+、EDTA对酶活影响不显著。黑曲霉C-2发酵产物抽提液进行薄板层析发现,抽提液中含有5种木寡糖组分。 3托盘固态发酵时,种曲接种量0.5%~0.75%,装料量300g~400g,料厚3~4cm,料水比1:1.8,发酵40h后60℃烘干。补水能够提高托盘发酵产物木聚糖酶活力,干燥发酵产物中的木聚糖酶在80℃~90℃下保存1h酶活损失小于15%。 4分别进行匾盘、种曲机中试放大研究。匾盘培养方式菌丝生长缓慢且易污染,发酵酶活为4234U/g;种曲机由于降温效果差则出现了烧曲现象,发酵酶活300~3622U/g。采用在种曲机内培养菌丝、转入匾盘产酶的两步发酵工艺,有效避免了上述缺陷,最终发酵产物酶活达7461U/g。 5将本试验制得的木聚糖酶制剂与市场复合酶产品在小猪上进行喂养试验,结果发现木聚糖酶制剂能够提高增重11.8%、降低料肉比8.8%,降低腹泻,给养殖户带来更高的经济效益。


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