菊粉酶酶源诱变菌株产酶发酵条件的优化

摘要为提高黑曲霉（Aspergillus niger）A24诱变菌株产菊粉酶的活力，采用单因子试验方法对该菌株的最佳产酶条件进行了优化。结果表明：该菌株在以3%菊芋汁为碳源、2%牛肉膏和0.5%（NH4）2HPO4为复合氮源的培养基中，初始pH值6.0，30 ℃培养72 h的条件下，所得的发酵液中酶活力最高，达到35.21 U/mL，比优化前提高了18%，表明该菌株有一定的应用潜力。 
　　关键词黑曲霉；菊粉酶；酶活力；发酵条件；优化 

　　传统果糖的生产一般是由淀粉通过葡萄糖的异构化取得，该法工艺复杂、成本较高、果糖含量低。因此，人们一直在寻求一种廉价的新糖源和生产果糖的方法。其中菊粉酶（Inulinase或Inulase）主要催化水解菊粉中的β-2，1呋喃果糖苷键，由于能在温和条件下水解菊粉产生果糖（70%以上）和少量葡萄糖，只需一步酶解过程，工艺简单，生产成本低，可直接制备超高果葡糖浆，已成为果糖工业化生产的主要酶制剂，为低聚果糖的生产提供了一个很好的解决办法。但来源于植物的菊粉酶底物专一性较强，仅作用于菊粉；由微生物产生的菊粉酶大都能水解含有β-2，1呋喃果糖苷键的多种糖类，如菊糖、蔗糖和棉子糖等[1]。其中霉菌具有所产菊粉酶的最适温度较高、热稳定性好、适宜偏酸性的环境等特点而倍受关注。由潍坊学院生命科学学院实验室所保存的黑曲霉（Aspergillus niger）A24诱变菌株是从菊芋根际周围土壤中筛选出的一株产菊粉酶、又经过多轮紫外线诱变获得的菊粉酶产量较高的菌株。该试验在此基础上，对其发酵条件进一步优化，以期获得更高的产菊粉酶活力，为进一步研究菊粉酶的生产以及生产应用提供理论基础。 
　　1材料与方法 
　　1.1供试材料 
　　黑曲霉（Aspergillus niger）A24诱变菌株，由潍坊学院生命科学学院实验室保存。菊芋（Helianthus tuberosus L.）采自潍坊市郊区。菊芋汁参照前人研究方法进行制备[2]。 
　　1.2发酵培养条件及发酵液的制备 
　　取0.1 mL黑曲霉孢子悬液，接入50 mL的Y J（初始培养条件：菊粉2%，酵母膏0.3%，（NH4）2HPO4 1%，初始pH值6.0）发酵培养液中（250 mL三角瓶），在不同条件下进行发酵培养。 
　　1.2.1不同碳源对产菊粉酶的影响。选择碳源分别为2%的菊芋汁、菊粉、葡萄糖、果糖、庶糖和乳糖，将黑曲霉A24诱变菌种接入到不同碳源的培养基中，调节各培养基初始pH值为6.0，在30 ℃、120 r/min的条件下培养72 h，将各处理的发酵液经8 000 r/min离心10 min后，收集上清液，分别测定酶活力。并选择出最优碳源，以1%、2%、3%、4%的添加量研究不同浓度的该最优碳源对产菊粉酶的活力影响。 
　　1.2.2不同氮源对产菊粉酶的影响。用3%的菊芋汁作碳源，以不同种类的复合氮源（有机和无机）制备的培养基发酵培养3 d后，测定其发酵液中菊粉酶活力，确定最佳有机氮源；在确定最佳有机氮源为牛肉膏、无机氮源为（NH4）2HPO4的基础上，进行有机氮源和无机氮源最佳配比试验。以牛肉膏和（NH4）2HPO4做复合氮源发酵试验，取质量浓度分别为1%、2%、3%的牛肉膏和质量浓度分别为0.3%、0.5%、0.8%的（NH4）2HPO4进行复合。调培养基初始pH值为6.0，于30 ℃，发酵培养3 d，将各处理的发酵液经8 000 r/min离心10 min后，收集上清液，分别测定酶活力。 
　　1.2.3培养基初始pH值对产菊粉酶的影响。设培养基初始pH值分别为3、4、5、6、7，以3%菊芋汁作碳源，以牛肉膏、（CNH4）2HPO4为复合氮源，于30 ℃条件进行发酵培养3 d。将各处理的发酵液经8 000 r/min离心10 min后，收集上清液，分别测定酶活力。 
　　1.2.4发酵温度对产菊粉酶的影响。以3%菊芋汁为碳源、2%牛肉膏和0.5%（NH4）2HPO4为复合氮源、初始pH值6.0的发酵培养基，对黑曲霉A24诱变菌株分别在24、26、28、30、32 ℃下进行发酵培养72 h，将各处理的发酵液经8 000 r/min离心10 min后，收集上清液，分别测定酶活力。 

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