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油茶籽壳发酵产纤维素酶的研究

杨俊换  
【摘要】:油茶籽壳在油茶籽油加工过程中会对油品的质量产生不良影响,因此需要在油茶籽油加工中分离出去。木质纤维素是油茶籽壳的主要成分,是微生物生产纤维素酶的底物。纤维素酶的来源非常广泛,采用微生物发酵法是生产纤维素酶最方便的方法。 本研究旨在利用康宁木霉发酵油茶籽壳生产纤维素酶,采用化学分析法与扫描电镜法研究了油茶籽壳的成分与结构。通过单因素试验比较不同生长条件对菌株产纤维素酶的影响,利用响应面法优化菌株发酵产纤维素酶的工艺参数。通过测定纤维素酶在不同的温度、pH、常见金属离子作用下的相对酶活,确定了纤维素酶的酶学性质。研究结果如下: 1)油茶籽壳中水分占11.07%;灰分占1.02%;粗脂肪占2.53%;粗蛋白占2.70%;总糖占1.59%;茶皂素占10.68%;半纤维素占22.00%;纤维素占17.32%;木质素占31.35%。 2)油茶籽壳的细胞壁主要由半纤维素、纤维素、木质素组成,且每部分都呈层状结构,半纤维素分布于细胞壁的内层,纤维素分布于细胞壁的外层,木质素分布于纤维素和半纤维素层状结构之间并形成网络结构。 3)通过单因素试验得到各影响纤维素酶活的因子并筛选出培养天数、起始pH和装液量是影响CMC酶活力的显著因素。利用响应面设计试验,得到最适发酵条件:碳源为碱法处理油茶籽壳、氮源为0.2%(NH4)2SO4、接种量为5%、pH5.8、装液量为22mL/100mL锥瓶、发酵时间5d。经过优化,CMC酶活为179.15U,比未优化的酶活力最高值提高了24.52%。 4)测定不同温度与pH条件下的p-葡萄糖苷酶活、CMC酶活、滤纸酶活的反应曲线和不同温度、pH、金属离子种类与浓度条件下保温2h的三种酶活的相对比活力来研究纤维素酶的稳定性。综合三种酶活曲线得到最适反应温度为50-60℃,最适反应pH为4-5,保存酶液的温度为20-30℃,保存酶液的pH为3-6。粗酶液中β-葡萄糖苷酶的金属离子激活剂为:Co2+、Mn2+、Fe3+、Ca2+、Ba2+,抑制剂为Cu2+、Al3+、Mg2+;CMC酶的金属离子激活剂为:Co2+、Mn2+、Ca2+、Ba2+、Al3+、Fe3+、Mg2+,抑制剂为Cu2+、K+;滤纸酶活的金属离子激活剂为:Co2+、Mn2+、而Fe3+、Ba2+、Al3+、Mg2+、K+、Ca2+在适合的浓度下有激活作用,抑制剂为Cu2+。


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