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β-葡萄糖苷酶是一种诱导酶,它可以由细菌、真菌和动植物产生,能够水解多种含β-葡萄糖苷键的小分子糖苷化合物,具有重要的工业应用价值。本文利用低能离子束注入技术对β-葡萄糖苷酶产生菌黑曲霉(Aspergillus niger)进行诱变选育,并研究了高产菌发酵优化、酶的分离纯化以及一些重要酶学特征。
首先研究了出发菌株--Aspergillus niger Au离子束诱变改造,比较了不同剂量下氮离子注入对突变率和存活率的影响,经过连续五轮离子束诱变选育,得到一株遗传稳定的突变株Au0847。对Au0847发酵培养基和发酵条件进行优化,确定了最佳发酵培养基组成(g/L)为:玉米芯粉50,麸皮40,硫酸铵6,酵母粉6,葡萄糖6,碳酸钙10。最佳发酵条件为:种龄12h,接种量10％,发酵温度33℃,发酵液起始pH值5.4,摇瓶装液量20％(v/v),摇床转速200rpm,发酵周期96h。在上述发酵条件下β-葡萄糖苷酶活力值达到50.88 IU/mL。
酶学性质是工业酶大规模生产和应用的基础。论文利用高产菌株Au0847液体发酵所得的粗酶液,以水杨素为底物初步研究了该β-葡萄糖苷酶的酶学性质。结果表明:该酶最适反应温度为62.5℃,最适反应pn值为4.4-4.8；其粗酶液在pH值介于4.0-6.4之间的缓冲液中保存24h,剩余酶活力维持在95％以上；粗酶液在温度低于50℃时保存1h,剩余酶活力维持在95％以上。Mn2+为该酶有效的金属离子激活剂,Fe2+、Ca2+对该酶也有一定的激活作用；Ba2+、Ni2+、Mg2+和EDTA对该酶有一定的抑制作用,Cu2+、Hg2+、Ag+和SDS对该酶有较强的抑制作用。该酶粗酶液水解水杨素的Vmax=0.145μmol/min/ml,Km=14.38mmol。初步实验表明,对于该酶的分离纯化而言,硫酸铵分级沉淀和阴离子交换层析技术行之有效。