超声对黑曲霉产菊粉酶的影响及作用机制

作     者：袁海丽 

作者单位：河南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗登林

授予年度：2011年

学科分类：081703[工学-生物化工] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0836[工学-生物工程] 082203[工学-发酵工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

主      题：超声 黑曲霉 发酵 菊粉酶 影响 机制 

摘      要：菊粉酶可通过一步法水解菊粉生产高纯度的低聚果糖和超高果糖浆。目前菊粉酶的生产主要通过微生物发酵法获得,但该方法菊粉酶产率低,未得到工业化推广。超声波技术作为一种物理手段,近年来在微生物发酵产酶方面表现出良好的效果。为了探索超声波对黑曲霉发酵产菊粉酶的影响,以提高产酶活力,论文以微波诱变后的黑曲霉菌种为研究对象,考察了超声处理时间、超声频率、超声处理时期对黑曲霉发酵产菊粉酶的影响,并从超声处理前后黑曲霉细胞形态、胞内蛋白质含量、发酵液粘度、发酵液pH值、发酵液电导率、微生物细胞死亡率等方面的变化,探讨了超声对黑曲霉发酵产菊粉酶的作用机制。主要结论如下: 1.超声对黑曲霉菌株产菊粉酶条件的影响 采用pH值测定法、菌丝干重法和吸光度法,确定了黑曲霉的发酵曲线为: 0-16 h为延滞期,16-88 h为对数增长期,88-112 h为稳定期,112 h之后为衰亡期。 以功率200 W,频率40 kHz的超声条件对产菊粉酶菌株进行处理,确定了合适的超声处理时间为4 h。 黑曲霉发酵培养18 h后用频率59 kHz、功率200 W的超声处理4 h,测得菊粉酶活力降低最大,达47.4 %;而发酵54 h后用频率40 kHz、功率200 W的超声处理4 h,测得菊粉酶活力提高最大,高达29.3 %。 分别用频率为40 kHz、59 kHz的超声处理黑曲霉,在延滞期及对数增长期的初级阶段(0-24 h),超声处理的负效应较大,各试验点菊粉酶活力均降低,而在对数增长期的中后期(30-88 h),所得菊粉酶活力均提高;在延滞期及对数增长期频率为59 kHz的超声处理对黑曲霉产菊粉酶的影响比频率为40 kHz的大,而在稳定期及衰亡期进行处理菊粉酶活力提高幅度不大或出现降低。 2.超声对黑曲霉产菊粉酶的作用机制 在超声对黑曲霉细胞形态影响方面,超声功率在200-500 W内,用200 W超声处理后黑曲霉细胞形态接近圆形,轮廓清晰,未见明显的细胞碎片,随着超声功率的增大,部分细胞出现不连续的轮廓线,细胞碎片增多;在超声对胞内蛋白质含量、发酵液粘度、发酵液pH值、发酵液电导率及细胞死亡率影响方面,当超声功率350 W时,随着超声功率的增强,超声对微生物的杀灭效应增强,胞内蛋白质合成受影响,导致黑曲霉细胞胞内蛋白的含量下降,发酵液粘度、电导率降低,pH值增大,细胞死亡率增大,超声作用抑制了黑曲霉细胞的生长。