黑曲霉S33（Aspergillus niger）产木聚糖酶的条件优化、酶的纯化及其应用研究

论文摘要

本论文以从土壤中筛选出的一株产木聚糖酶活力的菌株出发,对该菌株液体发酵产木聚糖酶的条件进行了优化,经蛋白质纯化后,研究了纯酶的酶学性质及其在馒头制作上的应用。主要研究结论如下：从土壤中分离筛选出产较高木聚糖酶的菌株S33,其发酵液木聚糖酶活力可达132 U/ml,经显微镜鉴定为黑曲霉（Aspergillus niger）。利用单因素试验法对该黑曲酶S33的液体产酶条件进行优化,结果显示该酶的最适碳源为3%玉米芯,最适氮源为0.5%尿素,在最适起始pH 5.0,45℃条件下培养4天产生木聚糖酶活力可高达398 U/ml,比酶活1206 U/mg。为国内报道的同类菌株用同类方法检测产木聚糖酶活力较高值。由于该菌能够利用廉价的玉米芯和尿素分别做为碳源和氮源进行发酵,并产生较高的木聚糖酶酶活,对比通常应用的木聚糖和有机氮,可以大幅度的降低成本,提高了未来工业化生产的可能性。该黑曲霉S33为一种适酸性的菌株,在pH 4.0～7.0条件下都可以产生较高的酶活。实验证实,此菌株确实具备一定的耐热培养性能,在50℃下产生的木聚糖酶酶活仍可达其最佳温度45℃下的82%。作为非嗜热真菌类的黑曲霉来说,具有较高的研究价值。用70%硫酸铵沉淀大量收集浓缩粗酶液后,经DEAE阴离子和Source S阳离子2步交换柱层析,黑曲霉S33达到了电泳纯（-54 kDa）。整个纯化过程,纯酶比酶活为4051.3 U/mg,纯化倍数为3.38,酶活回收率为12%。对纯酶的酶学性质分析表明,该木聚糖酶的最适pH为4.0,最适温度为65℃,在50℃以内及pH 4.0～8.0范围内稳定。热失活动力学分析显示该木聚糖酶在不同温度下的失活速率分别为：0.022（50℃）,0.087（60℃）,0.126（70℃）；失活反应活化能约为：114.32 kJ。在对馒头品质影响的研究表明,木聚糖酶的添加可以有效的提高馒头的体积,降低馒头的硬度,但对馒头芯水份的影响并不显著。适量的添加木聚糖酶还可以有效地提高馒头的总评分,阻碍馒头老化时硬度的劣化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略符号注释
• 第1章 绪论
• 1.1 木聚糖酶的研究概括
• 1.1.1 木聚糖的化学结构
• 1.1.2 木聚糖的微生物降解酶系
• 1.1.3 微生物木聚糖酶的特性
• 1.1.4 微生物木聚糖酶的蛋白质结构及其分类
• 1.2 木聚糖酶的应用前景
• 1.2.1 木聚糖酶在食品工业的应用
• 1.2.2 木聚糖酶在造纸工业的应用
• 1.2.3 木聚糖酶在饲料工业的应用
• 1.2.4 木聚糖酶的工业应用展望
• 1.3 本课题研究的内容、目的和意义
• 第2章 木聚糖酶产生菌的筛选及产酶条件优化
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 菌株
• 2.2.2 主要试剂及材料
• 2.2.3 主要设备及仪器
• 2.2.4 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 木聚糖酶产生菌株的筛选及鉴定
• 2.3.2 不同碳源对木聚糖酶产酶的影响
• 2.3.3 不同氮源对木聚糖酶产酶的影响
• 2.3.4 不同起始pH对产酶的影响
• 2.3.5 不同培养温度对产酶的影响
• 2.3.6 培养时间对产酶的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 木聚糖酶的纯化
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 主要试剂及材料
• 3.2.2 主要设备及仪器
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 弱阴离子交换层析DEAE
• 3.3.2 阳离子交换层析Source S
• 3.4 本章小结
• 第4章 木聚糖酶的酶学性质
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 主要试剂及材料
• 4.2.2 主要设备及仪器
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 最适反应pH及pH稳定性
• 4.3.2 最适反应温度及温度稳定性
• 4.3.3 酶的热失活动力学
• 4.4 本章小结
• 第5章 木聚糖酶对馒头品质的影响
• 5.1 引言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 主要试剂及材料
• 5.2.2 主要设备及仪器
• 5.2.3 实验方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 木聚糖酶对馒头体积的影响
• 5.3.2 木聚糖酶对馒头高度的影响
• 5.3.3 木聚糖酶对馒头硬度和弹性的影响
• 5.3.4 木聚糖酶对馒头水份的影响
• 5.3.5 木聚糖酶对馒头感官评分的影响
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献