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高产纤维素酶枯草芽孢杆菌的筛选、应用及其产酶条件研究

作　者: 江国忠
导　师: 涂宗财
学　校: 南昌大学
专　业: 食品科学
关键词: 枯草芽孢杆菌纤维素酶筛选豆渣SDF 产酶条件
分类号: TS201.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

膳食纤维(Dietary fiber, DF)具有多种生理功能,被誉为人体的“第七大营养素”。其中的可溶性成分SDF (Soluble Dietary fiber, SDF),拥有比不溶性成分IDF (Insoluble Dietary fiber, IDF)更优的生理活性,具有较高应用价值和重要的研究意义。豆渣在我国产量巨大,其富含的纤维素类物质是SDF的理想来源。但是豆渣中天然的SDF较少,因此,必须进行一定的技术处理,以提高豆渣SDF的含量与得率。当前,以发酵技术和酶技术为代表的生物技术,被认为是最有发展潜力的技术手段之一,而菌种和酶类的选择与确定,则尤为重要。枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的诸多优点,使其成为产酶和应用菌种的首选。为此,本论文研究了高产纤维素酶枯草芽孢杆菌菌株的筛选、发酵豆渣制备SDF的应用及其产纤维素酶的条件,研究结果如下：1、从自然界筛选获得一株产纤维素活力较高的枯草芽孢杆菌,并根据实验中的编号顺序,命名为BS-05。在筛选的自然条件下,该菌株产纤维素酶活力较高,羧甲基纤维素酶活力(Sodium carboxymethylcellulose activity, CMCA)和滤纸酶活力(Filter Paper Activity, FPA)分别为57.27 U/ml和58.97 U/ml。2、应用菌株BS-05发酵豆渣,并联用均质技术,制备了高含量的豆渣SDF。豆渣经发酵与均质处理后,SDF的得率提高约4倍。并且,与未发酵的豆渣SDF相比,发酵获得的SDF颗粒变小,结构变松散,其溶解性与持水力等理化性质都有不同程度的改善。3、研究获得了菌株BS-05产纤维素酶的最佳条件。其产酶培养基组成是：CMC-Na 2%、蛋白胨2%、酵母粉2%、NaCl 0.5%, K2HPO4 0.1%, MgSO4·7H2O0.02%；最优的培养条件是：培养温度37℃、培养基初始pH7、接种量5%、培养时间48h和产酶培养基装液量为60/250ml。在上述条件下,该菌株发酵产纤维素酶的活力最高,CMCA与FPA分别达195.46 U/ml和174.52 U/ml,分别为优化前的3.41倍和2.96倍。4、研究获得了菌株BS-05所产纤维素酶的部分酶学特性。研究结果显示,该酶的最适pH值为pH6-7,在该pH范围内保持60min,酶活稳定；最适温度为55℃,在65℃以下保持30min,仍有较高酶活。这为该酶的推广提供了应用参数。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第1章前言  10-28
  1.1 概述  10-12
  1.2 纤维素酶的研究现状  12-19
    1.2.1 纤维素酶的组成、结构及作用机制  12-14
    1.2.2 纤维素酶活力的测定  14-16
    1.2.3 纤维素酶的应用  16-17
    1.2.4 产纤维素酶的微生物  17-19
  1.3 枯草芽孢杆菌研究现状  19-22
    1.3.1 基本情况  19
    1.3.2 产纤维素酶的研究  19-20
    1.3.3 广泛应用  20-22
  1.4 豆渣可溶性膳食纤维的研究现状  22-25
    1.4.1 豆渣中的营养成分与利用  22
    1.4.2 豆渣中SDF的利用研究  22-25
  1.5 本论文的主要研究内容、创新点及研究意义  25-28
    1.5.1 研究内容  25-26
    1.5.2 创新点  26
    1.5.3 研究意义  26-28
第2章枯草芽孢杆菌产纤维素酶菌株的筛选与鉴定  28-46
  2.1 材料、仪器与试剂  28-32
    2.1.1 土样采集  28
    2.1.2 实验试剂与药品  28-29
    2.1.3 实验仪器与设备  29
    2.1.4 染液与溶液  29-31
    2.1.5 培养基  31-32
  2.2 方法  32-39
    2.2.1 实验流程  32
    2.2.2 目的菌株的初筛  32-34
    2.2.3 目的菌株的鉴定与复筛  34-37
    2.2.4 目的菌株的酶活复筛  37-38
    2.2.5 目的菌株生长曲线的绘制  38-39
  2.3 结果与分析  39-45
    2.3.1 菌株的初筛  39-40
    2.3.2 菌株的鉴定与复筛  40-43
    2.3.3 酶活复筛结果  43-44
    2.3.4 目的菌株的生长曲线  44-45
  2.4 本章结论  45-46
第3章枯草芽孢杆菌的豆渣发酵应用  46-62
  3.1 实验材料  46-48
    3.1.1 菌株、材料  46
    3.1.2 实验试剂与药品  46-47
    3.1.3 实验仪器与设备  47-48
    3.1.4 培养基  48
  3.2 方法  48-54
    3.2.1 实验流程  48-49
    3.2.2 豆渣基本成分测定  49-52
    3.2.3 发酵过程中豆渣DF组分的变化  52
    3.2.4 发酵豆渣制备SDF的得率与纯度  52-53
    3.2.5 豆渣SDF的理化特性  53-54
  3.3 结果与分析  54-60
    3.3.1 豆渣基本成分  54-55
    3.3.2 发酵过程豆渣DF组分的变化  55-56
    3.3.3 豆渣SDF得率与纯度  56-57
    3.3.4 豆渣SDF的理化特性  57-60
  3.4 本章结论  60-62
第4章枯草芽孢杆菌产纤维素酶的条件及酶学性质  62-81
  4.1 实验材料  62-64
    4.1.1 实验菌株  62
    4.1.2 实验试剂与药品  62-63
    4.1.3 实验仪器与设备  63
    4.1.4 实验溶液  63
    4.1.5 培养基  63-64
  4.2 实验方法  64-67
    4.2.1 培养方法  64-65
    4.2.2 纤维素酶活力的测定与计算  65
    4.2.3 产酶的营养条件  65-66
    4.2.4 产酶的培养条件  66
    4.2.5 粗酶液的酶学性质分析  66-67
  4.3 结果与分析  67-79
    4.3.1 营养条件的确定  67-69
    4.3.2 培养条件的确定  69-76
    4.3.4 粗酶液的部分酶学性质  76-79
  4.4 本章结论  79-81
第5章结论与展望  81-83
  5.1 结论  81-82
    5.1.1 菌株的筛选与鉴定  81
    5.1.2 菌株发酵豆渣制备SDF的应用研究  81-82
    5.1.3 菌株的产酶条件及粗酶酶学性质的研究  82
  5.2 展望  82-83
致谢  83-84
参考文献  84-89
攻读硕士学位期间的成果  89

高产纤维素酶枯草芽孢杆菌的筛选、应用及其产酶条件研究

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