产生淀粉酶系菌株的筛选及其混株发酵粗酶研究

收稿日期:2006-10-18 作者简介：刘军(1964-),男,陕西人,副教授,主要研究方向为微生物代谢调控和微生物清洁生产。 产生淀粉酶系菌株的筛选及其混株发酵粗酶研究 刘 军 1,2,朱文优 1 (1.四川理工学院生物 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 系,四川 自贡 643000;2.酿酒生物技术及应用四川省 重点实验室,四川 自贡 643000) 摘 要: 从6株霉菌中筛选出具有较强生淀粉分解能力的黑曲霉、米曲霉、宇佐美曲霉和少根 根霉,并进行混株发酵,试验结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,所得粗酶分解生淀粉能力显著提高。最低的D组提高 5.43%,最高的E组提高10.0%,而且菌株的种属会明显影响分解生淀粉的能力。 关键词: 微生物; 生淀粉酶系; 混株发酵; 粗酶 中图分类号:TS261.1;TQ920 文献标识码:A 文章编号:1001-9286(2006)12-0051-03 ScreeningofRawStarch-digestingEnzymeStrains& StudyontheMixStrainsFermentation LIUJun1,2andZHUWen-you1 (1.BioengineeringDepartment,SichuanUniversityofSciencesandEngineering,Zigong,Sichuan643000;2.LiquorMakingBiological TechnologyandApplicationofKeyLaboratoryofSichuanprovince,Zigong,Sichuan643000,China) Abstract:FourstrainsincludingAspergillusniger,Aspergillusoryzae,Aspergillususamii,andRhizopusarrhizus,which hadstrongrawstarch-digestingcapability,werescreenedfrom6Aspergillusstrains.Thenmixstrainsfermentationwere carriedout.Theexperimentalresultsindicatedthattherawstarch-digestingcapabilityoftheproducedcrudeenzymeim- provedevidently(Dgroupincreasedby5.43%(asthelowest),Egroupincreasedby10.0%(asthehighest)).Besides,the strainspecieswouldinfluencerawstarch-digestingcapabilitymarkedly. Keywords:microbe;rawstarch-digestingenzyme;mixstrainsfermentation;crudeenzyme 生淀粉酶系能将未经蒸煮糊化的生淀粉直接转化 成葡萄糖等可发酵性糖供微生物生长与代谢,它比传统 的高温蒸煮糖化节约25%～30%的能耗[1]。因此,在生 料酒精发酵、酿酒、酿造调味品以及饲料蛋白生产等领 域有着巨大的应用价值。但由于分解生淀粉所需的 酶———生淀粉酶活力低,达不到工业化生产的要求,限 制了生料发酵技术的推广与应用。如何提高生淀粉酶系 的活力一直是生料发酵技术的难题,长期以来人们都只 把产生淀粉酶系活力较高的单菌株的选育作为研究方 向,而缺乏对多菌株混株发酵粗酶的研究。不同的微生 物,其酶系不同,产生的具有相同功能的酶的多少及特 性也不同。多种微生物混株发酵,可以使其酶系更加全 面,相同功能而不同特性的酶联合作用可以提高其活 力。 本研究拟从工业发酵常用的6种糖化曲菌株中,筛 选出具有较强生淀粉分解能力的菌株,并进行混株发酵 粗酶试验。 1 材料与 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 1.1 菌株 黑曲霉、米曲霉、宇佐美曲霉、少根根霉、爪哇根霉、 泡盛曲霉等 6种菌株均由酿酒生物技术及应用四川省 重点实验室提供。 1.2 培养基 斜面培养基:PDA培养基。 产酶固体发酵培养基:麸皮∶水=1∶1.3,0.1MPa灭 菌30min。 1.3 粗酶制备 向产酶固态发酵培养基中接入3～4环菌株,然后 放入30℃恒温培养箱中培养72h,培养期间每隔24h 翻动一次。培养好后备用。 1.4 粗酶活力的测定 酿酒科技 2006年第12期(总第150期)·LIQUOR-MAKINGSCIENCE&TECHNOLOGY 2006No.12(Tol.150) 51 酿酒科技 2006年第12期(总第150期)·LIQUOR-MAKINGSCIENCE&TECHNOLOGY 2006No.12(Tol.150) 图2 6株菌株糖化酶活力的比较 α-淀粉酶活力测定参照文献[2]。 糖化酶酶活力的测定文献[3]。 1.5 粗酶分解生淀粉能力测定 选取未经热处理的麸皮作为生淀粉底物。取生麸皮 30g,含水粗酶 3g,自来水 39mL(即麸皮∶水=1∶1.3), 搅拌均匀后,取少许样品进行粗淀粉的测定(起始值), 其余装入250mL锥形瓶中,置于40℃恒温箱中保温酶 解一定时间后,取样进行粗淀粉含量的测定(终了值)。 1.6 淀粉含量测定 淀粉含量测定参照文献[3]。 1.7 还原糖含量测定[3] 采用DNS法。 2 结果与分析 2.1 产生淀粉酶系菌株的筛选 根据文献报道,具有降解生淀粉能力菌株粗酶的联 合作用能显著提高分解生淀粉的能力[3]。因此,我们在筛 选产生淀粉酶的菌株时,依据单一菌株培养所得粗酶的 α-淀粉酶活力、糖化酶活力和分解生淀粉的能力,筛选 出了黑曲霉、米曲霉、宇佐美曲霉、少根根霉4株菌株。 2.1.1 6株菌株α-淀粉酶活力的比较 6株菌株分别培养所得粗酶,其α-淀粉酶活力比较 见图1。 由图1可知,各菌株的α-淀粉酶活力强弱依次为: 米曲霉>宇佐美曲霉>少根根霉>黑曲霉>泡盛曲 霉>爪哇根霉。其中米曲霉、宇佐美曲霉、少根根霉和黑 曲霉的α-淀粉酶酶活较高,且明显高于泡盛曲霉和爪 哇根霉。 2.1.2 6株菌株糖化酶活力的比较 6株菌株分别培养所得粗酶,其糖化酶活力见图2。 由图 2可知,糖化酶活力强弱依次为:宇佐美曲 霉>米曲霉>黑曲霉>少根根霉>泡盛曲霉>爪哇根 霉。其中宇佐美曲霉、米曲霉、黑曲霉和少根根霉的糖化 酶活力较高,且明显高于泡盛曲霉和爪哇根霉。 2.1.3 单一菌株粗酶分解生淀粉能力的比较 6株单一菌株粗酶作用生麸皮后,其淀粉含量及淀 粉降解率变化见表1及图3。 由表1和图3可知,生麸皮在 40℃恒温箱中经 6 株单一菌株粗酶分别作用30h后,其淀粉含量均有不 同程度的下降,说明 6株霉菌均具有分解生淀粉的能 力。其分解生淀粉能力的强弱依次为:黑曲霉>米曲 霉>宇佐美曲霉>少根根霉>泡盛曲霉>爪哇根霉。 各菌株经过72h的培养后所得粗酶,其营养物质 已经消耗殆尽,微生物早已进入衰亡期,活细胞数量少 且繁殖力差,但却积累了大量各种酶系的酶。霉菌的生 长温度一般在30℃左右,当把粗酶加入到生麸皮中并 在40℃下保温酶解时,粗酶中原本不多且已进入衰亡 期的各种微生物会迅速死亡。由此可知,生淀粉的分解 主要是由粗酶中的生淀粉酶完成的。 2.2 不同菌株混株发酵产生淀粉酶的比较 由米曲霉、黑曲霉、宇佐美曲霉和少根根霉 4种菌 株两两配合,组成A组(米曲霉+黑曲霉);B组(米曲霉 图1 6株菌株α-淀粉酶活力的比较 图3 6株菌株粗酶分解生淀粉能力的比较 ! "# $%&’()*+,-./012# !!" #$%&’()*+!!!! !"#$%& !"#!!!! !"#$%& !"#$ %&’($ )*+),$ )-+,.$ .+-/$ 012($ )3+/-$ ),+-4$ .+**$ 5’’($ .6+,*$ )-+4.$ /+3,$ 7892($ )3+3:$ )/+).$ -+*)$ ;2($ .6+6/$ )/+6.$ ,+6.$ <2($ )3+*,$ ):+-:$ ,+::$ 52 图4 各菌株复配后其粗酶分解生淀粉能力变化 +宇佐美曲霉);C组(米曲霉 +少根根霉);D组(黑曲 霉 +宇佐美曲霉);E组(黑曲霉 +少根根霉);F组(宇 佐美曲霉 +少根根霉)等 6种组合,组合中各菌株均以 1∶1接种,在30℃恒温发酵3d,得到混株发酵粗酶。 A,B,C,D,E,F各组所得粗酶在 40℃恒温箱中作 用生麸皮30h后,其淀粉含量及淀粉降解率变化见表2 和图4。 由表2和图4可知,生麸皮在40℃下经各组合粗 酶作用30h后,各组粗酶降解生淀粉的能力依次为:E 组>A组>D组>C组>B组>F组。从混株发酵前后 分解生淀粉的能力来看,各组均比组内分解生淀粉能力 最高的单一菌株有明显提高:A组提高 7.69%;B组提 高8.09%;C组提高8.99%;D组提高5.43%;E组提高 10.0%;F组提高9.81%。 从实验结果可以看出,曲霉与根霉混株发酵,其分 解生淀粉能力的提高明显高于曲霉之间的复配。 3 结论 3.1 从工业上常用作糖化曲种的6株霉菌中,根据α- 淀粉酶活力、糖化酶活力和分解生淀粉能力的高低,筛 选出了黑曲霉、米曲霉、宇佐美曲霉、少根根霉4株能力 较强的菌株。 3.2 对黑曲霉、米曲霉、宇佐美曲霉和少根根霉 4株菌 株进行混株发酵粗酶试验,结果表明,分解生淀粉能力 得到显著提高。最低的D组提高5.43%,最高的E组提 高10.0%,而且菌株的种属会明显影响分解生淀粉的能 力。 参考文献: [1] 王涛.米香型白酒生料酿酒工艺[J].酿酒科技,2000,(4): 43-44. [2] 上海市酿造科学研究所.发酵调味品生产技术(第二版)[M]. 北京:中国轻工业出版社,1999. [3] 天津轻工业学院,大连轻工业学院,无锡轻工业学院,等.工 业发酵分析[M].北京:轻工业出版社,1980. [4] 姚卫蓉,姚惠源.复合淀粉酶酶解生淀粉机理探讨[J].工业微 生物,2005,(12):15-18. ! "##$%&’()*+,-./01234567# !"! "#$%!&’()*!!!! !"#$ !"#$%!!!! !"#$! "#$%&! ’()*+! $%&! , -! ./012! 32045! 6071! 2.0/3! 8 -! ./026! 32097! 6063! 2.019! : -! ./093! 32052! 6094! 2.091! ; -! ./03.! 32026! 6096! 2206/! < -! ./062! 32077! 90/4! 2102.! = -! ./093! 32017! 90.6! 270/6! 刘 军,朱文优·产生淀粉酶系菌株的筛选及其混株发酵粗酶研究 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 酒精行业循环经济现场经验交流会暨2006年 全国酒精工业年会在南阳召开 本刊讯:酒精行业循环经济现场经验交流会暨 2006年全国酒精工业年会于 2006年 10月 25至 26日在河南南阳召开,此次会议召 开的目的是:总结推广天冠集团先进经验;推动循环经济在酒精行业的发展;探讨落实国家有关循环经济等方面的政策;研究酒精行业今 后的发展方向,全面推进酒精行业健康有序的发展。 天冠集团作为酒精行业的排头兵,目前已形成了 50万千升燃料乙醇的生产能力,并在纤维乙醇、生物柴油、乙醇柴油等生物能源领 域取得了重大突破与进展,为我国开发与推广生物能源做出了突出贡献。近几年,该集团以绿色、循环、可持续发展为理念,致力于农产品 的精深加工和综合利用,努力实践循环经济模式,企业依据生态经营和可持续发展的理念,坚持实施清洁生产,不断强化综合开发和综合 利用,通过一系列“ 吃干榨净”对工业废料的利用,不仅开发出十多种副产品,而且使企业生产过程中的排放物实现资源化、减量化、无害 化处理,达到了产品增值和环保产品开发的双赢效果。实现了企业的可持续发展,成为酒精行业内唯一一家入选全国循环经济试点企业, 为我国酒精企业发展循环经济起到了良好示范带动作用。 中轻食品管理中心副主任、中国酿酒工业协会理事长王延才到会并作重要讲话。王延才回顾了 2006年酿酒行业前8个月的发展情 况,强调了在酒精行业中发展循环经济的必要性和重要性。他强调,发展循环经济是落实科学发展观的具体实践,是全面实现小康社会目 标的战略选择。我国人口多,资源相对不足,经济增长快,环境承载能力低,已经成为制约经济发展的瓶颈。循环经济是对传统经济发展观 念和模式的一次革命,它强调从源头减少消耗,有效利用资源、减少污染物排放,谋求以最小环境资源成本追求最大的社会经济效益。发 展循环经济是走新型工业化道路的一种重要途径。他说,酒精工业是一个原料消耗大、污染物产生量相对较高的行业。如不能有效治理和 利用,必将制约整个行业的健康发展。因此,酒精行业发展循环经济,对于行业的健康稳定持续发展,具有十分重要的意义。他希望酒精行 业的代表们能够通过此次循环经济交流会,学习天冠集团的先进经验,努力探索出一条符合酒精工业发展的循环经济之路,为行业的健 康发展做出新的贡献。 最后,与会代表一起参观了天冠30万千升燃料乙醇公司,对天冠集团的循环经济进行了现场讨论。(陈铁,李瑞) 53