1株產(chǎn)菊粉酶菌株的篩選及發(fā)酵條件優(yōu)化

聶山山 韓卓

摘 要：研究以透明圈法從菊芋根際土壤中篩選產(chǎn)菊粉酶菌株，通過初篩和復(fù)篩，篩選出1株產(chǎn)菊粉酶活力較高的菌株Z-4，經(jīng)菌落和顯微鏡觀察，初步鑒定為霉菌。通過正交試驗(yàn)優(yōu)化菌株Z-4的發(fā)酵條件，分析不同因素對(duì)該菌株產(chǎn)菊粉酶活力的影響，結(jié)果表明，菌株Z-4產(chǎn)菊粉酶的最優(yōu)條件為：以菊粉為唯一碳源，最佳氮源為酵母浸粉、添加量9g/L，培養(yǎng)溫度32℃，初始pH6.5，培養(yǎng)時(shí)間7d，此時(shí)菌株Z-4實(shí)際產(chǎn)酶活力達(dá)到15.62U/mL。

關(guān)鍵詞：菌株;菊粉酶;酶活;正交試驗(yàn)

中圖分類號(hào) TQ925文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2019）16-0029-04

Abstract：This study screened the inulinase-producing strain from the rhizosphere soil of Jerusalem artichoke with transparent circle method.A strain Z-4 with high enzyme activity was screened by primary and secondary screening by.A strain Z-4 initially identified as mold after colony morphology and microscopic observation.Analysis the effects of different single factors on the inulinase activity.The optimization of fermentation conditions for Z-4 strain by orthogonal experimental，The results show that the optimal condition was： inulin as the sole carbon source，The best nitrogen source was yeast extract、added amount 9g/L，culture temperature 32℃，initial pH6.5，culture time 6d，under this condition，the enzyme activity of Z-4 strain reached 15.62U/mL.

Key words：Strain;Inulinase;Enzyme activity;Orthogonal experimental

菊粉又稱為菊糖，其分子是由D-呋喃果糖經(jīng)β（1→2）糖苷鍵鏈接而成的線性直鏈多糖，果糖鏈的末端常帶有一個(gè)葡萄糖殘基，聚合度（DP）為2～60，其中平均聚合度DP≤9的菊粉又被稱為短鏈菊粉，從天然植物中提取的菊粉同時(shí)含有長鏈與短鏈[1]。菊粉主要存在于菊芋、大麗菊、菊苣等菊科植物當(dāng)中，如菊芋塊莖中菊糖含量可占其干重的70%以上[2]。菊粉作為一種相對(duì)廉價(jià)且豐富的生產(chǎn)果糖和低聚果糖的原材料，已被廣泛應(yīng)用于食品、藥品和保健品等領(lǐng)域[3]。

菊粉酶學(xué)名為β-2，1-D-果聚糖酶，是能夠水解β-2，1-D-果聚糖果糖苷鍵的一類水解酶[4]。根據(jù)其作用方式的不同，可分為外切型菊粉酶和內(nèi)切型菊粉酶2種。內(nèi)切菊粉酶可以隨機(jī)水解菊粉鏈內(nèi)部的糖苷鍵，主要產(chǎn)物是低聚果糖;外切菊粉酶作用于菊粉鏈的非還原性末端的糖苷鍵，逐一水解，主要產(chǎn)物為果糖[5]。低聚果糖具有改善腸道功能的作用，有利于腸道益生菌如雙歧桿菌和乳酸桿菌的生長，屬于優(yōu)質(zhì)的益生元。近年來，隨著國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于產(chǎn)菊粉酶微生物的深入研究，目前發(fā)現(xiàn)能產(chǎn)菊粉酶的微生物有很多種，包括絲狀真菌、酵母菌和細(xì)菌;且大部分工作主要集中在菌株的篩選和酶學(xué)性質(zhì)研究方面，篩選出來的野生菌株產(chǎn)酶活力普遍較低，無法滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需要。為此，本研究從菊芋根際土壤篩選獲得1株產(chǎn)菊粉酶菌株，經(jīng)初步鑒定為霉菌，對(duì)其發(fā)酵條件進(jìn)行了初步優(yōu)化，以期為菊粉酶的研究提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑 菊芋根際土壤：采于安徽省蚌埠市禹會(huì)區(qū)菊芋生長地，4℃冰箱保存。菊粉（90%）（上海源葉生物）;PDA培養(yǎng)基（杭州百思）;酵母浸粉（安琪酵母股份有限公司）;葡萄糖、氯化鈉、磷酸氫二鉀、蛋白胨、、磷酸二氫氨、氯化銨、硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鎂、瓊脂、3，5-二硝基水楊酸、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、苯酚（均為國藥集團(tuán)），試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備 BHC-1300ⅡA/B2超凈工作臺(tái)：蘇州凈化有限公司;HH-1數(shù)顯恒溫水鍋：金壇市杰瑞爾電器有限公司;ZWY-100H恒溫培養(yǎng)振蕩器：上海智城分析儀器制造有限公司;H4-20KR臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)：湖南可成儀器設(shè)備有限公司;YXQ-LS立式壓力蒸汽滅器：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司;101-型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;722紫外可見分光光度計(jì)：上海菁華科技儀器有限公司。

1.3 培養(yǎng)基 （1）初篩培養(yǎng)基：菊粉20g/L、酵母浸粉10g/L、NaCl 5g/L、NH4H2PO4 0.5g/L、MgSO4·7H2O 0.5g/L、FeSO4·7H2O 0.1g/L、瓊脂15g/L、pH自然、121MPa、滅菌20min;（2）復(fù)篩培養(yǎng)基：葡萄糖20g/L、蛋白胨5g/L、酵母浸粉10g/L、瓊脂15g/L、pH自然、121MPa、滅菌20min;（3）PDA培養(yǎng)基：馬鈴薯浸粉5g/L、葡萄糖20g/L、瓊脂14g/L、pH5.4～5.8、121MPa、滅菌20min;（4）發(fā)酵培養(yǎng)基：菊粉20g/L、酵母浸粉10g/L、NaCl 5g/L、K2HPO4 0.5g/L、MgSO4·7H2O 0.5g/L、FeSO4·7H2O 0.1g/L、pH自然、121MPa、滅菌20min。