果胶酶高产菌株筛选发酵条件优化以及酶学性质的研究

论文摘要

果胶酶（Pectinase）是一类可以催化果胶有限水解的酶。本研究以腐烂的水果（苹果、梨、大枣）为试验材料,通过平板分离法筛选高产果胶酶菌株,利用单因素试验和正交试验对筛选出的菌株发酵条件进行优化,采用正交旋转组合设计试验对其所产果胶酶的酶学性质进行了研究,并与市售两种果胶酶Pectinex XXL、Pectinex 5XL进行苹果汁澄清效果的比较。研究结果如下:通过平板分离法筛选得到来自腐烂大枣的果胶酶高产菌株,经由分子鉴定为蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus。由单因素试验及正交试验得出菌株的最适发酵条件为:葡萄糖添加量1%,蛋白胨0.5%,吐温-60添加量0.3%,发酵培养基初始pH值4.5,发酵温度40℃。根据理论计算,在此发酵条件下菌株的产酶能力应达到10758u/mL。通过验证试验,得到其产酶能力为10692u/mL,两者相差不大。同时,发酵温度对菌株的产酶能力影响极显著,发酵培养基氮源及初始pH值对菌株产酶影响显著,而碳源和表面活性剂对菌株的产酶能力影响不显著。菌株复筛时的产酶能力为9632.5u/mL,经过发酵条件优化后的产酶能力为10692u/mL,提高了1059.5 u/mL。试验筛选菌株所产果胶酶的最适作用pH值为4.0,其pH稳定性在酸性范围内,最适温度为45℃,温度稳定性在中温范围内,即为酸性中温果胶酶。此外,K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+对该果胶酶有激活作用,其中Ca2+的激活作用尤为明显;而Ag+、Fe2+对果胶酶的活性有明显的抑制作用。建立果胶酶酶活与pH （X1）、温度（X2）、金属离子浓度（X3）三因子的数学回归模型: Y=117710.4+13770.4X1+15053.8X2+5604.03X3-5397.5X1X2+11580.1X1X3-12813.5X2X3+18871.5X12+114.0X22+17671.1X32通过与市售两种果胶酶Pectinex XXL、Pectinex 5XL进行苹果汁澄清效果的比较,试验筛选菌株所产果胶酶的最佳作用条件为:添加量1.4μL/mL、pH值4.0、酶解温度40℃、酶解时间80min。在此条件下处理后的苹果汁透光率达到91.2%。而经过市售成品果胶酶Pectinex XXL、Pectinex 5XL酶解澄清后的苹果汁透光率分别达到86.6%、89.2%。因此,试验所得果胶酶具有良好的应用效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词表
• 第一章 文献综述
• 1 果胶酶
• 1.1 果胶质
• 1.2 果胶酶的分类及作用机理
• 1.2.1 PG
• 1.2.2 PGL
• 1.2.3 PMGL
• 1.2.4 PE
• 2 果胶酶产生菌
• 3 果胶酶的分离纯化和酶学性质的研究
• 3.1 果胶酶的分离纯化
• 3.2 果胶酶酶学性质的研究
• 3.2.1 透明圈法
• 3.2.2 果胶酯酶测定方法
• 3.2.3 还原糖测定法
• 3.2.4 电泳转移胶膜法
• 3.2.5 果胶裂解酶活性分析法
• 4 果胶酶的应用
• 4.1 果汁果酒的澄清
• 4.2 果蔬汁的提取
• 4.3 水果和蔬菜的浸解、液化，生产单细胞果汁和菜汁
• 4.4 果实脱皮
• 4.5 木材防腐
• 4.6 麻类脱胶
• 4.7 棉织物精炼加工
• 第二章 果胶酶高产菌株筛选培养基优化以及酶学性质的研究
• 前言
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与仪器设备
• 1.1.1 试验材料
• 1.1.2 培养基
• 1.1.3 主要试剂
• 1.1.4 仪器设备
• 1.2 方法
• 1.2.1 菌种分离
• 1.2.3 酶学性质的研究
• 1.2.4 果汁澄清试验
• 2 结果与分析
• 2.1 菌种分离筛选
• 2.1.1 初筛结果
• 2.1.2 复筛结果
• 2.1.3 菌种形态观察
• 2.1.4 分子鉴定
• 2.2 菌种发酵条件优化结果
• 2.2.1 单因素试验结果
• 2.2.2 正交试验及验证试验结果
• 2.2.3 试验因子间交互作用分析
• 2.3 酶学性质的研究
• 2.3.1 果胶酶粗酶液的酶学性质测定
• 2.4 果胶酶的应用研究
• 2.4.1 苹果汁澄清的单因素试验
• 2.4.1.1 果胶酶添加量对苹果汁澄清效果的影响
• 2.4.1.2 温度对苹果汁澄清效果的影响
• 2.4.1.3 pH 值对苹果汁澄清效果的影响
• 2.4.1.4 酶解时间对苹果汁澄清效果的影响
• 2.4.2 苹果汁澄清的正交试验结果分析
• 3 讨论
• 3.1 果胶酶高产菌株的筛选
• 3.2 菌株发酵条件的优化
• 3.3 菌株所产果胶酶酶学特性
• 4 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介
• 导师简介