阿魏酸酯酶的生產(chǎn)及在植物纖維材料降解中的作用研究.pdf

1、阿魏酸是在植物界中存在最廣泛的羥基肉桂酸成分之一，因其具有去除活氧自由基、吸收紫外線、抑制色素生成及抗炎等作用，被廣泛的應(yīng)用于醫(yī)藥、化妝品及化工等行業(yè)。另外，阿魏酸與半纖維素、木素通過(guò)酯鍵交聯(lián)，加強(qiáng)了三維的多糖網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并且限制了纖維素的利用和微生物對(duì)于植物纖維類材料的降解。
　　 阿魏酸酯酶是半纖維素降解酶系的組成部分之一，它可以打斷半纖維素之間的、半纖維素與木素之間交聯(lián)的酯鍵，一方面促進(jìn)半纖維素、木素與纖維素的分離，有利于纖

2、維素的進(jìn)一步利用；另一方面促進(jìn)阿魏酸等酚酸類物質(zhì)的分離。阿魏酸酯酶在生物乙醇生產(chǎn)、制漿造紙、動(dòng)物飼料生產(chǎn)和生物合成中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
　　 本論文中，采用阿魏酸乙酯為唯一碳源的篩選培養(yǎng)基，根據(jù)產(chǎn)阿魏酸酯酶的菌株可在該平板上產(chǎn)生透明圈的特點(diǎn)，從土壤樣品和實(shí)驗(yàn)室保藏的菌株中篩選到幾株產(chǎn)阿魏酸酯酶菌株。進(jìn)一步通過(guò)不斷傳代培養(yǎng)和液態(tài)發(fā)酵方式對(duì)菌種進(jìn)行復(fù)篩，最終篩選得到一株產(chǎn)阿魏酸酯酶能力強(qiáng)的菌株4-3-a。通過(guò)擴(kuò)增其18SrDNA片

3、段和內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)序列(ITS)的方法對(duì)菌株進(jìn)行鑒定，并結(jié)合菌株形態(tài)和菌體形態(tài)觀察將該菌株鑒定為黃曲霉（Aspergillusflavus）。該菌株是有報(bào)道的第二株產(chǎn)阿魏酸酯酶的黃曲霉，其產(chǎn)酶能力與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的菌株相比處于中上游水平。
　　 對(duì)用來(lái)測(cè)定阿魏酸酯酶酶活的底物去淀粉麥麩(DSWB)的制備方法進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)研究證明，采用淀粉酶處理方法代替文獻(xiàn)中使用的化學(xué)處理方法，可以使得麥麩中殘留的淀粉含量達(dá)到測(cè)定酶活時(shí)對(duì)底物要求的

4、水平。
　　 利用單因子實(shí)驗(yàn)、正交實(shí)驗(yàn)等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)于液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基成分進(jìn)行優(yōu)化，得到較好的產(chǎn)酶培養(yǎng)基組成為：碳源6％，酵母浸粉0.4％，KH2P040,05％，NaN030.9％，MgS040.05％。同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，碳源種類對(duì)阿魏酸酯酶的生產(chǎn)影響較大，其中以麥草粉、玉米秸稈粉和玉米芯粉為碳源時(shí)產(chǎn)阿魏酸酯酶情況較好。進(jìn)一步利用混料設(shè)計(jì)方法對(duì)碳源的組成進(jìn)行了優(yōu)化，獲得了最優(yōu)的碳源配比，即當(dāng)碳源總量為6％時(shí)，玉米桿和玉米芯的配比

5、為36.64時(shí)可以獲得最高的產(chǎn)酶效果。通過(guò)優(yōu)化該菌株液體發(fā)酵生產(chǎn)阿魏酸酯酶的工藝參數(shù)，獲得了最佳發(fā)酵工藝條件為：初始pH值為7.0，轉(zhuǎn)速為210rpm，培養(yǎng)溫度為32℃，接種量為6％，裝液量為100mL（500mL三角瓶）。經(jīng)過(guò)對(duì)菌株4-3-a的液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化，使其產(chǎn)阿魏酸酯酶的水平提高2.5倍。利用混料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法優(yōu)化混合碳源的組成，在國(guó)內(nèi)尚屬首次。
　　 對(duì)菌株4-3--a所產(chǎn)的阿魏酸酯酶進(jìn)行酶學(xué)性質(zhì)分

6、析，當(dāng)以去淀粉麥麩(DSWB)作為反應(yīng)底物時(shí)，該酶的最適反應(yīng)pH為6.0，最適反應(yīng)溫度為65℃；該酶在pH5.0-7.0的微酸性環(huán)境中和50℃以下時(shí)有良好的穩(wěn)定性；同時(shí)，該酶對(duì)溶解合成底物用的40％及以下的乙醇具有良好的耐受性。
　　 卡伯值測(cè)定和紅外光譜分析表明麥草經(jīng)過(guò)菌株液態(tài)發(fā)酵處理后，木素含量有所減少，酯鍵和木素的特征吸收都有不同程度的降低，證實(shí)了阿魏酸酯酶的作用；進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，菌液處理后麥秸中阿拉伯糖含量降低顯著，說(shuō)明