高效產(chǎn)纖維素酶菌株ZJW-6發(fā)酵條件優(yōu)化

唐蕊

摘要：在篩選出纖維素酶高產(chǎn)菌株的基礎(chǔ)上，對(duì)纖維素酶高產(chǎn)菌株ＺＪＷ－６采用單因素試驗(yàn)進(jìn)行不同條件下的液體發(fā)酵培養(yǎng)，使用ＤＮＳ法對(duì)發(fā)酵后的菌懸液進(jìn)行酶活力測(cè)定從而獲得其最優(yōu)發(fā)酵條件。結(jié)果表明，菌株ＺＪＷ－６產(chǎn)纖維素酶的最優(yōu)發(fā)酵條件是以蛋白胨＋（ＮＨ４）２ＳＯ４為氮源培養(yǎng)基，在３０ ℃、ｐＨ ６下振蕩培養(yǎng)４８ ｈ。

關(guān)鍵詞：纖維素分解菌；發(fā)酵條件；纖維素酶；酶活力

中圖分類號(hào)：ＴＱ９２０．１文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：0439－８114（２０12）06－1232-02

Research on the Optimum Fermentation Conditions of High-Yield Cellulolytic

Enzymes Strain ZJW-6

ＴＡＮＧ Ｒｕｉ

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｘｉｎｇｔａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉｎｇｔａｉ ０５４００１， Ｈｅｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｙｉｅｌｄ ｃｅｌｌｕｌｏｌｙｔｉｃ ｅｎｚｙｍｅｓ ｓｔｒａｉｎ ＺＪＷ－６ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ｗａｓ ｃｕｌｔｕｒｅｄ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｉｑｕｉｄ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｅｎｚｙｍｅｓ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｂａｃｔｅｒｉａ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｕｓｉｎｇ ＤＮＳ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ＺＪＷ－６ ｗａｓ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ： ｐｅｐｔｏｎｅ ａｎｄ （ＮＨ４）２ＳＯ４ ａｓ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｏｕｒｃｅ， ｓｈａｋｉｎｇ ｆｏｒ ４８ｈ ａｔ ３０℃ ａｎｄ ｐＨ ６．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ－ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ； ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ； ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ； ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ

纖維素酶是指能降解纖維素生成纖維素二糖和葡萄糖等小分子物質(zhì)的一組酶的總稱。隨著人們對(duì)纖維素酶研究的深入，纖維素酶在食品、飼料、環(huán)境保護(hù)、能源和資源開發(fā)等各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越大的作用，因而引起了全世界的關(guān)注，其研究也取得了很大進(jìn)展。但是纖維素酶的生產(chǎn)仍然存在著酶活力低、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等問題，大大限制了其大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)［１］。對(duì)高產(chǎn)纖維素酶菌株ＺＪＷ－６采用單因素試驗(yàn)法進(jìn)行不同條件下的液體發(fā)酵培養(yǎng)，使用ＤＮＳ法對(duì)發(fā)酵后的菌懸液進(jìn)行酶活力測(cè)定從而獲得最優(yōu)發(fā)酵條件，旨在為其工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。

１材料與方法

１．１材料

１．１．１菌種菌種為邢臺(tái)學(xué)院生物化學(xué)系微生物實(shí)驗(yàn)室篩選并保存的產(chǎn)纖維素酶菌株。

１．１．２培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基：羧甲基纖維素鈉１０.0 ｇ／Ｌ，蛋白胨１０.0 ｇ／Ｌ，磷酸二氫鉀１.0 ｇ／Ｌ，硫酸銨０．２ ｇ／Ｌ，氯化鈉１０.0 ｇ／Ｌ，去離子水１ ０００ ｍＬ，ｐＨ ７.0［２］。

１．２方法

１．２．１待測(cè)酶液的制備將各種不同培養(yǎng)條件下的單因素限制性的液體發(fā)酵菌懸液倒入離心管中，３ ０００ ｒ／ｍｉｎ離心１５ ｍｉｎ，取上清液作為待測(cè)粗酶液。

１．２．２纖維素酶活力的測(cè)定參照文獻(xiàn)［３］和文獻(xiàn)［４］使用ＤＮＳ法測(cè)定酶活力。將在４０ ℃、ｐＨ ４．６條件下，１ ｍｉｎ分解羧甲基纖維素鈉產(chǎn)生相當(dāng)于１ μｇ同葡萄糖的還原糖量所需的酶量，規(guī)定為一個(gè)酶活力單位。

１．２．３發(fā)酵條件優(yōu)化研究［５，６］分別取ＺＪＷ－６的菌懸液１ ｍＬ加入到含有等量培養(yǎng)基的試管中，在不同時(shí)間、不同培養(yǎng)方式、不同培養(yǎng)溫度、不同初始ｐＨ的條件下培養(yǎng)，測(cè)其酶活力。

２結(jié)果與分析

２．１不同培養(yǎng)時(shí)間對(duì)纖維素酶活力的影響

菌株ＺＪＷ－６不同培養(yǎng)時(shí)間所產(chǎn)纖維素酶的活力見圖１。從圖１可以看出，在培養(yǎng)４８ ｈ以前酶活力顯著提高，４８~７２ ｈ酶活力顯著下降，在培養(yǎng)７２ ｈ以后酶活力雖有上升，但增幅較小，可見培養(yǎng)４８ ｈ為其最適發(fā)酵培養(yǎng)時(shí)間。

２．２不同培養(yǎng)方式對(duì)纖維素酶活力的影響

菌株ＺＪＷ－６不同培養(yǎng)方式所產(chǎn)纖維素酶的活力測(cè)定結(jié)果見表１。從表１可以看出，靜置培養(yǎng)４ ｄ酶活力為１１８ Ｕ／ｍＬ，振蕩培養(yǎng)４ ｄ酶活力達(dá)１３８ Ｕ／ｍＬ，明顯高于靜置培養(yǎng)。可見振蕩條件下培養(yǎng)對(duì)菌株ＺＪＷ－６產(chǎn)纖維素酶有利。

２．３不同培養(yǎng)溫度對(duì)纖維素酶活力的影響

菌株ＺＪＷ－６不同培養(yǎng)溫度所產(chǎn)纖維素酶的活力測(cè)定結(jié)果見圖２。從圖２可以看出，在２６~２８ ℃條件下培養(yǎng)，酶活力有所提高，當(dāng)達(dá)到３０ ℃時(shí)酶活力明顯提高，到了３２ ℃時(shí)酶活力又顯著降低，可見菌株ＺＪＷ－６產(chǎn)酶的最適培養(yǎng)溫度為３０ ℃。

２．４不同培養(yǎng)基初始ｐＨ對(duì)纖維素酶活力的影響

菌株ＺＪＷ－６在不同培養(yǎng)基初始ｐＨ條件下所產(chǎn)纖維素酶的活力測(cè)定結(jié)果見圖３。從圖３可以看出，在培養(yǎng)基初始ｐＨ由５變?yōu)椋稌r(shí)酶活力顯著提高，在培養(yǎng)基初始ｐＨ大于６以后酶活力又逐漸下降，表明培養(yǎng)基初始ｐＨ ６是其最適產(chǎn)酶ｐＨ。

３小結(jié)與討論

綜合試驗(yàn)中最適培養(yǎng)基和最優(yōu)發(fā)酵條件的結(jié)果，得出菌株ＺＪＷ－６產(chǎn)纖維素酶的最優(yōu)發(fā)酵條件為在蛋白胨+（NH4）2SO4的氮源培養(yǎng)基上，３０ ℃、培養(yǎng)基初始ｐＨ ６、振蕩培養(yǎng)４８ ｈ。

試驗(yàn)充分說明了產(chǎn)纖維素酶菌株在不同的培養(yǎng)條件下產(chǎn)纖維素酶的能力明顯不同，對(duì)其最優(yōu)發(fā)酵條件進(jìn)行研究很有必要。國(guó)內(nèi)外對(duì)于產(chǎn)纖維素酶菌株發(fā)酵條件優(yōu)化的研究比較少，遲乃玉等［７］對(duì)纖維素酶高產(chǎn)菌株９７－Ｂ最優(yōu)發(fā)酵條件進(jìn)行了研究，陳亮等［８］對(duì)低溫纖維素酶菌株ＣＮＹ０８６進(jìn)行了選育及發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化研究，徐長(zhǎng)安等［４］篩選得到一株海洋芽孢桿菌Ｂ０９并對(duì)其進(jìn)行了發(fā)酵條件優(yōu)化研究。因?yàn)楫a(chǎn)纖維素酶菌株的產(chǎn)酶能力受多種因素的影響，因此不同的菌株，不同的培養(yǎng)條件，不同的培養(yǎng)基配方都還有很大的研究空間，需要進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

［１］ 武秀琴．纖維素酶及其應(yīng)用［Ｊ］．微生物學(xué)雜志，２００９，２９（２）：８９－９２．

［２］ 崔琰，陳紅謾，尚宏麗，等．中性纖維素酶產(chǎn)生菌的篩選及其培養(yǎng)基的優(yōu)化和酶學(xué)性質(zhì)研究［Ｊ］．浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，２００６（２）：２１４－２１７．

［３］ 楊潔，阿力木，李福成．飼用纖維素酶活力測(cè)定方法的改進(jìn)［Ｊ］．新疆大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），２００５，２２（３）：３２２－３２４．

［４］ 徐長(zhǎng)安，羅秀針，張怡評(píng)，等．一株海洋芽孢桿菌Ｂ０９的篩選及其發(fā)酵條件優(yōu)化研究［Ｊ］．海洋通報(bào)，２００９，２８（５）：７４－７８．

［５］ 黎海彬，李琳，黃日波，等． 纖維素酶產(chǎn)生菌的篩選及產(chǎn)酶條件［Ｊ］．華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），２００３，３１（３）：４５－４８．

［６］ 張洪斌，陳賢東，胡雪琴，等．一株里氏木霉產(chǎn)纖維素酶發(fā)酵條件的研究［Ｊ］．食品科學(xué)，２００８，２９（１１）：３７５－３７８．

［７］ 遲乃玉，張慶芳，劉長(zhǎng)江，等．纖維素酶高產(chǎn)菌株最適發(fā)酵條件的研究［Ｊ］．沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，２０００，３１（４）：３８０－３８２．

［８］ 陳亮，遲乃玉，張慶芳，等．低溫纖維素酶菌株ＣＮＹ０８６選育及發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化［Ｊ］．微生物學(xué)通報(bào)，２００９，３６（１０）：１５４７－１５５６．