影响黑曲霉产糖化酶和蛋白酶的主要营养因素

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14 6 中 国 矿 业 大 学 学 报 第 38 卷
收稿日期 : 2008205206 基金项目 : 国家高技术研究发展计划 (863) 项目 (2006AA102314) ;徐州市社会发展基金项目 (xz06063) 作者简介 : 肖 雷 (19752) ,男 ,江苏省徐州市人 ,博士研究生 ,从事微生物发酵和生物质能源利用方面的研究. E2mail : zlei4703 @163. co m Tel : 0516283591073
第 38 卷 第 1 期 中国矿业大学学报 Vol. 38 No. 1
2009 年 1 月 Jo urnal of China U niversity of Mining & Technology J an. 2009
了黑曲霉的生长. 综合以上产酶分析 ,用豆粕比较
合适.
选取培养基比例为麦麸 ∶豆粕 = 5 ∶5 ,4 ∶6 ,3
∶7 进行研究. 测定结果 (以干曲计) 见表 1.
表 1 不同培养基配比对黑曲霉产 糖化酶 、蛋白酶的影响
Table 1 Effect of different culture medium proportions
国矿业大学生物工程实验室保存. 11 2 实验材料
麦麸 (徐州沛县敬安) ,豆粕 (徐州铜山新区东 宝粮油有限公司) , 玉米蛋白 (鲁洲生物科技有限 公司) ,硫酸铜 、葡萄糖 (分析纯) 、醋酸钠 、可溶性淀 粉等试剂均为国产. 11 3 黑曲霉培养
培养方法 :将麦麸 、水 、豆粕按一定比例混合 → 蒸煮灭菌 →接种 →培养 →两次翻曲 →成曲 →检测.
01 05) ;对蛋白酶来说 ,豆粕作为氮源产蛋白酶活性
显著高于玉米蛋白 ( P < 01 05) ;培养基中选用玉米
蛋白的孢子收获量明显低于选用豆粕 ( P < 01 05) ,
主要是由于玉米蛋白的颗粒体积比豆粕小得多 ,用
玉米蛋白培养的曲料更加塌实 ,容易结成小块 ,小
块内部结合紧密 ,很难长曲 ;同时在培养中也影响
培养基的制备 :称取麦麸和豆粕按一定比例混 合 , 每瓶曲的基本培养基总重量为 20 g ,并加入一 定水量 ,保证物料和水的比例为 1 ∶11 2 ,灭菌备 用.
孢子悬浮液的制备 :将斜面试管加入一定量的 无菌水. 把孢子刮下 ,倒入无菌的三角烧瓶内 ,振荡 分散孢子 ,然后用无菌水调整孢子浓度到 51 0 ×l07 个/ mL ,备用.
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第 1 期 肖 雷等 : 影响黑曲霉产糖化酶和蛋白酶的主要营养因素
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生长和产物的合成. 所以选择合适的葡萄糖添加量 对于微生物的生长和产酶能力的提高都有很大的 意义.
选取麦麸 ∶豆粕 = 5 ∶5 的基本培养基 , 添加 一定浓度的葡萄糖. 测定结果 (以干曲计) 见图 3.
21 2 常用碳源对黑曲霉产糖化酶 、蛋白酶的影响 21 21 1 黑曲霉产糖化酶 、蛋白酶的过程研究
选取麦麸 ∶豆粕 = 5 ∶5 的基本培养基 ,葡萄 糖 、蔗糖 、淀粉等为黑曲霉制曲的碳源 ,每瓶曲的基 本培养基总重量为 20 g ,碳源添加量为 01 5 %. 测 定结果见图 2 (以干曲计) .
影响黑曲霉产糖化酶和蛋白酶的主要营养因素
肖 雷 , 冷云伟 , 陶秀祥 , 刘炯天 , 王璐璐
(中国矿业大学 化工学院 , 江苏 徐州 221116)
摘要 : 考察了培养基的配比 、部分简单碳源对黑曲霉 A S31 350 产糖化酶 、蛋白酶和孢子收获量 的影响. 结果表明 :在选择的 2 种有机氮源中 ,豆粕可被黑曲霉较好地利用. 在麸皮与豆粕的质量 比为 5 ∶5 ,30 ℃培养 72 h 时 ,糖化酶活力最高为 1 185 U/ g ,蛋白酶活力差异不显著. 在分别添 加葡萄糖 01 5 % ,蔗糖 01 75 %时 ,黑曲霉产糖化酶酶活力达到最高 ;对添加淀粉来说 ,随着淀粉浓 度的增高而糖化酶活力逐渐增大. 蛋白酶活力和孢子收获量与碳源的种类 、浓度以及菌体的生长 情况密切相关. 关键词 : 黑曲霉 ; 糖化酶 ; 蛋白酶 ; 营养成分 中图分类号 : TQ 925 文献标识码 : A 文章编号 :100021964 (2009) 0120144204
( School of Chemical Engineering and Technology , China U niversity of Mining & Technology , Xuzho u , Jiangsu 221116 , China)
Abstract : The effect s of so me medium co mpo nent s , including cult ure medium p roportio ns and several simple carbo n so urces , o n p rotease and glucoamylase activit y of aspergillus niger were investigated. The result s show t hat amo ng t wo kinds of organic nit rogen so urces soybean meal co uld be used efficiently by aspergillus niger , t he optimal co nditio ns of cult ure medium for en2 zyme secretio n was t he mass ratio of wheat bran and soybean meal of 5 ∶5 and t he glucoamy2 lase activit y of 1 185 U/ g , when t he cultivating co nditio n was 20 g medium in 250 mL flask and incubatio n temperat ure of 30 ℃for 72 ho urs. The p rotease activit y had no o bvio us difference amo ng t he t hree samples. The glucoamylase activit y was mo st when t he gluco se of 01 5 % and sucro se of 01 75 % were added in t he basic medium respectively. The glucoamylase activit y in2 creased wit h t he increasing of starch co ncent ratio n. The p rotease activit y and spore yield were clo sely correlated wit h t he kind , co ncent ratio n of carbo n so urces and growt h of aspergillus ni2 ger . Key words : aspergillus niger ; glucoamylase ; p rotease ; nut rient s
孢子收获量/ (109 个 ·g - 1)
81 06
81 90
121 83
由表 1 可见 ,第 1 组糖化酶活力显著高于第 2 组和第 3 组 ( P < 01 05) ,而第 3 组氮源过多 ,蛋白 酶活力低[11] ,但差异不显著 ( P > 01 05) . 第 3 组的 孢子收获量要明显高与前两组 ( P < 01 05) ,说明碳 源偏少 ,氮源过多有利于孢子的产生 ,但不利于酶 活力的提高 ;对比 1 ,2 两组 ,第 1 组的糖化酶活力 比第 2 组高 20 % ,而蛋白酶活力和孢子收获量差 异不大 ,因此确定最适的培养基配比为第 1 组 ,即 麦麸 :豆粕为 5 ∶5.
黑曲霉作为曲中一种重要的微生物 ,能产生多 种高活性的酶系 ,并且也是一种安全菌被广泛应用 在食品 、医药 、饲料等行业[123] . 同时黑曲霉能在较
高的温度和较低的 p H 值下糖化 ,糖化速度快 ,这 样也可减少杂菌感染的危险性 ,被广泛使用于液体 或固体发酵生产中[4] . 因此 ,研究影响黑曲霉产酶
的营养因素对于提高原料利用率和产品的品质有 着重要的意义. 本实验以黑曲霉 (A S31 350) 作为发 酵菌株 ,通过不同营养因子的选取来确定黑曲霉固 体发酵的产酶条件[527] ,得出碳源和氮源对黑曲霉 产酶的影响 ,为多酶体系的建立和这些酶的高效应 用提供理论和实践依据.
1 材料与方法
11 1 菌 种 黑曲霉 ( A spergillus niger) 31 350 菌株 ,由中
图 1 玉米蛋白和豆粕对菌体产酶的影响 Fig. 1 Effect of co rn gluten mealand soybean meal
o n enzyme activity p roduced by aspergillus niger
从图 1 可以看出 ,选用玉米蛋白和豆粕作为有
机氮源时黑曲霉的糖化酶活性差异不显著 ( P >
Effect s of Main Nut rient s o n Glucoamylase and Protease Activit y Produced by Aspergillus Niger
XIAO Lei , L EN G Yun2wei , TAO Xiu2xiang , L IU J io ng2tian , WAN G L u2lu
糖化酶活力测定参见文献 [ 8 ] ,斐林试剂快速 法.
蛋白酶活力测定参见文献[ 9 ] ,甲醛法测定. 孢子数测定 : 采用血球板计数法.
2 结果与讨论
21 1 培养基配比对黑曲霉产糖化酶 、蛋白酶的影 响
玉米蛋白作为玉米淀粉加工工厂的副产物 ,其
蛋白质含量达到 60 %以上 ,可以使用玉米蛋白作 为黑曲霉培养的氮源物质[10] . 通过添加豆粕或玉 米蛋白 ,研究不同有机氮源对黑曲霉产糖化酶 、蛋 白酶和孢子收获量的影响 (见图 1) . 实验组号第 1 组为麦麸 ∶豆粕 = 4 ∶6 ;第 2 组为麦麸 ∶豆粕 = 3 ∶7 ;第 3 组为麦麸 ∶玉米蛋白 = 4 ∶6 ;第 4 组为麦 麸 ∶玉米蛋白 = 3 ∶7.
接种 :待熟料冷却后 ,在无菌条件下将制备好 的孢子悬浮液以 10 %的接种量接种到固体培养基 中.
恒温培养 :将三角瓶放置于 30 ℃水浴恒温培 养箱中培养 3 d ,并进行定时观察. 在曲培养到 8～ 12 h 时菌丝开始生长 ,容易出现结块现象 ,要进行 第 1 次翻曲. 继续培养 4～8 h 后又要进行第 2 次 翻曲. 11 4 分析方法
on enzyme activity produced by aspergillus niger
项目
5 ∶5
4 ∶6
3 源自文库7
(第 1 组) (第 2 组) (第 3 组)
糖化酶活力/ ( U ×100 ·g - 1) 111 85
91 86
81 36
蛋白酶活力/ ( U ×10 ·g - 1)
211 779 221 581 201 370