重组毕赤酵母生产木聚糖酶粉剂工艺优化

发布时间：2020-05-18 12:35

【摘要】：木聚糖酶是一种应用广泛的半纤维素酶,主要应用于饲料、食品、造纸、纺织等行业。本实验室获得一株毕赤酵母重组木聚糖酶菌株。本文以该工程菌株表达的木聚糖酶为目的产品,拟通过发酵工艺及干燥工艺优化提高木聚糖酶产量,降低生产成本,具体研究内容及结果如下:(1)高密度发酵工艺优化及放大在诱导期混合流加碳源是毕赤酵母发酵表达外源蛋白常用的方法,本课题对毕赤酵母3种常见的辅助碳源进行了对比,结果表明:葡萄糖、甘油、山梨醇均能有效促进木聚糖酶的表达,其中甘油效果最好,在诱导期添加0.5%的甘油,可以使木聚糖酶的表达量提升2.4倍,优于山梨醇的2.2倍和葡萄糖的1.9倍。在发酵规模放大时,控制发酵液的相对溶氧率在20~40%,将30 L发酵规模直接扩大2000倍至60 m~3,放大后的发酵结果相似于小试结果。(2)喷雾干燥工艺优化温度、填充剂和保护剂对喷雾干燥起着重要作用,针对这3个因素,本课题对木聚糖酶的喷雾干燥工艺进行了优化。首先以木聚糖酶酶活收率为考察指标,对进口温度和出口温度进行单因素实验,确定木聚糖酶最佳出口温度为70℃,其次将填充剂按比例添加到木聚糖酶粗酶液中,喷雾干燥,以粉样相对保留酶活、相对重量、样品吸潮性能为指标,确定“8%淀粉+12%轻质碳酸钙”为最佳填充剂;以相对保留酶活为指标,比较3种常用的保护剂,确定1%的海藻糖为最佳保护剂,并通过喷雾干燥验证;将该工艺在生产车间进行放大验证,5个批次的相对保留酶活为83.64%。(3)木聚糖酶酶学性质鉴定本课题对木聚糖酶的酶学性质进行了鉴定,结果表明:该木聚糖酶最适作用条件为:温度60℃、pH 5.5。该酶在37℃下有40%以上酶活,在pH 4.5~6.5的酶活80%;该酶的热稳定性较好,温度适应性较宽,60℃水浴30 min后仍有约70%酶活残留;该酶在弱酸性条件下的稳定性较好,适用的储存pH为4.5~6.0,pH3或pH8均会导致该酶失活;常见金属离子对木聚糖酶的作用效果不同,Mg~(2+)、Ca~(2+)、Zn~(2+)在一定程度上可促进木聚糖酶的酶活,Mn~(2+)和Fe~(3+)对该酶有少量抑制作用,Cu~(2+)可强烈抑制木聚糖酶的酶活,EDTA不影响该酶活性。
【学位授予单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ925

【参考文献】