不同碳源誘導粗壯脈紋胞菌CGMCC3088產(chǎn)纖維素酶酶學性質(zhì)的研究.pdf

1、采用本實驗室自行篩選的新型脈紋胞菌 CGMCC3088固態(tài)發(fā)酵豆渣72h,研究固態(tài)發(fā)酵物中纖維素酶的提取條件,通過單因素試驗發(fā)現(xiàn)提取時間、緩沖溶液 pH、緩沖溶液體積為影響纖維素酶提取的關鍵因素。再通過響應面實驗,確定了固態(tài)發(fā)酵物中提取纖維素酶的最優(yōu)條件為:檸檬酸緩沖溶液(0.1 M, pH5.2;1:10 w/v),200r/min震蕩提取30min,該提取條件下得到粗壯脈紋胞菌纖維素酶總酶活為1.702×10-2IU/mL。

2、　　利用江西本地產(chǎn)量較大的五種農(nóng)副產(chǎn)品啤酒糟、豆皮、豆渣、稻草、茶粕為單一碳源,采用粗壯脈紋胞菌固態(tài)發(fā)酵,探討不同碳源對粗壯脈紋胞菌發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶的高峰時間、酶系組分和酶活特性的差異。發(fā)現(xiàn),在啤酒糟培養(yǎng)基發(fā)酵48h時濾紙酶(FPA)活力最高,達1.017 U/g;在豆皮培養(yǎng)基發(fā)酵72h和60h時,外切酶(C1)和內(nèi)切酶(Cx)酶活力達到最高,分別達到7.156U/g和9.084U/g;在豆渣培養(yǎng)基發(fā)酵60h后,β-葡萄糖苷酶(βG)酶活

3、力達到最高,為1.85 U/g。啤酒糟培養(yǎng)基酶系組分中的 Cx酶活力較低,只有4.069U/g;茶粕和稻草培養(yǎng)基中各酶系組分活力一般,豆渣和豆皮培養(yǎng)基中 Cx、C1酶比例合理,兩種酶活之間平均相差不到一個酶活單位,FPA酶活力分別達到0.853U/g和0.921U/g。研究發(fā)現(xiàn):對纖維素含量較多而木質(zhì)素含量較少的農(nóng)副產(chǎn)品,例如豆皮培養(yǎng)基(纖維素37.77％,木質(zhì)素2.66%)粗壯脈紋胞菌生長較好,所產(chǎn)纖維素酶酶活性較高,并且根據(jù)五種基料

4、中纖維的降解結(jié)果,發(fā)現(xiàn)粗糙脈紋孢菌所產(chǎn)纖維素酶系對于纖維素的降解效率比對半纖維素和木質(zhì)素的降解效率要高。
　　采用 X-衍射儀和掃描隧道電子顯微鏡分別對未處理和已發(fā)酵的農(nóng)副產(chǎn)品進行結(jié)晶度和表面結(jié)構的檢測,以進一步驗證不同農(nóng)副產(chǎn)品對誘導粗壯脈紋胞菌產(chǎn)纖維素酶能力的差異。根據(jù) X-衍射圖譜,可以發(fā)現(xiàn):所有農(nóng)副產(chǎn)品在經(jīng)過發(fā)酵后,在纖維素結(jié)晶區(qū)的主吸收角度下,吸收強度都有所下降且無定形區(qū)的衍射峰都趨于平緩。經(jīng)計算得知啤酒糟、稻草、茶粕、豆

5、渣和豆皮中纖維素的結(jié)晶度(Segal method)分別為47.5、75、53.13、43.2和61.2,而經(jīng)粗壯脈紋胞菌固態(tài)發(fā)酵后,他們的結(jié)晶度明顯降低,分別為:42、60.5、41.18、36.67和43.28,對豆皮和茶粕中纖維結(jié)晶區(qū)的降解最明顯。電子顯微鏡圖顯示經(jīng)過48h發(fā)酵后豆皮發(fā)酵物表面呈現(xiàn)凹凸程度較大,72h后內(nèi)部纖維管鞘出現(xiàn)明顯斷裂,稻草發(fā)酵物表面結(jié)構較嚴密,發(fā)酵72h后僅出現(xiàn)部分螺紋狀凹陷,而其他實驗組均有不同程度的纖

6、維破裂情況。結(jié)合以上實驗現(xiàn)象,最終判斷豆皮作為單一碳源對于粗壯脈紋胞菌固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶的誘導效果最佳。
　　為了排除各農(nóng)副產(chǎn)品在發(fā)酵初始時,由于營養(yǎng)成分差異導致產(chǎn)酶結(jié)果變化,故選取兩種典型纖維素組分的農(nóng)副產(chǎn)品:稻草和豆皮,稻草半纖維素和木質(zhì)素較多而豆皮纖維素含量較多。在發(fā)酵起始階段向兩種基料中均加入2g葡萄糖和10g蛋白胨,纖維素酶產(chǎn)酶高峰期提前至48-60h,豆皮和稻草高營養(yǎng)培養(yǎng)基中C1酶活分別上升41.76%、60.38%,

7、Cx酶活上升68.06%、60.1%;但豆皮高營養(yǎng)培養(yǎng)基所產(chǎn)各纖維素酶組分的酶活力均比稻草高營養(yǎng)培養(yǎng)基高,無纖維素碳源對照組各纖維素酶組分活力均很低,說明在有充足營養(yǎng)成分滿足菌體生長的前提下,沒有纖維類碳源,粗壯脈紋胞菌同樣是無法高效產(chǎn)纖維素酶的,結(jié)合稻草和豆皮高營養(yǎng)組實驗,我們可以推斷纖維素是誘導粗壯脈紋胞菌產(chǎn)酶的直接誘導物。
　　本文采用粗壯脈紋胞菌分別與東方伊莎酵母、乳酸桿菌、里氏木霉、綠色木霉復配對茶粕進行固態(tài)發(fā)酵,探討粗

8、壯脈紋胞菌與不同種類微生物復配產(chǎn)纖維素酶的效果。發(fā)現(xiàn)粗壯脈紋胞菌和綠色木霉復合發(fā)酵后的 C1酶酶活力較粗壯脈紋胞菌單菌發(fā)酵提高了51.09%,粗壯脈紋胞菌和綠色木霉復合發(fā)酵其纖維素酶分泌的周期得到延長,96h時 C1酶和 Cx酶的活力分別達到16.668U/g和15.548U/g均超過同時期粗壯脈紋胞菌單菌發(fā)酵的酶活力11.045U/g和15.111U/g;粗壯脈紋胞菌復合里氏木霉、綠色木霉混合發(fā)酵組對茶粕粗纖維的最終降解率分別達到了6