1株產菊粉酶菌株的篩選及發酵條件優化

聶山山 韓卓

摘 要：研究以透明圈法從菊芋根際土壤中篩選產菊粉酶菌株，通過初篩和復篩，篩選出1株產菊粉酶活力較高的菌株Z-4，經菌落和顯微鏡觀察，初步鑒定為霉菌。通過正交試驗優化菌株Z-4的發酵條件，分析不同因素對該菌株產菊粉酶活力的影響，結果表明，菌株Z-4產菊粉酶的最優條件為：以菊粉為唯一碳源，最佳氮源為酵母浸粉、添加量9g/L，培養溫度32℃，初始pH6.5，培養時間7d，此時菌株Z-4實際產酶活力達到15.62U/mL。

關鍵詞：菌株;菊粉酶;酶活;正交試驗

中圖分類號 TQ925文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）16-0029-04

Abstract：This study screened the inulinase-producing strain from the rhizosphere soil of Jerusalem artichoke with transparent circle method.A strain Z-4 with high enzyme activity was screened by primary and secondary screening by.A strain Z-4 initially identified as mold after colony morphology and microscopic observation.Analysis the effects of different single factors on the inulinase activity.The optimization of fermentation conditions for Z-4 strain by orthogonal experimental，The results show that the optimal condition was： inulin as the sole carbon source，The best nitrogen source was yeast extract、added amount 9g/L，culture temperature 32℃，initial pH6.5，culture time 6d，under this condition，the enzyme activity of Z-4 strain reached 15.62U/mL.

Key words：Strain;Inulinase;Enzyme activity;Orthogonal experimental

菊粉又稱為菊糖，其分子是由D-呋喃果糖經β（1→2）糖苷鍵鏈接而成的線性直鏈多糖，果糖鏈的末端常帶有一個葡萄糖殘基，聚合度（DP）為2～60，其中平均聚合度DP≤9的菊粉又被稱為短鏈菊粉，從天然植物中提取的菊粉同時含有長鏈與短鏈[1]。菊粉主要存在于菊芋、大麗菊、菊苣等菊科植物當中，如菊芋塊莖中菊糖含量可占其干重的70%以上[2]。菊粉作為一種相對廉價且豐富的生產果糖和低聚果糖的原材料，已被廣泛應用于食品、藥品和保健品等領域[3]。

菊粉酶學名為β-2，1-D-果聚糖酶，是能夠水解β-2，1-D-果聚糖果糖苷鍵的一類水解酶[4]。根據其作用方式的不同，可分為外切型菊粉酶和內切型菊粉酶2種。內切菊粉酶可以隨機水解菊粉鏈內部的糖苷鍵，主要產物是低聚果糖;外切菊粉酶作用于菊粉鏈的非還原性末端的糖苷鍵，逐一水解，主要產物為果糖[5]。低聚果糖具有改善腸道功能的作用，有利于腸道益生菌如雙歧桿菌和乳酸桿菌的生長，屬于優質的益生元。近年來，隨著國內外學者對于產菊粉酶微生物的深入研究，目前發現能產菊粉酶的微生物有很多種，包括絲狀真菌、酵母菌和細菌;且大部分工作主要集中在菌株的篩選和酶學性質研究方面，篩選出來的野生菌株產酶活力普遍較低，無法滿足工業化生產的需要。為此，本研究從菊芋根際土壤篩選獲得1株產菊粉酶菌株，經初步鑒定為霉菌，對其發酵條件進行了初步優化，以期為菊粉酶的研究提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑 菊芋根際土壤：采于安徽省蚌埠市禹會區菊芋生長地，4℃冰箱保存。菊粉（90%）（上海源葉生物）;PDA培養基（杭州百思）;酵母浸粉（安琪酵母股份有限公司）;葡萄糖、氯化鈉、磷酸氫二鉀、蛋白胨、、磷酸二氫氨、氯化銨、硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鎂、瓊脂、3，5-二硝基水楊酸、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、苯酚（均為國藥集團），試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備 BHC-1300ⅡA/B2超凈工作臺：蘇州凈化有限公司;HH-1數顯恒溫水鍋：金壇市杰瑞爾電器有限公司;ZWY-100H恒溫培養振蕩器：上海智城分析儀器制造有限公司;H4-20KR臺式高速冷凍離心機：湖南可成儀器設備有限公司;YXQ-LS立式壓力蒸汽滅器：上海博訊實業有限公司;101-型電熱鼓風干燥箱：上海實驗儀器有限公司;722紫外可見分光光度計：上海菁華科技儀器有限公司。

1.3 培養基 （1）初篩培養基：菊粉20g/L、酵母浸粉10g/L、NaCl 5g/L、NH4H2PO4 0.5g/L、MgSO4·7H2O 0.5g/L、FeSO4·7H2O 0.1g/L、瓊脂15g/L、pH自然、121MPa、滅菌20min;（2）復篩培養基：葡萄糖20g/L、蛋白胨5g/L、酵母浸粉10g/L、瓊脂15g/L、pH自然、121MPa、滅菌20min;（3）PDA培養基：馬鈴薯浸粉5g/L、葡萄糖20g/L、瓊脂14g/L、pH5.4～5.8、121MPa、滅菌20min;（4）發酵培養基：菊粉20g/L、酵母浸粉10g/L、NaCl 5g/L、K2HPO4 0.5g/L、MgSO4·7H2O 0.5g/L、FeSO4·7H2O 0.1g/L、pH自然、121MPa、滅菌20min。