木聚糖酶高产菌株的选育及酶法制备药用微晶纤维素的初步研究

发布时间：2020-06-05 13:38

【摘要】：本论文首先从土壤中筛得黑曲霉FXY,并通过紫外、常压室温等离子体(Atmospheric and room temperature plasma,ARTP)及二者的复合诱变选育得到木聚糖酶高产菌P-UV-17。为进一步提高该菌株所产木聚糖酶的酶活,对其发酵条件及发酵培养基配方进行了优化,并对所产木聚糖酶的酶学性质做了相应研究。最后利用该菌株所产木聚糖酶成功制备药用微晶纤维素(Microcrystalline cellulose,MCC)。具体结论如下:(1)紫外诱变的最佳条件为:菌株培养4 d,紫外照射6 min;ARTP诱变的最佳条件为:菌株培养4 d,ARTP辐照5 min。之后在各自的最佳条件下进行复合诱变,最终通过ARTP-紫外复合诱变技术筛得能稳定遗传的优势菌株P-UV-17,其所产木聚糖酶酶活为202.51 U/mL,较出发菌株FXY提高了154.99%。并通过研究得出结论:优势菌株所产木聚糖酶的酶活之所以提高,不是因为菌株生物量的增加,而是与酶的比活力增加有关。(2)通过单因素实验确定了菌株P-UV-17的最佳发酵条件:发酵时间96 h,发酵温度32℃,培养基初始pH 6.0,接种量4%,装液量50 mL/250mL,摇床转速180 r/min。后通过响应面优化得到发酵培养基最佳配方为:麸皮17.47 g/L、葡萄糖9.78 g/L、酵母粉5.73 g/L、磷酸二氢钾1.00 g/L、硫酸镁0.80 g/L。该菌株所产木聚糖酶的最适温度为45℃、最适pH为7.0,在上述温度和pH中酶的稳定性良好。(3)在SO_3微热爆联合稀碱处理稻草秸秆的基础上,用木聚糖酶处理粗综纤维素不仅能提高样品白度,而且减少了75.00%的NaClO_2的用量。利用酶法制备的MCC符合药典标准,表明酶法制备药用MCC是切实可行的绿色工艺。
【图文】：

微晶纤维素,结构式,诱变剂

诱变剂的使用变育种中，可以利用单一诱变进行处理也可用复合诱变处理。单一诱利用一种诱变剂进行诱变，复合诱变处理包括同一种诱变剂多次诱变上诱变剂先后处理和两种及以上诱变剂同时或多次诱变处理[39]。单一能取得较好的效果，但也有出现效果不好的时候，比如长期使用某一对菌株诱变，会出现菌株死亡或者负突变效果，这时候可以考虑使用复合诱变通常具有协同作用，对提高菌株诱变效果有很大的帮助[40]。用微晶纤维素微晶纤维素的概况晶纤维素（Microcrystalline cellulose，MCC）是一种解聚的纯化纤维素然纤维素经水解、干燥、粉碎、过筛得到。MCC 为无臭无味、流动相粉末，平均粒径为 50 μm，聚合度一般在 30~300，结晶度在 60%以上酸、油类和有机溶剂中不溶，但在稀碱溶液中会有少部分溶解、大部]。MCC 的结构式如图 1.1 所示。

SEM图,阶段,漂白剂,半纤维素

（5）药用 MCC 电镜图（6）药用 MCC 电镜图图 4.6 不同处理阶段各样品的 SEM 图Fig 4.6 SEM image of each sample at different treatment stages对各处理阶段获得的样品进行扫描电子显微镜（SEM）分析，以观察它们面形态变化，如图 4.6（1）~（6）所示。原稻草秸秆表面光滑，形成致密的结构，，如图 4.6（1）所示。经过 SO3微热爆联合碱洗处理后，秸秆中部分木和半纤维素被除去，表面出现塌陷，刚性结构被破坏，有利于木聚糖酶进入部与木聚糖充分接触，也利于木聚糖降解物的渗出。这从图 4.6（3）中也能的看出来，在经过木聚糖酶处理后，大量的半纤维素被剥离，纤维束被暴露。在半纤维素被除去的过程中，与其紧密相连的木质素也部分被除去，因此木聚糖酶处理后，白度会增加。因漂白剂物理屏障半纤维素被大量除去后续的漂白过程中，漂白剂更容易深入 TC-X300 纤维中，使漂白剂可与木质更接近，可节省漂白剂的用量。在漂白过程中，残余的木质素被降解，纤维分离成单个纤维束管，如图 4.6（4）所示。经过纤维素酶的处理，长纤维束
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q93;TQ352.79;TQ925

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