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产菊粉酶菌株的选育及其产酶条件的研究

作　者: 曾小宇
导　师: 刘建学；罗登林
学　校: 河南科技大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 菊粉超声提取菊粉酶选育黑曲霉
分类号: TQ925
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

菊粉由D-果糖经β(1→2)键连接而成的多糖,利用菊粉作原料通过菊粉酶一步法降解可直接制得低聚果糖和超高纯度果糖浆。低聚果糖是一类天然性的功能低聚糖,它具有改善肠道微环境、调控血脂和血糖水平、预防肥胖症、促进矿物质吸收和维生素合成等突出生理功能;而果糖具有甜度高且风味纯正、抗龋齿、代谢途径不受胰岛素控制等优点。目前自然界中能产菊粉酶的微生物很多,但真正能够高产菊粉酶的菌株却很少,为了获得一株高产菊粉酶菌株,本文主要开展了以下三个方面的研究:1.超声强化提取菊芋中菊粉的研究为了探讨超声对菊芋中菊粉提取的影响,试验采用单因素试验和响应曲面法对其提取工艺进行了研究,建立并分析了各主要影响因子与菊粉提取率关系的数学模型。试验结果显示,回归方程p=0.00021﹤0.01,决定系数R~2为98.94%,说明所建模型与试验值的拟合度很好。超声提取菊粉的优化工艺为:总提取时间为10min,超声辐照方式为15s/6s,超声功率为750W,料液比(w/v)为1: 30.15,提取温度为40℃,在此条件下菊粉的提取率为94.23%。与常规热水提取法相比,提取率提高了26.25个百分点。2.产菊粉酶菌株的选育为了获得一株高产菊粉酶的菌株,试验从菊芋根际土壤和叶子中通过初筛、分离纯化和摇瓶复筛的方法筛选出一株产菊粉酶最高的菌株,并鉴定其为黑曲霉属。然后通过紫外线诱变、微波诱变、化学试剂诱变等三种方法对所筛选出的菌株进行诱变,最终筛选出通过微波诱变所获得的产酶活力最高的诱变株为下一步试验菌株,测得其酶活力为15.61U/mL,与原始出发菌株的酶活力相比提高了78.20%。3.诱变菌株黑曲霉产菊粉酶条件的研究为了确立黑曲霉产菊粉酶条件的最优工艺参数,试验选取麸皮添加量、菊粉添加量、蛋白胨添加量、酵母膏添加量、发酵时间、温度、pH值、接种量等8个相关因素,首先通过Plackett-Burmen试验设计筛选出三个显著因子:麸皮添加量(P=0.027741)、发酵时间(P=0.029919)、pH值(P=0.012346)。然后通过Box-Behnken试验设计对三个显著因素进行响应面优化并建立和分析了各主要影响因子与黑曲霉产酶活力关系的数学模型。试验结果显示,回归方程p=0.0001﹤0.01,决定系数R~2为99.62%,说明所建模型与试验值的拟合度很好。黑曲霉产酶活力的优化工艺为麸皮添加量4.64%,发酵时间81.5h,pH值6.0。在此工艺参数下,菌种产酶活力达20.42U/mL。与未优化前相比,菌种的产酶活力从15.61 U/mL增加到20.42 U/mL ,提高了30.81%。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
第1章绪论  9-22
  1.1 菊芋概论  9-10
    1.1.1 菊芋的生态特征  9
    1.1.2 菊芋的深加工  9-10
  1.2 菊粉概论  10-15
    1.2.1 菊粉的理化性质  10-12
    1.2.2 菊粉的生理功能  12-13
    1.2.3 菊粉在食品加工中的应用  13-14
    1.2.4 菊粉的生产方法  14-15
  1.3 菊粉酶概论  15-18
    1.3.1 菊粉酶的分类  15-16
    1.3.2 菊粉酶的性质  16
    1.3.3 菊粉酶的纯化  16-17
    1.3.4 菊粉酶活的测定  17
    1.3.5 菊粉酶的应用  17-18
    1.3.6 菊粉酶的应用与研究所面临的困难  18
  1.4 超声强化提取技术  18-20
    1.4.1 超声强化提取的原理  18-19
    1.4.2 超声强化提取在食品工业中的应用  19-20
  1.5 立题意义和研究内容  20-22
    1.5.1 立题意义  20
    1.5.2 研究的主要内容  20-22
第2章超声强化提取菊芋中菊粉的研究  22-39
  2.1 前言  22
  2.2 材料  22-23
    2.2.1 原料  22
    2.2.2 试剂  22-23
    2.2.3 仪器  23
  2.3 试验方法  23-26
    2.3.1 常规热水提取菊粉方法  23
    2.3.2 超声提取菊粉方法  23
    2.3.3 超声提取菊粉单因素试验  23-24
    2.3.4 超声提取菊粉的响应面的优化  24
    2.3.5 菊粉提取率的计算  24-26
  2.4 结果与分析  26-38
    2.4.1 总糖标准曲线  26
    2.4.2 还原糖标准曲线  26-27
    2.4.3 热水浸提菊粉单因素试验结果  27-30
    2.4.4 热水提取菊粉的正交试验结果分析  30-31
    2.4.5 超声提取菊粉单因素试验结果  31-33
    2.4.6 响应面分析法优化超声提取菊粉工艺  33-38
  2.5 小结  38-39
第3章产菊粉酶菌株的选育  39-47
  3.1 前言  39
  3.2 材料  39-40
    3.2.1 菌种来源  39
    3.2.2 菊粉  39
    3.2.3 培养基  39-40
    3.2.4 试剂  40
    3.2.5 仪器  40
  3.3 试验方法  40-42
    3.3.1 菌株的筛选  40-41
    3.3.2 还原糖的测定  41
    3.3.3 菊粉酶活的测定  41-42
    3.3.4 菌株的鉴定  42
  3.4 结果与分析  42-46
    3.4.1 菌株初步筛选的结果  42
    3.4.2 菌株鉴定的结果  42-43
    3.4.3 菌株诱变的结果  43-46
  3.5 小结  46-47
第4章诱变黑曲霉菌株产菊粉酶条件的研究  47-59
  4.1 前言  47
  4.2 材料  47-48
    4.2.1 菌种  47
    4.2.2 菊粉  47
    4.2.3 培养基  47
    4.2.4 试剂  47-48
    4.2.5 仪器  48
  4.3 试验方法  48-50
    4.3.1 试验的工艺流程  48
    4.3.2 Plackett-Burman 试验设计  48-49
    4.3.3 显著因子的中心点试验  49
    4.3.4 黑曲霉产菊粉酶发酵条件的响应面优化  49
    4.3.5 菊粉酶活的测定  49-50
  4.4 结果与分析  50-58
    4.4.1 Plackett-Burman 试验设计筛选影响酶活显著因素的结果  50-51
    4.4.2 单因素试验寻求中心点的结果  51-53
    4.4.3 Box-Behnken 试验设计进一步优化菌种发酵产酶酶活的结果  53-58
    4.4.4 验证试验  58
  4.5 小结  58-59
第5章结论  59-60
参考文献  60-64
中英文缩略词表  64-65
致谢  65-66
攻读硕士学位期间的研究成果  66

产菊粉酶菌株的选育及其产酶条件的研究

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