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苹果渣固态混菌发酵产复合酶的研究

作　者: 姜心
导　师: 陈伟
学　校: 山东农业大学
专　业: 农产品加工及贮藏工程
关键词: 苹果渣固态发酵纤维素酶木聚糖酶果胶酶复合酶混菌发酵酶学性质
分类号: S816
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

我国是世界上苹果产量最大的国家之一,其中大约20%用于果汁加工,可产苹果渣100万吨左右。目前,苹果渣除少量被用于燃料、肥料和深加工外,绝大部分被遗弃。不仅浪费了资源,还严重污染了环境。因此,苹果渣的开发与利用研究,已成为饲料资源开发的重要课题。本文主要研究了以苹果渣为原料经固态混菌发酵生产复合酶的可行性,并对发酵过程中纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶的酶活情况进行了分析,主要结果如下:1.苹果渣的主要成分果皮果肉占96.2%,果籽占3.1%,果梗占0.7%。苹果渣含无氮浸出物61.5%,总糖12.3%,粗脂肪6.2%,粗蛋白含量5.6%,还原糖11.4%,果糖0.5%,蔗糖0.5%,总酸0.52%,油酸31.8%,亚油酸33.5%,钠454.72 mg/kg,钾0.436%。2.三种酶活测定条件的优化对于果渣发酵产生的复合酶系中的纤维素酶,木聚糖酶,果胶酶三种酶活测定方法进行探索,对三种酶活性最佳测定波长进行扫描,DNS加量,酶液底物添加量,反应时间,反应温度,煮沸时间进行单因素分析,最终确定测定条件的各种参数:三种酶活的测定波长均选择480 nm,测定温度40oC,pH 5.0,底物和酶液加量各2 ml,空白样选择终止空白。测定纤维素酶底物浓度为10 g/l,酶促反应时间10 min;木聚糖底物浓度是10 g/l,反应时间15 min;果胶酶底物最佳浓度0.8 g/l,反应时间15 min。3.固态发酵培养基的确定发酵周期确定为48 h;料水比确定为1:1.2;从发酵第二天开始,每天补水1.0 ml,适时的补水对酶活提高有一定的作用。通过单因素试验和正交试验,考察了不同氮源对苹果渣固态发酵的影响,并确定了固体发酵苹果渣的培养基配方为:硫酸铵2.0%,磷酸氢二钾0.1%,尿素2.5%,果渣∶麸皮=4∶1。4.混合菌株的选择以10株真菌为出发菌株,利用固体平板上的初筛和固态发酵产酶测定的复筛,选出活性较高的几种菌。对筛选出的菌种,采用交叉划线的方法,观察确定菌种之间是否有拮抗作用。对没有拮抗作用的菌种进行混菌固态发酵,经过实验得到C-2,C-6和Asp-1混合菌为发酵的最佳菌株,混合后三种酶活整体得到了提高,较单菌的某一酶活性较高的单一性,混菌由于菌种之间的协同作用,达到了预期的混合效果。5.对筛选出来的三种菌混菌发酵条件优化,得到最佳活性配比采用正交试验对选出来的三菌株混合比例进行优化,发酵温度,装样量,接种#2菌种时间,接种#3菌种时间,接种#2量,接种#3量。试验得出结论:发酵温度30 oC;采用三角瓶容量250 ml;选择菌种#1,#2,#3同时接种,接种#1体积1 ml;接种#2体积2 ml;接种#3体积1 ml。6.对三种酶的酶活性质研究酶的最适温度:纤维素酶的最适反应温度为70oC,高于或低于这个温度酶活力均下降。木聚糖酶的最适温度是55 oC,果胶酶的最适温度是45 oC。酶的热稳定性:纤维素酶的热稳定性比较高,在60 oC作用30 min酶活仍保持在80%以上,再升高温度才看到明显的酶活下降;木聚糖酶在40 oC条件下相对稳定,酶活没有损失,50 oC时酶活损失较小,残余酶活为76.72%,至60 oC时残余酶活只剩下17.35%;果胶酶在50 oC时酶的稳定性最好,在30-60 oC之间酶活保持在70%以上。酶的最适pH值:纤维素酶最适pH值4.6,木聚糖酶和果胶酶的最适pH分别是4.4和5.0。在pH4.2-5.4范围内相对酶活在60%以上,说明实验室这三种酶为酸性酶,在酸性条件下不容易失活。酶的pH稳定性:果胶酶在pH 4-5的条件下比较稳定,酶活力基本没有损失,在pH 3-6范围内残存酶活在90%以上;木聚糖酶在pH4.5条件下相对稳定,酶活力基本没有损失,在pH 3.5-6.0范围内残余酶活保持在85%以上,超出这个范围,酶活力也没有较大损失。纤维素酶稳定性要比木聚糖酶更好,pH 3.0-8.0都没有较大损失,残余酶活都在90%以上。

全文目录

摘要  7-10
ABSTRACT  10-14
符号说明  14-15
1 引言  15-38
  1.1 固态发酵概述  15-16
  1.2 苹果渣的开发利用现状  16-19
    1.2.1 固态发酵生产酶制剂  17-18
    1.2.2 固态发酵生产蛋白饲料  18-19
  1.3 苹果渣的生物活性物质的作用  19-20
    1.3.1 降低胆固醇作用  19
    1.3.2 抗氧化作用  19-20
    1.3.3 降低能量, 减少蛋白质的吸收作用  20
  1.4 纤维素酶  20-24
    1.4.1 纤维素酶的研究现状  20-21
    1.4.2 纤维素酶的分类、作用机理  21-22
    1.4.3 在食品中的应用  22-24
    1.4.4 饲料工业中的应用  24
  1.5 木聚糖酶  24-29
    1.5.1 木聚糖的结构  24-25
    1.5.2 木聚糖酶的分类  25-26
    1.5.3 木聚糖酶催化反应的机理  26
    1.5.4 木聚糖酶在食品工业中的应用  26-28
    1.5.5 木聚糖酶在饲料工业中的应用  28-29
  1.6 果胶酶  29-31
    1.6.1 果胶酶的分类  29
    1.6.2 果胶酶催化反应机理  29-30
    1.6.3 果胶酶在食品中的应用  30-31
    1.6.4 果胶酶在饲料中的应用  31
  1.7 复合酶制剂  31-37
    1.7.1 复合酶制剂的研究进展  32
    1.7.2 复合酶制剂的分类  32-33
    1.7.3 复合酶制剂的功效及其作用机制  33-35
    1.7.4 影响复合酶作用效果的因素  35-36
    1.7.5 复合酶制剂在食品中的应用  36-37
  1.8 本研究的目的意义  37-38
2 材料与方法  38-44
  2.1 材料、试剂及培养基  38-39
    2.1.1 菌种  38
    2.1.2 试剂  38-39
    2.1.3 基础培养基  39
  2.2 测定方法  39-44
    2.2.1 纤维素酶活的测定方法  39-40
    2.2.2 木聚糖酶活的测定方法  40-42
    2.2.3 果胶酶活的测定方法  42-44
3 结果与分析  44-74
  3.1 苹果渣成分的分析  44
  3.2 三种酶活测定条件的优化  44-52
    3.2.1 三种酶活标准曲线  44
    3.2.2 测定波长的选择  44-47
    3.2.3 酶液稀释度对酶活力的影响  47
    3.2.4 底物和酶液加量  47-49
    3.2.5 空白样的选择  49-50
    3.2.6 酶促反应最适pH  50-51
    3.2.7 酶促反应时间  51-52
  3.3 复合酶学性质的研究  52-55
    3.3.1 温度对酶活的影响  52
    3.3.2 酶的热稳定性  52-53
    3.3.3 酶的最适pH 值  53-54
    3.3.4 酶的pH 稳定性  54-55
  3.4 固体发酵条件的确定  55-64
    3.4.1 发酵周期的确定  55
    3.4.2 含水量对酶活性的影响  55-58
    3.4.3 发酵培养基的确定  58-64
  3.5 混菌发酵  64-74
    3.5.1 单菌基本产酶能力的测定  64-65
    3.5.2 混菌组合筛选  65-66
    3.5.3 三种菌混合发酵条件的优化  66-72
    3.5.4 正交试验结果的分析  72-74
4 讨论  74-76
  4.1 酶活测定条件中测定波长的确定  74
  4.2 酶液稀释倍数对于最终酶活结果的影响  74-75
  4.3 发酵过程中适时适量的补水  75-76
5 结论  76-78
参考文献  78-86
攻读学位期间发表论文情况  86-87
致谢  87

苹果渣固态混菌发酵产复合酶的研究

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