高效产纤维素酶菌株ZJW-6发酵条件优化

来源:用户上传      作者: 唐蕊

　　摘要：在筛选出纤维素酶高产菌株的基础上，对纤维素酶高产菌株ＺＪＷ－６采用单因素试验进行不同条件下的液体发酵培养，使用ＤＮＳ法对发酵后的菌悬液进行酶活力测定从而获得其最优发酵条件。结果表明，菌株ＺＪＷ－６产纤维素酶的最优发酵条件是以蛋白胨＋（ＮＨ４）２ＳＯ４为氮源培养基，在３０ ℃、ｐＨ ６下振荡培养４８ ｈ。
　　关键词：纤维素分解菌；发酵条件；纤维素酶；酶活力
　　中图分类号：ＴＱ９２０．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０12）06－1232-02
　　
　　Research on the Optimum Fermentation Conditions of High-Yield Cellulolytic
　　Enzymes Strain ZJW-6
　　
　　ＴＡＮＧ Ｒｕｉ
　　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｘｉｎｇｔａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉｎｇｔａｉ ０５４００１， Ｈｅｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｙｉｅｌｄ ｃｅｌｌｕｌｏｌｙｔｉｃ ｅｎｚｙｍｅｓ ｓｔｒａｉｎ ＺＪＷ－６ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ｗａｓ ｃｕｌｔｕｒｅｄ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｉｑｕｉｄ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｅｎｚｙｍｅｓ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｂａｃｔｅｒｉａ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｕｓｉｎｇ ＤＮＳ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ＺＪＷ－６ ｗａｓ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ： ｐｅｐｔｏｎｅ ａｎｄ （ＮＨ４）２ＳＯ４ ａｓ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｏｕｒｃｅ， ｓｈａｋｉｎｇ ｆｏｒ ４８ｈ ａｔ ３０℃ ａｎｄ ｐＨ ６．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ－ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ； ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ； ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ； ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ
　　
　　纤维素酶是指能降解纤维素生成纤维素二糖和葡萄糖等小分子物质的一组酶的总称。随着人们对纤维素酶研究的深入，纤维素酶在食品、饲料、环境保护、能源和资源开发等各个领域中发挥着越来越大的作用，因而引起了全世界的关注，其研究也取得了很大进展。但是纤维素酶的生产仍然存在着酶活力低、生产周期长等问题，大大限制了其大规模工业化生产［１］。对高产纤维素酶菌株ＺＪＷ－６采用单因素试验法进行不同条件下的液体发酵培养，使用ＤＮＳ法对发酵后的菌悬液进行酶活力测定从而获得最优发酵条件，旨在为其工业化发酵生产打下基础。
　　１ 材料与方法
　　１．１ 材料
　　１．１．１ 菌种 菌种为邢台学院生物化学系微生物实验室筛选并保存的产纤维素酶菌株。
　　１．１．２ 培养基 液体培养基：羧甲基纤维素钠１０.0 ｇ／Ｌ，蛋白胨１０.0 ｇ／Ｌ，磷酸二氢钾１.0 ｇ／Ｌ，硫酸铵０．２ ｇ／Ｌ，氯化钠１０.0 ｇ／Ｌ，去离子水１ ０００ ｍＬ，ｐＨ ７.0［２］。
　　１．２ 方法
　　１．２．１ 待测酶液的制备 将各种不同培养条件下的单因素限制性的液体发酵菌悬液倒入离心管中，３ ０００ ｒ／ｍｉｎ离心１５ ｍｉｎ，取上清液作为待测粗酶液。
　　１．２．２ 纤维素酶活力的测定 参照文献［３］和文献［４］使用ＤＮＳ法测定酶活力。将在４０ ℃、ｐＨ ４．６条件下，１ ｍｉｎ分解羧甲基纤维素钠产生相当于１ μｇ同葡萄糖的还原糖量所需的酶量，规定为一个酶活力单位。
　　１．２．３ 发酵条件优化研究［５，６］ 分别取ＺＪＷ－６的菌悬液１ ｍＬ加入到含有等量培养基的试管中，在不同时间、不同培养方式、不同培养温度、不同初始ｐＨ的条件下培养，测其酶活力。
　　２ 结果与分析
　　２．１ 不同培养时间对纤维素酶活力的影响
　　菌株ＺＪＷ－６不同培养时间所产纤维素酶的活力见图１。从图１可以看出，在培养４８ ｈ以前酶活力显著提高，４８~７２ ｈ酶活力显著下降，在培养７２ ｈ以后酶活力虽有上升，但增幅较小，可见培养４８ ｈ为其最适发酵培养时间。
　　
　　２．２ 不同培养方式对纤维素酶活力的影响
　　菌株ＺＪＷ－６不同培养方式所产纤维素酶的活力测定结果见表１。从表１可以看出，静置培养４ ｄ酶活力为１１８ Ｕ／ｍＬ，振荡培养４ ｄ酶活力达１３８ Ｕ／ｍＬ，明显高于静置培养。可见振荡条件下培养对菌株ＺＪＷ－６产纤维素酶有利。
　　
　　２．３ 不同培养温度对纤维素酶活力的影响
　　菌株ＺＪＷ－６不同培养温度所产纤维素酶的活力测定结果见图２。从图２可以看出，在２６~２８ ℃条件下培养，酶活力有所提高，当达到３０ ℃时酶活力明显提高，到了３２ ℃时酶活力又显著降低，可见菌株ＺＪＷ－６产酶的最适培养温度为３０ ℃。
　　
　　２．４ 不同培养基初始ｐＨ对纤维素酶活力的影响
　　菌株ＺＪＷ－６在不同培养基初始ｐＨ条件下所产纤维素酶的活力测定结果见图３。从图３可以看出，在培养基初始ｐＨ由５变为６时酶活力显著提高，在培养基初始ｐＨ大于６以后酶活力又逐渐下降，表明培养基初始ｐＨ ６是其最适产酶ｐＨ。
　　
　　
　　３ 小结与讨论
　　综合试验中最适培养基和最优发酵条件的结果，得出菌株ＺＪＷ－６产纤维素酶的最优发酵条件为在蛋白胨+（NH4）2SO4的氮源培养基上，３０ ℃、培养基初始ｐＨ ６、振荡培养４８ ｈ。
　　试验充分说明了产纤维素酶菌株在不同的培养条件下产纤维素酶的能力明显不同，对其最优发酵条件进行研究很有必要。国内外对于产纤维素酶菌株发酵条件优化的研究比较少，迟乃玉等［７］对纤维素酶高产菌株９７－Ｂ最优发酵条件进行了研究，陈亮等［８］对低温纤维素酶菌株ＣＮＹ０８６进行了选育及发酵培养基的优化研究，徐长安等［４］筛选得到一株海洋芽孢杆菌Ｂ０９并对其进行了发酵条件优化研究。因为产纤维素酶菌株的产酶能力受多种因素的影响，因此不同的菌株，不同的培养条件，不同的培养基配方都还有很大的研究空间，需要进一步研究。
　　参考文献：
　　［１］ 武秀琴．纤维素酶及其应用［Ｊ］．微生物学杂志，２００９，２９（２）：８９－９２．
　　［２］ 崔 琰，陈红谩，尚宏丽，等．中性纤维素酶产生菌的筛选及其培养基的优化和酶学性质研究［Ｊ］．浙江农业科学，２００６（２）：２１４－２１７．
　　［３］ 杨 洁，阿力木，李福成．饲用纤维素酶活力测定方法的改进［Ｊ］．新疆大学学报（自然科学版），２００５，２２（３）：３２２－３２４．
　　［４］ 徐长安，罗秀针，张怡评，等．一株海洋芽孢杆菌Ｂ０９的筛选及其发酵条件优化研究［Ｊ］．海洋通报，２００９，２８（５）：７４－７８．
　　［５］ 黎海彬，李 琳，黄日波，等． 纤维素酶产生菌的筛选及产酶条件［Ｊ］．华南理工大学学报（自然科学版），２００３，３１（３）：４５－４８．
　　［６］ 张洪斌，陈贤东，胡雪琴，等．一株里氏木霉产纤维素酶发酵条件的研究［Ｊ］．食品科学，２００８，２９（１１）：３７５－３７８．
　　［７］ 迟乃玉，张庆芳，刘长江，等．纤维素酶高产菌株最适发酵条件的研究［Ｊ］．沈阳农业大学学报，２０００，３１（４）：３８０－３８２．
　　［８］ 陈 亮，迟乃玉，张庆芳，等．低温纤维素酶菌株ＣＮＹ０８６选育及发酵培养基的优化［Ｊ］．微生物学通报，２００９，３６（１０）：１５４７－１５５６．

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