葡萄内生菌中耐有机溶剂脂肪酶菌株的筛选及酶学特性研究

来源 :石河子大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:jerryymy
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脂肪酶(Lipase, EC3.1.1.3)是分解三脂酰甘油的水解酶类,它不仅能将底物三脂酰甘油水解为丙三醇和脂肪酸,还能催化水解反应的逆反应。近年来,随着非水相酶学的不断深入,脂肪酶的应用已超出了油-水界面上进行水解反应的范围,被广泛应用于酯合成、手性化合物的拆分、化工合成中间体的选择性保护、高聚物的合成、肽合成等方面,在医药、生物化工、食品等领域具有广阔的应用前景。微生物脂肪酶具有比动植物脂肪酶更宽的反应pH、适宜温度范围和很好的的底物专一性,便于从工业生产中获取高纯度制剂,是当前工业用脂肪酶的主要来源,而不同菌种来源的脂肪酶的酶学性质和作用机理不同,同时不同菌种所需的营养与培养条件也不同,探讨菌种对不同溶剂的敏感性可为研究在有机溶剂中的催化反应奠定基础。本文针对新疆酿酒葡萄内生菌,从中筛选能够产耐有机溶剂脂肪酶的菌株,确定其分类学地位;优化目标菌产耐有机溶剂脂肪酶的发酵条件,提高菌株产酶能力,并对其粗酶液的酶学特性进行研究。主要结果如下:1.耐有机溶剂脂肪酶产生菌的筛选与鉴定:从已分离出的73株葡萄内生菌中,采用罗丹明B平板法初筛得到8株产脂肪酶的内生菌,再以1%正庚烷、1%甲苯为筛选压力,经液体发酵培养和遗传稳定性研究,确定产耐有机溶剂脂肪酶酶活力最高的1株内生菌CJ。通过形态及26SrDNA-ITS分子生物学技术鉴定,确定该菌株为黑曲霉(Aspergillus niger),构建了系统发育树。2.CJ产耐有机溶剂脂肪酶发酵条件的优化:对影响目标菌株产耐有机溶剂脂肪酶的培养基和发酵条件进行了研究,得到最佳的发酵条件为:乳糖4g、蛋白胨6g、谷物调和油5ml、MnCl20.1g、pH7、装液量25%、接种量3%、温度30℃、转速150r/min培养72h,此时耐有机溶剂脂肪酶产量可达8.75U/mL。3.CJ产耐有机溶剂脂肪酶的粗酶学特性研究:CJ所产脂肪酶粗酶液的最适反应温度为40℃,最适反应pH值为7.0;在50℃保温1h酶活力保留54.55%,具有良好的热稳定性;在pH值3.0~7.0范围内较稳定,有一定的耐酸性。金属离子Mn2+对酶活力有促进作用,Zn2+、Fe2+、Cu2+对酶活力有抑制作用,K+、Ca2+、Na+、Mg2+对酶活力影响不大。该酶在以葵花油和谷物调和油为底物时,酶活分别为228%和180%,明显高于橄榄油和油烟机废油。在有机溶剂中,该粗酶液的酶活随着有机溶剂浓度的增加而降低,在10%甲苯和丙酮中的半衰期较长,分别达62.4h和60.8h;在30%、50%的二甲苯中的半衰期都较长;有机溶剂浓度为50%时半衰期都很低,尤其在50%无水乙醇中半衰期不到1h。米氏常数Km和Vmax分别是0.032mM、0.066mM/min,可知该脂肪酶与底物的表面亲和力较大。酶学特性研究表明,CJ所产脂肪酶对有机溶剂有较强的耐受性。
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