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重组木聚糖酶的发酵及应用研究

作　者: 袁冬华
导　师: 陆健
学　校: 江南大学
专　业: 发酵工程
关键词: 木聚糖酶巴斯德毕赤酵母发酵分离纯化稳定性饲料酿酒
分类号: TQ925
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

木聚糖酶是木聚糖水解酶系中最主要的一种,可由许多微生物经液态发酵产生,在酿酒、饲料、食品、医药、制浆造纸和能源环保工业上具有广阔的应用前景。针对目前酿酒和饲料行业使用的微生物木聚糖酶产量低、稳定性不高的缺点,本文对重组毕赤酵母的产木聚糖酶条件、酶学性质及酶的应用进行了研究。采用单因素实验分析了重组毕赤酵母摇瓶发酵时种子液的种龄、接种量和生长相的初始pH、碳源、氮源及培养时间。利用Plackett-Burman实验设计对诱导相中10个因素进行筛选,通过方差分析得知影响木聚糖酶表达的主要因子为酵母膏、诱导pH和摇床转速,并采用Box-Behnken的响应面分析对其进行优化,优化后的酶活为262.8 U/mL。将优化好的摇瓶发酵条件应用于7 L发酵罐上实现了木聚糖酶的高密度表达,酶活为2054.9 U/mL。分别采用阴离子交换色谱和凝胶过滤层析对透析后的酶进行分离纯化,经SDS-PAGE验证得知部分纯化酶中含有两种蛋白质,分子量分别约为35 kDa和31 kDa,酶的比活为3071.71 U/mg,纯化倍数为6.79,回收率为30.2%。部分纯化酶的最适作用温度和pH分别为60℃和6;酶的酸碱稳定性和热稳定性都较好,在pH 4.0⁷.5的条件下保温1 h后相对酶活仍大于60%,80℃保温2 min后剩余酶活为52%;低浓度的Na+、Ca²⁺与高浓度的Fe²⁺、Mn²⁺和SDS对酶活有促进作用,K+、Cu²⁺和低浓度的Zn²⁺对酶活有抑制作用,EDTA对酶活几乎没有影响。酶促反应动力学参数分别为米氏常数K_m=20.07 mg/mL,最大反应速率V_max=714.29μmol/mL/min。将木聚糖酶用于全麦芽或以小麦芽和大米为辅料的麦汁糖化过程中,能明显加快麦汁过滤速度,降低PAX含量,提高浸出物和可溶性氮含量;在麦芽制造过程中添加粗酶,则能改善成品麦芽的品质。体外酶解实验发现,木聚糖酶能降低饲料原料大麦、小麦、麸皮和玉米中的总木聚糖含量,并能促进原料中粗蛋白的降解。

重组木聚糖酶的发酵及应用研究

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