菊粉酶的固態(tài)發(fā)酵及其保護(hù)劑的研究.pdf

1、菊粉是一種天然的果聚糖，由D-呋喃果糖以β-2,1糖苷鍵相連，其還原端連接一個(gè)葡萄糖基，呈直鏈結(jié)構(gòu)。我國大量種植的菊芋、菊苣等菊科植物中菊粉含量豐富，具有廣闊的應(yīng)用前景。菊粉酶是一種主要來源于微生物的多糖水解酶，可催化水解菊粉中的β-2，1糖苷鍵。菊粉酶一般分為外切型和內(nèi)切型兩種，可以分別水解菊粉生產(chǎn)高果糖漿和低聚果糖。微生物生產(chǎn)的菊粉酶一般為同時(shí)含有外切型和內(nèi)切型的混合酶系，混合酶系在水解菊粉生產(chǎn)高果糖漿時(shí)比單純的利用外切型菊粉酶更有

2、效率。
　　 本文首先對(duì)實(shí)驗(yàn)室保存的一株無花果曲霉產(chǎn)菊粉酶的固態(tài)發(fā)酵工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。采用Placktt-Burman和Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)確定了最佳培養(yǎng)基組成和培養(yǎng)條件為：固體基質(zhì)麩皮10 g，菊芋粉11.47％，NH4H2PO40.76％，NaCl0.5％，MgSO40.05％，ZnSO40.01％，KH2PO40.1％，玉米漿5.71％，吐溫-800.5％(均為相對(duì)于固體基質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù))，液固比1.3∶1，初始

3、pH5.5，28℃下靜止培養(yǎng)72 h，期間翻曲3～4次，酶活最高達(dá)到205.14 U/g干曲。
　　 其次對(duì)無花果曲霉固態(tài)發(fā)酵中菊粉酶的提取工藝進(jìn)行了研究。主要研究了溶劑種類、提取時(shí)間、固液比、振蕩頻率和提取溫度等因素對(duì)酶活提取的影響，確定了最佳提取工藝：以pH為4.5的0.1mol/L醋酸緩沖液為提取溶劑，提取時(shí)間40min，固液比1：20.5，振蕩頻率207r/min，提取溫度39.6℃，菊粉酶的提取得率相對(duì)于初始提取條件可

4、以提高50％以上。
　　 再次對(duì)從固體基質(zhì)中提取的粗酶液進(jìn)行了活性炭過濾、硫酸銨沉淀、透析、PEG濃縮等處理，獲得濃縮菊粉酶液。對(duì)酶液的酶學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了初步研究，發(fā)現(xiàn)該酶的最適反應(yīng)溫度和pH分別為50℃和4.5，在溫度50℃以下，pH3.0～8.0范圍內(nèi)，酶具有較好的穩(wěn)定性。并確定了菊粉酶水解菊粉的最佳反應(yīng)條件為：菊粉濃度20 g/L，反應(yīng)體系pH4.5，反應(yīng)溫度50℃，加酶量為25 U/g菊粉。在最適反應(yīng)條件下，水解7 h，酶解

5、率可以達(dá)到89％，水解10 h，酶解率可以達(dá)到95％。
　　 最后針對(duì)提高菊粉酶穩(wěn)定性的問題，研究了添加物質(zhì)對(duì)其穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：CaCl2對(duì)菊粉酶的保護(hù)效果最好，其次是山梨醇和黃原膠。采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化出菊粉酶最佳保護(hù)劑配方為0.4％的黃原膠、2.5％的山梨醇和150mmol/L的CaCl2。復(fù)合保護(hù)劑的添加使得菊粉酶的耐熱性提高10℃，pH穩(wěn)定性也有提高。保存實(shí)驗(yàn)證明該復(fù)合保護(hù)劑能明顯延長菊粉酶的保存期，在36±1℃