1株产菊粉酶菌株的筛选、鉴定及发酵条件优化

筛选分离可以分解菊芋中菊糖的菌株。采用平板稀释法从土样中筛选出能够分解菊芋中菊糖的菌株,并从中得到1株酶活较高的真菌A-15,经菌落观察及采用18S rRNA基因测序鉴定,研究不同因素对菌株菊粉酶活力的影响。通过对分离得到的菌株形态观察及分子鉴定后,确定菌株A-15为黑曲霉(Aspergillus niger)。通过正交试验优化菌株A-15的发酵条件分析结果显示,菌株A-15产菊粉酶最优条件:最佳氮源为酵母膏,氮源量1.0%,氯化钠0.5%,磷酸氢二钾0.3%,菊芋汁定容,初始pH 6,培养温度30℃,摇瓶发酵6 d。结果表明菌株A-15具有很好地降解菊芋中菊糖的性能。     

一步法发酵菊芋生产乙醇

利用马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)YX01具有菊粉酶生产能力且乙醇发酵性能良好的特点,直接发酵菊粉生成乙醇.在摇瓶中考察了该菌株最适发酵温度,进而在2.5L发酵罐中考察了通气量和底物浓度的影响.实验结果表明:该菌株最适发酵温度为35℃;在通气量为50 mL/min和100 mL/min时菌体生长加快,发酵时间缩短,但在不通气条件下糖醇转化率明显提高;在菊粉浓度235 g/L时,发酵终点乙醇浓度达到92.2 g/L,乙醇对糖的得率为0.436,为理论值的85.5%.在此基础上,使用近海滩涂种植海水灌溉收获的菊芋为底物,以批式补料方式直接发酵菊芋干粉浓度为280 g/L的底物,发酵终点乙醇浓度为84.0 g/L,乙醇对糖的得率为0.405,为理论值的80.0%.这些研究工作,为以菊芋为原料的燃料乙醇技术开发奠定了基础.     

一步法发酵菊芋产乙醇菌种的筛选及产酶条件、酶学性质的研究

从腐烂的菊芋及实验室保存的菌种中,选育到一株发酵菊芋产乙醇的菌株克鲁维酵母Kluyveromyces marxianus Y1。利用正交实验法对克鲁维酵母产菊粉酶的培养基组成及培养条件进行优化,确定培养基组成（g/L）为：菊粉40,酵母粉4,蛋白胨4,尿素1;初始pH5．0,温度30℃,150r／min条件下培养达到最佳产酶效果（57U／mL）。该菌株所产菊粉酶的性质测定结果表明：以菊粉为底物,该菊粉酶最适反应温度为55℃,在60℃以下稳定性很好,高于60℃时酶迅速失活;最适pH为5．0,pH4．6—5．2范围内酶稳定性很好;该酶属于外切型菊粉酶,体积分数为8％的乙醇对酶活力基本没有影响。     

碳源对产紫青霉产菊粉酶的影响

试验不同碳源对产紫青霉菊粉酶生产情况的影响。结果表明,果糖、菊糖、菊芋浸汁作为碳源是菊粉酶生产较理想的诱导因子,但过量的果糖会产生阻遏。经菊糖作为主要碳源和唯一碳源筛选的菌株产酶能力可提高6－7倍。同时在发酵前期加入易利用的碳源培养菌体,后期利用菊糖诱导酶的产生,可使酶产量提高2倍。     

菊芋粕菊粉的酶法提取、组成及抗氧化活性研究

本研究拟应用酶法提取技术解决菊芋菊粉工业化生产中的废弃物——菊芋粕再利用程度低的问题,并评价菊芋粕菊粉的抗氧化活性功效。对菊芋粕菊粉的果胶酶酶法提取的最佳条件通过响应面法进行了优化,并对菊芋初次水提菊粉(primary water-extracted inulin,PWI)和二次酶提菊粉(secondary enzymatic-extracted inulin,SEI)的组成成分和抗氧化活性进行了比较分析。响应面法优化确定的菊芋粕菊粉最佳酶法提取条件为:pH4.5、提取温度50 ℃、酶底比7.5 U/g、提取时间2 h,该提取方法所得菊芋粕菊粉的得率为35.30%±0.85%,与传统热水浸提法相比菊粉得率提高38.16%。组成分析结果显示,SEI的总糖和菊粉含量均显著高于PWI( P <0.05)。在菊粉聚合度方面,PWI中蔗果三糖和蔗果四糖含量较高,而SEI中蔗果五糖、蔗果六糖及其以上聚合度菊粉的含量较高。此外,SEI的抗氧化活性优于PWI。因此,果胶酶辅助提取方法有望为菊芋粕菊粉的再利用难题提供新的解决思路。     

微生物菊粉酶的研究进展

菊粉酶（Inulinas．EC3.2.1.7）是B－2．1-D-果聚糖酶,可从果糖的非应原端逐个切下单个果糖（外切酶活性）,或在分子内部随机切断某个p－2.1糖着键（内切酶活性）［1］。菊粉酶主要来源于菊科植物和部分微生物,微生物菊粉酶主要来自霉菌、酵母菌和细菌。菊粉酶可水解天然果聚精一菊粉（Inulin）,利用菊粉酶一步水解菊粉制备高果糖浆具有工艺简单、原料价格低廉、转化率高、副产物少,不增加环境污染等优点,因而具有很大的开发应用潜力。菊粉是果糖的多聚物,富含于菊芋（He－lianthustuberosus）等多种菊科植物中,菊芋块茎主要成分…     

降解菊粉担子菌的分离鉴定及其酶的产生

从菊芋地的腐木上分离到一株在以菊粉为唯一碳源和能源的培养基上生长良好,具有较高菊粉酶活性的担子菌菌株,经鉴定为采绒革盖菌（Ｃｏｒｉｏｌｕｓｖｅｒｓｉｏｌｏｒ）。该菌的菊粉酶大部分是胞外酶,此酶对菊粉的专一性高,其Ｉ／Ｓ比值在发酵过程中不断变化。菊粉酶活性平行地随菌体生长而增加。该酶的合成受菊粉诱导,受果糖抑制。当果糖浓度大于２．７ｍｇ／ｍｌ时,菊粉酶活性为零。菌体的匀质化可使生长加快从而获得大量菊粉酶。     

鹰嘴豆孢克鲁维酵母利用菊芋原料同步糖化与发酵生产乙醇

菊芋含有大量的菊粉多糖,且种植简单、产量高,是极具开发价值的替代玉米等粮食作物生产燃料乙醇的原料。文中研究了鹰嘴豆孢克鲁维酵母Y179利用菊芋原料同步糖化与发酵生产乙醇。鹰嘴豆孢克鲁维酵母Y179具有高效分泌菊粉酶的能力,摇瓶试验显示Y179酵母能够利用完全由菊芋原料配制而成的培养基良好生长并发酵产生乙醇。通气及温度对乙醇产量影响明显,相对厌氧环境对Y179酵母发酵产乙醇具有促进作用,30℃发酵温度相对37℃和42℃更有利于乙醇产量提高。种子液培养时间及接种量对乙醇产量影响较小。在5 L发酵罐中以10%(V/V)量接入预培养36 h的Y179种子液,发酵液完全由菊芋干粉配制而成,总糖含量22%(W/V),30℃不通气,300 r/min搅拌,发酵144 h时,乙醇浓度达到12.3%(V/V),糖醇转化效率86.9%,糖利用率大于93.6%。初步研究结果显示鹰嘴豆孢克鲁维酵母Y179在利用菊芋原料生产乙醇方面具有良好应用前景。     

黑曲霉产菊粉酶菌株的选育及培养基优化

为获得高产菊粉酶的黑曲霉菌株,以Aspergillus niger YH-1为出发菌株,经过亚硝基胍(NTG)诱变,以高温高菊芋粉相结合的方式进行梯度驯化,选育出一株产菊粉酶菌株YH-3,并运用响应面实验方法对该菌株的培养基进行优化。确定了最佳培养基组成:菊芋粉25.2 g/L、豆饼粉40 g/L、蔗糖酯4.9 g/L、NaCl 5.5 g/L。发现内切菊粉酶活力(I)由60.9 U/mL提高到165.0 U/mL,比出发菌株提高了1.7倍。研究证明蔗糖酯对于黑曲霉YH-3发酵产菊粉酶是一种有效的促进剂。     

马克斯克鲁维酵母菌菊粉酶的异源表达及低聚果糖制备工艺优化

【目的】低聚果糖是新型的食品和保健品原料,具有广阔的市场需求。以菊粉酶水解菊粉制备低聚果糖的酶法工艺是先进的绿色制造。本研究旨在获得高产的菊粉酶菌株及以菊粉为原料酶法制备低聚果糖的优化工艺。【方法】采用基因工程手段克隆马克斯克鲁维酵母菌(Kluyveromyces marxianus)的菊粉酶基因,实现其在毕赤酵母中的高效表达;测定菊粉酶在不同p H、温度、金属离子和底物浓度等条件下的酶活变化趋势,获得最佳的反应参数;通过高效液相色谱法检测水解产物,获得不同酶量水解产物各组分分布。【结果】菊粉酶工程菌株在10 L发酵罐中的产菊粉酶活达1 570 U/m L、蛋白质含量为2.75 g/L发酵液;菊粉酶最适反应参数为:在体积为1 L的反应体系中,p H 5.0、反应温度50°C、含0.2 mmol/L Mg2+以及菊粉浓度为8%。在该条件下,酶量为10 U时菊粉被完全水解。水解产物中单糖和二糖含量仅为9.25%,而低聚果糖(C3-C8)含量为90.75%,且C3-C5低聚果糖含量高达72.92%。【结论】克隆了K.marxianus菊粉酶基因并实现了高效表达,获得了水解菊粉制备低聚果糖的最佳工艺条件。为菊粉酶的大量生产及低聚果糖的酶法制备奠定了良好的基础。