宇佐美曲霉產(chǎn)菊粉酶及其酶學(xué)特性研究.pdf

1、燃料乙醇已成為當(dāng)今研究的熱點，但目前燃料乙醇無法與汽油競爭，主要是價格過高，降低成本是研究燃料乙醇的關(guān)鍵。菊芋的主要成分是菊粉，在菊粉酶的作用下水解為果糖，是微生物發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的良好糖源。菊芋易種植，利用菊芋為原料發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，可以降低發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的成本。由于微生物菊粉酶在發(fā)酵生產(chǎn)乙醇中起到很重要的作用，因此篩選高產(chǎn)菌株、提高水解菊粉酶的酶活力有著非常重要的意義。 從本實驗室保存的五株能產(chǎn)菊粉酶的菌種中進行篩選，選取了產(chǎn)酶活力最

2、高的宇佐美曲霉進行了進一步的研究。論文的主要研究結(jié)果如下： 1.采用單因素試驗、Plackett-Burman設(shè)計和響應(yīng)面法優(yōu)化了培養(yǎng)基組成。單因素試驗結(jié)果表明，菊芋汁、蛋白胨和(NH<,4>)<,2>HPO<,4>是影響宇佐美曲霉產(chǎn)菊粉酶的主要因素；響應(yīng)面分析進一步優(yōu)化的菊芋汁、蛋白胨和(NH<,4>)<,2>HPO<,4>的最適濃度分別為117.28g/L、22.14g/L、3.94g/L。研究結(jié)果表明，優(yōu)化的菊粉酶液體發(fā)酵

3、培養(yǎng)基組成為：蛋白胨22.14g/L、菊芋汁117.28g/L、(NH<,4>)<,2>HPO<,4> 3.94g/L、NaCI 5.0 g/L、MgSO<,4> 0.50g/L、MnSO<,4>0.10 g/L；發(fā)酵的最佳pH值為6.5、發(fā)酵溫度為28℃、裝液量為50mL/300mL。 2.對菊粉酶初提液的基本酶學(xué)性質(zhì)進行了研究。該酶最適溫度為60℃，最適pH值為6.0；該酶40-60℃保溫1h能保持80％的酶活力，在pH值3

4、.0～7.0的范圍內(nèi)常溫放置1h能保持80％以上的酶活力；菊粉酶的米氏常數(shù)為：Km=83.77mg/mL，最大反應(yīng)速度為：Vmax=5.52mg/mL·min。同時也研究了濃度均為1.0 mmol/L的不同種金屬離子對菊粉酶酶活力的影響。結(jié)果表明，Na<'+>和Mn<'2+>對菊粉酶的酶活力有一定的激活作用；Cu<'2+>對菊粉酶的酶活力基本沒影響；Fe<'2+>和Mg<'2+>對菊粉酶的酶活力有一定的抑制作用。 3.將菊粉酶初

5、提液進行純化，先通過(NH<,4>)<,2>SO<,4>分級沉淀、DEAE-Cellulose離子交換色譜、SephadexG-100凝膠過濾色譜等分離純化后，采用SDS-PAGE分析，結(jié)果顯示有五個蛋白區(qū)帶。其中第一條蛋白區(qū)帶不具有酶活性，可能是雜蛋白；其余四個蛋白區(qū)帶均具有酶活性，提示菊粉酶可能為一組同工酶。 4.對宇佐美曲霉發(fā)酵菊芋進行了研究。通過單因素試驗和正交試驗，得出宇佐美曲霉發(fā)酵菊芋產(chǎn)還原糖的優(yōu)化培養(yǎng)基組成為：11