以莲子壳为原料固态发酵生产饲用复合酶

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莲子壳中富含纤维素以及氮、磷等矿物元素,适宜作为微生物的生长基质,而纤维素酶、蔗糖酶、果胶酶以及木聚糖酶等酶制剂在饲料工业中发挥着越来越重要的作用。本课题对以莲子壳为主要原料生产饲用复合酶进行了研究,筛选出了产酶较高的优势菌株;对培养的工艺条件进行了优化并对复合酶的热稳定性进行了研究。主要研究结果如下:1、通过对草酸青霉(Penicillium oxalicum),多变根毛霉(RhizomucorVariabilis),爪哇正青霉(Eupenicillium javanicum)棘孢曲霉(Aspergillus aculeatus)和黑曲霉(Aspergillus niger)五株菌种的综合产酶能力进行分析比较,确定了以棘孢曲霉和多变根毛霉作为生产饲用复合酶的菌株。2、通过单因素试验确立了棘孢曲霉固态发酵产复合酶的培养温度、时间、水料比以及初始pH为四个关键因子,其他非关键因子为:莲壳/豆粕为7:3,碳源为1g稻草粉,氮源为0.1g硫酸铵,无机盐为0.1g磷酸氢二钠和5%的接种量(106~107个/mL)。用响应曲面法来优化四个关键因素,得到棘孢曲霉固态发酵产饲用复合酶的最佳工艺条件为:发酵温度为28.22℃,发酵时间为81.40h,水料比为1:1.08,pH为5.12,此时CMC酶、β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶、果胶酶、果胶裂解酶和木聚糖酶的活性分别为14.58U/g、51.55U/g、133.12U/g、140.80U/g、130.70U/g、63.17U/g,通过对三次平行试验所得的平均值与模型预测值的比较,验证各个酶活的相对误差分别为4.22%、0.37%、3.74%、11.35%、6.10%、3.17%,符合误差范围。通过分析80℃、40℃、25℃与4℃四个温度下的复合酶活性随时间的变化数据结果表明80℃条件下保存4h内酶活的损失小于50%;40℃条件下保存10d内酶活的损失小于50%;25℃条件下保存20d内酶活的损失小于50%;4℃条件下保存30d内果胶裂解酶活活性的损失小于50%,其他酶活损失小于80%。3、通过单因素试验确立了多变根毛霉固态发酵产复合酶的最佳工艺条件为:培养温度28℃、培养时间为64h、培养基的水料比为1:1.5、培养基初始pH为4.2、莲壳/豆粕为9:1、碳源为1g稻草粉、氮源为0.1g硫酸铵、无机盐为0.1g磷酸氢二钠和3%的接种量,此时CMC酶、β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶、果胶酶、果胶裂解酶和木聚糖酶的活性分别为10.43U/g、14.02U/g、22.95U/g、68.23U/g、62.35U/g、48.12U/g。
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