黑曲霉液体发酵产木聚糖酶的研究

·8·

山东化工

SHANDONGCHEMICALINDUSTRY

2011年第40卷

黑曲霉液体发酵产木聚糖酶的研究

吕世锋，任建伟，张

满，杨付伟，阎振丽

（河南天冠企业集团有限公司，河南南阳473000）

摘要：通过单因素实验及响应面方法对黑曲霉菌株产木聚糖酶发酵条件进行了研究，结果表明：当培养基为麸皮40g/L，（NH4）

2

SO44g/L，KH2PO43g/L，MgSO40．8g/L，吐温801g/L；初始pH值5．0，接种量8．0%，培养温度30℃；此条件下发酵木聚糖

酶酶活达1456．27IU/mL。

关键词：黑曲霉；木聚糖酶；酶活力；培养基；发酵条件；响应面中图分类号：TS201．3

文献标识码：A

文章编号：1008－021X（2011）09－0008－05

StudyonAspergillusNigerProducingXylanaseinSubmergedFermentation

LVShi－feng，RENJian－wei，ZHANGMan，YANGFu－wei，YANZhen－li

（HenanTianguanGroupCo．，Ltd．，Nanyang473000，China）

Abstract：Thefermentationconditionsofaspergillusnigerproducingxylanasewerestudiedbysinglefacterexperimentandresponsesurfacemethod．Theresultswereasfollows：bran40g/L，（NH4）2SO44g/L，KH2PO44g/L，MgSO40．8g/L，Tween801g/L，initialpHvalue5．0，inoculationvolume8．0%，temperature30℃，undertheseconditions，theactivityofxylanasewasreached1456．27IU/mL．Keywords：aspergillusniger；xylanase；enzymeactivity；culturemedium；fermentationcondition；responsesurface

半纤维素是异质多糖，其在农作物秸秆中的含

［1］

量仅次于纤维素，占细胞干重的15%～35%，木

［2］

聚糖是半纤维素中最丰富的一类。木聚糖酶是

4木糖苷键的酶系，一类降解木聚糖分子中β－1，

可降解木聚糖为寡木聚糖、木糖和少量其他单［3］糖，对分解与开发半纤维素有着重要作用。据统计，在全球工业上常用的16种酶制剂所占市场份额

［4］

中，木聚糖酶排名第7位，已广泛应用于饲料、造纸、食品等工业以及生物质转化生产液体燃料领域。木聚糖酶对开发可再生资源和保护生态环境具有重

［5］

要的应用前景。以往我们对黑曲霉固体发酵生

［6－7］

，产木聚糖酶研究较多但固体发酵水平不稳定，

不适于大规模生产。本文通过单因素实验及响应面方法对黑曲霉菌株液体发酵产木聚糖酶的培养基及发酵条件进行优化，为木聚糖酶的大规模生产提供参考依据。1材料与方法1．1材料

收稿日期：2011－07－22

基金项目：国家科技支撑计划项目（2007BAD66B01）

E－mail：xianweisumei@126．com。作者简介：吕世锋（1977—），助工，从事微生物酶制剂研究与开发，

1．1．1

菌种

黑曲霉（Aspergillusniger）。1．1．2培养基

斜面培养基：PDA培养基（马铃薯培养基）。种子培养基：100g/L的麸皮汁培养基。

（NH4）2SO4基础产酶培养基：麸皮30g/L，

2．5g/L，KH2PO43g/L，MgSO4·7H2O0．8g/L。1．1．3试剂

桦木木聚糖（sigma），柠檬酸，柠檬酸三钠，（NH4）2SO4，KH2PO4，MgSO4·7H2O（除非特别说明，实验用化学试剂均为分析纯），玉米芯，麸皮，玉米皮，玉米秸秆均为粉碎后过300μm孔径筛。1．1．4仪器

SHA－C恒温振荡器（国华企业集团），LDZX－50B立式电热压力蒸汽灭菌锅（上海悦丰仪器仪表

DELTA320pH计（梅特勒·托利多），有限公司），

TDL－5C离心机（菲恰尔）。摇床（上海智诚），

1．2方法

1．2．1

酶活检测方法

5000r/min低速离心，取适量发酵液，适当稀1．2%sigma桦木木聚糖为释，以木糖曲线为标准，pH值4．8、50℃下反应30min，用DNS法检底物，

测，得到酶活。50℃条件下，酶活单位（IU）：pH值4．8、每分钟降解底物生成1μmol木糖所需的酶量。

的影响。

1．2．3响应面方法实验设计

采用Minitab软件进行实验设计，运用Box－Benhnken设计对产酶的关键营养因子和重要发酵条件进行进一步研究，以获得产酶的最佳培养基和最适培养条件。22．1

结果与分析

碳源对酶活力的影响

1．2．2单因素实验

分别改变其中的保持培养基中其他成分不变，

碳源、氮源和添加表面活性剂，经发酵培养后测木聚糖酶酶活力，筛选出影响产酶的关键营养因子。保持培养基成分不变，初始pH值、接种量、培养温度这三个重要发酵条件按不同梯度设置，考察对产酶

比较不同碳源对产保持培养基其他组分不变，

酶的影响。分别以麸皮、玉米芯、玉米皮、玉米秸秆和微晶纤维素为碳源，都在40g/L的浓度下比较各碳源对产酶的影响，结果见图1

。

图1碳源对木聚糖酶活力的影响

由图1可以看出，以麸皮作为碳源，酶活力最

高，其次为玉米皮、玉米芯、玉米秸秆和微晶纤维素。这是因为木聚糖酶属于诱导酶类，其生物合成受到诱导调节控制，碳源通常是酶合成的诱导物质，不同的碳源对黑曲霉合成木聚糖酶的诱导能力不同

［8］

2．2氮源对酶活力的影响

保持培养基其他组分不变，比较不同氮源对产

酶的影响。分别以酵母粉、蛋白胨、豆饼粉，（NH4）2SO4，NH4NO3，都在4g/L的浓度下比较各氮源对产酶的影响，结果见图2

。

。

图2氮源对木聚糖酶活力的影响

由图2可以看出，以（NH4）2SO4作为氮源，酶活力最高，其次为NH4NO3、蛋白胨、酵母粉、豆饼NH4NO3是无机氮源，粉，这是因为（NH4）2SO4、可

［9］以迅速为菌丝利用。

2．3表面活性剂对酶活力的影响

保持培养基其他组分不变，考察添加表面活性

1g/L聚剂对产酶的影响。分别添加1g/L吐温80、1g/L十二烷基磺酸钠，乙二醇4000、考察表面活性

结果见图3

。剂对产酶的影响，

图3表面活性剂对木聚糖酶活力的影响

由图3可以看出，添加表面活性剂1g/L温80，

1g/L十二酶活力最高，其次为1g/L聚乙二醇4000、烷基磺酸钠和空白。这是因为木聚糖酶是一种胞外

酶，添加表面活性剂可以改变细胞膜的通透性，增加细胞内酶的分泌，同时，表面活性剂有利于降低酶和

减少酶在底物上的无效吸附，从而促底物的亲和力，进酶的合成

［10］

2．4

初始pH值对酶活力的影响

调整培养基的初始pH值培养基的组成不变，

4．5，5．0，5．5，6．0，分别为4．0，考察初始pH值对产酶的影响，结果如图4。培养基的初始pH值5．0

时，酶活较高，初始pH值过高或过低不利于产酶。这是因为酸碱度不仅影响菌丝的生长，更能影响酶

［11］

与底物的结合，从而影响酶促反应速度。

。

图4初始pH值对木聚糖酶活力的影响

2．5接种量对酶活力的影响

培养基的组成和其他条件不变，分别以体积比

4．0%，6．0%，8．0%，10．0%，12．0%接种量考察接种量对产酶的影响，结果如图5。8．0%的接种量酶

活较高，在较低接种量时，酶活力随接种量的增加而

增加，但接种量为8．0%时酶活达到最大值，然后随着接种量的增加，酶活力呈下降趋势。

图5接种量对木聚糖酶活力的影响

2．6培养温度对酶活力的影响

培养基的组成和其他条件不变，设置温度梯度

25，27，29，31，33 …… 此处隐藏：5663字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……