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芽孢杆菌是一类抗逆性较强的革兰氏阳性细菌,且产酶系统丰富,作为产酶生产菌株与其他菌株相比有很大优势。因此,筛选能产复合酶的芽孢杆菌并优化其培养基组分与发酵条件,研究其相关酶学特性对于工业中产酶菌种的开发利用具有积极的意义。
本试验以从土壤中分离得到的芽孢杆菌为研究对象,通过筛选发现枯草芽孢杆菌B521能同时产生蛋白酶、淀粉酶与纤维素酶,是一株多功能产酶菌株。
采用单因素法优化培养基组成,分别对碳源、氮源、无机盐进行优化。最后得出最佳碳源、氮源、无机盐分别为可溶性淀粉、干酪素、磷酸二氢钠。再对碳源、氮源、无机盐的浓度进行优化。以优化后的培养基进行发酵条件的优化。从而分别得到最佳的发酵时间、培养基起始pH、发酵温度、接种量、种子液菌龄。试验结果表明,最佳发酵培养基和发酵条件为:可溶性淀粉1.5%、干酪素0.5%、NaH2P040.04%、MgS040.03%、NaC11.0%、温度40℃、初始pH8.0、种子液菌龄6h、接种量4%、发酵60h。相比11.0 U和36.0 U的初始酶活性,通过培养基成分与发酵条件的优化后,蛋白酶活与淀粉酶活分别提高至94.3 U、124.0 U。
参照中国工业酶制剂通用试验方法,分别测定蛋白酶与淀粉酶活性。通过酶学特性试验,对最适酶反应温度与pH、酶的温度与pH耐受性、以及金属离子对酶活的影响进行研究,结果表明复合酶反应的最适温度为50℃,最适pH为9.0;60℃条件下处理lh仍能保持较高酶活性;pH12条件下处理1h能保持50%相对酶活;Na+、K+、尿素对蛋白酶及淀粉酶活均有促进作用,EDTA对两种酶的影响均不大,因而根据对酶分类的活性中心法来分类,这两种酶都不属于金属酶,其他的Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+等对两种酶都有明显的抑制作用。经优化后测定,在最适酶反应条件下,蛋白酶活与淀粉酶活性分别由94.3U、124.0U提高至101.0U、198.0 U,相比在初始酶反应条件下的酶活,蛋白酶与淀粉酶活性分别提高1.1、1.6倍。