高产果胶酶菌株的筛选、发酵条件优化及其应用的研究
果胶酶是分解果胶质的多种酶的总称，最初是在桔子中提取出来的。该酶可分为:原果胶酶(protopectinases)、裂解酶(pectinlyases，PL)、多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonases，PG)、果胶酯酶(pectinesterase，PE)。主要来源于动植物及微生物，尤其是微生物，因为它的生长速度快、生长条件简单、代谢过程特殊等特征，成为果胶酶的重要来源。其用途广泛，在很多领域中都能得到良好的应用。如:在水果加工业中，能破坏果汁中悬浮物的稳定性，使其凝聚沉淀，果汁得到澄清，果汁粘度降低;在饲料生产工业中，可降低饲料的粘度，促进饲料在动物消化道内的消化吸收。在纺织工业中，果胶酶处理过的棉织物被去除了大部分的果胶质，同时也去除了大部分的棉蜡物质。不仅如此，果胶酶在木质防腐、生物制浆、环境保护、污物软化处理等行业中也有着重要作用，是四大酶制剂之一。
本研究首先从污泥中筛选得到一株高产果胶酶的菌株，根据培养特征、形态特征和ITS序列分析将L5菌株鉴定为草酸青霉菌(Penicillium oxalicum)。利用浙江来源丰富的桔皮和米糠作为摇瓶培养基材料，经初步研究，该菌株在28℃下，培养基初始pH6.0，转速160 r/min的条件下，培养70 h酶活最高，可达18148 U/mL。
其次，通过单因素实验得到最优碳源为桔皮粉，最优氮源为米糠和(NH4)2SO4。并在单因素的基础上进行了RSM优化，建立回归方程:Y=-460130+138200A+53266.2 B+46168.1 C-15247.76 A2-4769.55 B2-29403.7 C2+960.830 AB+4322.01 AC-1701.47 BC,通过计算得到该菌株在桔皮粉4.85％，米糠5.89％，(NH4)2SO40.97％，KH2PO43.8％，K2HPO4·3H2O0.2％，初始pH6.0～8.0，温度28℃，摇床转速160 r/min，接种量9％，培养70 h时酶活最高，最终可达54391.7 U/mL，较原来提高了2倍。
再次，对草酸青霉菌株在液体发酵提取液中果胶酶的酶学性质进行了探讨，结果显示该酶的最适反应温度为50℃，最适反应pH为5.0，在30～50℃时有较好的热稳定性，在pH值为4.0～6.0的范围内有较好的稳定性，pH值为5时稳定性最佳。
最后，研究了果胶酶对七种果蔬的澄清效果。最终选取黄瓜，通过单因素实验得到在酶解时间2h，温度50℃，酶用量为6％的条件下能得到澄清效果较佳的黄瓜汁。在此基础上，以反应温度、反应时间、酶添加量为考察因素，以果蔬汁的透光率及出汁率为响应值设计RSM实验。得到两个二次多项式回归模型，模型失拟项不显著，拟合度良好，能很好地对响应值进行预测。由此确定了果胶酶对黄瓜汁的最佳澄清工艺条件为:酶解时间3h，温度42.2℃，酶用量为4.85％。在此条件下，得到澄清后的黄瓜汁的透光率为92.12％，出汁率为93.18％。
果胶酶;草酸青霉菌;菌株筛选;酶学性质;液体发酵
浙江师范大学
硕士
植物学
蒋冬花
2012
中文
TQ925.3;TQ920.1
77
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）