產(chǎn)菊粉酶菌株的篩選及其產(chǎn)酶與菊粉乙醇發(fā)酵條件的優(yōu)化.pdf

1、目的:本研究從新疆石河子地區(qū)菊芋根部土壤中分離，篩選純化得到產(chǎn)菊粉酶菌株，對其進行60Co誘變使其產(chǎn)酶活力提高，通過篩選得到一株高產(chǎn)菊粉酶菌株，對其產(chǎn)酶條件進行響應(yīng)面法優(yōu)化。結(jié)合啤酒酵母進行乙醇發(fā)酵，經(jīng)過60Co誘變選育出高產(chǎn)菊粉酶活的菌株，并確定菊芋乙醇發(fā)酵確定最佳培養(yǎng)條件，從而為菊芋乙醇工業(yè)化生產(chǎn)奠定理論基礎(chǔ)。
　　方法:（1）采集菊芋根部土壤，利用選擇性培養(yǎng)基進行培養(yǎng)，采用平板法和有限稀釋法進行產(chǎn)菊粉酶菌株的分離純化。（2）

2、對分離得到的菌株進行酶活測定，選取一株產(chǎn)菊粉酶的菌株進行60Co誘變選育，獲得一株高產(chǎn)菊粉酶菌株。（3）設(shè)計試驗對產(chǎn)酶條件進行優(yōu)化，本實驗在單因素實驗的基礎(chǔ)上設(shè)計Plackett-Burman（PB）試驗，根據(jù)Plackett-Burman（PB）實驗結(jié)果，選擇顯著影響因子，利用最陡爬坡實驗確定顯著影響因子的中心點，以最陡爬坡實驗的結(jié)果作為Central Composite Design（CCD）響應(yīng)面試驗設(shè)計的中心點，進行響應(yīng)面優(yōu)化實

3、驗。運用Design-Expert8.0軟件及origin8.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理和作圖。
　　結(jié)果與結(jié)論:
　　1.本實驗成功的從新疆石河子市地區(qū)菊芋生長的鹽堿地中，使用有限稀釋法經(jīng)過平板稀釋涂布、挑取單菌落經(jīng)過劃線培養(yǎng)，得到12株能夠產(chǎn)生菊粉酶的菌株。對獲得的菌株所產(chǎn)菊粉酶酶活進行測定，其中有一菌株所產(chǎn)菊粉酶具有較高酶活，其酶活達到17.2U/mL，將此菌株命名為G-60。以菌株G-60為產(chǎn)菊粉酶出發(fā)菌株，進行60Co

4、誘變，使其產(chǎn)菊粉酶能力提高。
　　2.分別選取0Gy、8000Gy、1000Gy和12000Gy劑量的60Co對菌株G-60進行照射誘變。經(jīng)過60Co照射誘變后，分別取100ul誘變孢子懸液，經(jīng)過適當(dāng)稀釋后涂平板篩選出正向突變株，經(jīng)過傳代培養(yǎng)后測定其產(chǎn)酶能力達到31.1U/mL是誘變前17.2U/mL的1.8倍，將其命名為G-60’。
　　3.菌株G-60’產(chǎn)酶條件的優(yōu)化，在Plackett-Burman（PB）實驗設(shè)計的基

5、礎(chǔ)上，運用最陡爬坡試驗設(shè)計，確定Central Composite Design（CCD）響應(yīng)面設(shè)計試驗中心，對菊粉濃度、蛋白胨以及裝液量三個影響顯著的因素進行響應(yīng)面優(yōu)化試驗，建立了菌株 G-60’所產(chǎn)菊粉酶酶活的二次多項式回歸模型，通過響應(yīng)面法分析了該模型的有效性和可靠性與各因素之間的交互作用，獲得了菌株 G-60’所產(chǎn)菊粉酶酶活的優(yōu)化工藝條件為：菊粉66.5g/L、蛋白胨29.1g/L以及裝液量49.4mL。在此工藝條件下，菌株G-

6、60’所產(chǎn)菊粉酶酶活力達到67.8/mL，與優(yōu)化前菌株G-60’所產(chǎn)菊粉酶酶活力31.1U/mL相比較提高了2.18倍。
　　4.以菌株G-60’為產(chǎn)酶菌株，啤酒酵母為乙醇發(fā)酵菌株，進行菊粉乙醇發(fā)酵，采用Plackett-Burman（PB）實驗設(shè)計及Central Composite Design（CCD）響應(yīng)面實驗設(shè)計優(yōu)化發(fā)酵條件，使乙醇濃度和菊粉利用率達到最大值。通過Plackett-Burman（PB）篩選得到菊粉濃度、裝

7、液量和發(fā)酵時間為影響乙醇發(fā)酵和菊粉利用率的顯著因素，利用Central Composite Design（CCD）響應(yīng)面優(yōu)化，建立了菊粉利用率及乙醇濃度的多元二次多項式數(shù)學(xué)回歸模型，分析了模型的有效性與各因素間的交互作用，對回歸方程進行尋優(yōu)得到了菊粉乙醇發(fā)酵中菊粉利用率的最佳工藝參數(shù)為：菊粉175.4g/L、裝液量102.5mL、發(fā)酵時間75.0h，在此條件下，菊粉利用率可達到92.2％；當(dāng)菊粉濃度、裝液量和發(fā)酵時間的值分別為175.1