马克斯克鲁维酵母产β-葡萄糖苷酶培养条件的优化

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摘要:以马克斯克鲁维酵母为对象，研究马克斯克鲁维酵母产β-葡萄糖苷酶的最佳培养基成分及条件。先用单因素实验确定发酵培养基组分的最佳碳源、最佳氮源以及最佳PH，再通过最佳爬坡实验确定最大酶活力区域，最后通过Box-Benhnken实验以及响应面分析来确定最佳培养基成分和条件。实验结果表明：在以麸皮作为碳源，大豆蛋白粉作为氮源，并且在PH为5的条件下培养，发酵产生的β-葡萄糖苷酶活最大。通过优化实验，提高了马克斯克鲁维酵母的产酶活力，为生产较多的β-葡萄糖苷酶奠定了基础。58470

毕业论文关键词：响应面法，马克斯克鲁维酵母，β-葡萄糖苷酶，培养条件的优化

Abstact:This study mainly discussed the optimization of production process of β-glycosidase from Kluyveromyces marxianus. First, single factor test was used to determine the optimal carbon source,the nitrogen source and pH. Then The steepest ascent experiment was used to approach the optimal region of the highest activity of β -glycosidase. The optimal fermentation medium obtained by Box-Benhnken and response surface analysis was as follows. The optimal conditions for the β-glycosidase production by the kluyveromyces marxianus were as follows: celluloses as the carbon source, cake power as nitrogen source,the initial pH of 5,inoculum concentration 4%,fermenting at 30 ℃ for 3 d. Under the optimized conditions, the enzyme activity of the β-glycosidase will reach the best.

Keywords: Response surface methodology, β-glycosidase, Kluyveromyces marxianus,

1 前言 5

2 实验材料与方法 5

2.1 菌种 5

2.2 培养基 5

2.3 主要仪器和试剂 6

2.4 实验方法 6

2.5 发酵产酶培养基的优化 8

3 结果与分析 8

3.1 β-葡萄糖苷酶标准曲线的制备 8

3.2 单因素实验 10

3.3 最陡爬坡实验 12

3.4 Box-Benhnken设计 13

4 结论 19

致谢 21

1 前言

马克斯克鲁维酵母是目前研究较为广泛的非传统酵母，因其耐高温、生长速度快、底物谱广等诸多优势而越来越多应用于生物技术领域，马克斯克鲁维酵母可以用来分泌β-半乳糖苷酶、菊粉酶等多种水解酶类；还可以利用乳清、菊粉类原料、糖蜜以及木糖等多种非粮底物来生产乙醇。其在外源蛋白的分泌以及基因工程操作等分子生物学领域也取得了很大的突破。

β-葡萄糖苷酶（β-D-Glucosidase，EC3.2.1.21），又称β-D-葡萄糖苷葡萄水解酶，别名龙胆二糖酶、纤维二糖酶（cellobias，CB或β-G）和苦杏仁苷酶。它属于纤维素酶类，是纤维素分解酶系中的重要组成成分。[1]β-葡萄糖苷酶是一种能催化水解芳基或烃基与糖基原子团之间的糖苷键生成葡萄糖的酶，在人类的糖原降解和动物、植物、微生物的糖类代谢方面具有重要的生理功能。[2-3]由于其高度的耐热稳定性及高活性而对纤维质糖化工业极为有利，且与萜烯类香气前驱体有密切关系，日益受到人们的重视。

响应面优化法，即响应曲面法（Response Surface Methodology ,RSM），包括了实验设计、建立模型、分析模型合理性和寻找最优解等众多试验与统计技术。响应面分析法是降低开发成本、优化实验条件、提高生产效率、解决生产实际问题的更为有效地方法[4-7]。该法在生物发酵方面已有广泛应用。本实验采用Design-Expert软件中的Plackett-Burman设计法、最陡爬坡实验和响应面分析法（RSM）相结合的设计对本实验里马克斯克鲁维酵母进行摇瓶发酵培养基的优化，为β-葡萄糖苷酶的生产提供理论基础。