论文部分内容阅读
随着环境污染和能源危机问题的加剧,寻找绿色、清洁、可再生的替代能源已迫在眉睫。生物质能源正是在这样的大背景下应运而生。木薯是生物乙醇发酵最理想的原料,而广西发展木薯为原料的生物乙醇具有得天独厚的优势。生淀粉酶是指一些在糊化温度下可以直接水解生淀粉颗粒的酶,主要包括生淀粉α-淀粉酶,β-淀粉酶和糖化酶。生淀粉糖化酶可以直接将生淀粉原料降解为葡萄糖,用于淀粉原料生产生物乙醇可以简化淀粉转化过程,可以降低淀粉原料因高温蒸煮糊化所消耗的大量的能量,同时降低淀粉转化工业的成本。筛选产高活力生淀粉糖化酶的菌株对于生淀粉糖化酶的工业化应用具有积极的意义。
以生木薯淀粉为唯一碳源的筛选培养基,从腐烂木薯渣中分离筛选产生淀粉酶的菌株,经初筛和复筛共得到25株细菌和7株真菌。从分离到的菌株中挑选出一株具有最高生淀粉酶活力(250U/mL)的真菌RSDF-7作为出发菌株用于下一步研究。根据菌株RSDF-7形态学和其基因组DNA的ITS(InternalTranscribedSpacer)序列分析,将该菌定为曲霉属真菌。高效液相色谱对粗酶液的酶解产物的检测结果发现,酶解产物中仅存在葡萄糖,表明菌株RSDF-7所产的生淀粉降解酶主要为糖化酶。扫描电镜观察结果发现,经RSDF-7粗酶液酶解后的生木薯粉颗粒破裂,形成空洞,说明RSDF-7粗酶液对生淀粉有较强的水解作用。Native-PAGE和SDS-PAGE的结果表明,RSDF-7发酵的粗酶液中有三种生淀粉酶,其中生淀粉糖化酶的大小约为92kDa。经培养条件和培养基初步优化后,菌株RSDF-7的生淀粉糖化酶活力由250U/mL提高到801U/mL,提高了约3.2倍,且其产酶高峰期和生物量最高峰期均产生了明显的滞后。
菌株RSDF-7的粗酶液对生木薯淀粉的最适作用温度50℃,最适作用pH为4.5,对生木薯淀粉的吸附力高达60%。该粗酶液的生淀粉降解酶活性具有低pH稳定性和高吸附率的特性。此外,菌株RSDF-7的粗酶液对多种不同来源的生淀粉底物均有水解效果,在以大米和玉米淀粉为底物时,其生淀粉分解活力比(RDA值,Rawstarch-digestingability)较高,分别为42%和40%。K+、Zn2+、Cu2+、Ca2+、Ni2+、Mn2+、Pb2+、EDTA阴离子对曲霉RSDF-7粗酶液的酶活力均有激活作用,而Fe2+和Mg2+对粗酶液酶活力有抑制作用。菌株RSDF-7粗酶液的底物特异性与RDA值具有正相关性。
曲霉RSDF-7粗酶液中主要为生淀粉糖化酶且其它杂蛋白较少,利于后续生淀粉酶的纯化。菌株RSDF-7的生淀粉糖化酶具有低pH稳定性和高吸附率的特性且对玉米和大米淀粉底物的底物特异性和RDA值均最高,故其在生淀粉转化工业上有广阔的应用前景。