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)