根霉K_1高产糖化酶固体发酵条件优化_寸跃芳

摘要： 以产糖化酶的根霉菌K-1 为研究出发菌株，探讨根霉固体发酵生产糖化酶的最佳产酶条件。结果表明，此菌株产糖化酶的最佳培养基成分为：以麸皮为基本培养基，添加0.5 %蛋白胨、干基重的1 %尿素、0.05 %KH2PO4、0.01 % MgSO4·7H2O、0.05 % CaCl2·2H2O，55 %的含水量；最佳培养条件为接种量20 %（干基计），培养温度为30℃，培养时间为36～48 h，该条件下产糖化酶的酶活力较高，最高酶活为549 IU/g 干曲。

    糖化酶, 全名葡萄糖淀粉酶( GlucoamylaseEC.3.2.1.3.) , 又称为淀粉α-1, 4 葡萄糖苷酶、γ-淀粉酶[1]。其能将淀粉百分之百地水解生成葡萄糖, 因此被广泛应用于酒精、白酒、抗生素、氨基酸、有机酸、甘油、淀粉糖等工业中, 是我国产量最大的酶制剂产品[2]。糖化酶用于发
酵行业,可节省粮食，降低成本,简化操作,提高劳动生产率。糖化酶产酶菌种主要是霉菌，我国多用红曲霉、黑曲霉以及根霉。根霉以固体发酵为主，红曲霉和黑曲霉多以深层液体发酵生产[3]。在国外的研究报道中，S. NAHAR[4]等通过条件优化使根霉液体发酵产糖化酶能力达到8.33 IU/g；Vasudeo Zambare 通过黑曲霉固体发酵120 h，其产酶能力达到1986 IU/g[5]；在国内，吴荣荣[6]等通过对黑曲霉进行固体发酵最高产酶能力达到630 IU/g， 而进行液体发酵最高产酶能力只有7.65 IU/g； 通过诱变所得菌株的产酶能力又比从自然界中筛选的菌株高很多，如钟浩[7]等对1 株产糖化酶黑曲霉变异株进行固态发酵72 h，得到最大产酶能力，为17800 IU/g；贺莹[8]等通过复合诱变方法选育了1 株高产糖化酶黑曲霉IN7-31(Aspergillusner) 菌株摇瓶发酵产糖化酶的最大酶活为3044 IU/mL。与液体发酵相比，固体发酵产酶能力明显较强，而且具有后处理简单、节水节能、培养基较经济等优点。目前对菌株产糖化酶的研究主要集中在提高菌株产酶能力以及酶学性质等方面， 以便更好的用于工业生产中[9]。而在适宜某些生产工艺（如酿酒工艺）的糖化酶及其生产菌株方面研究较少。本课题组在前期工作中已经从五粮液酒厂周边采集而来的土样中分离得到了高产糖化酶根霉菌株K-1， 并对该菌株所产糖化酶进行了多项酶学性质的研究， 发现该酶的最适反应pH 值为6.0，最适反应温度为55 ℃，米氏方程为V=0.269[S]/(1.446+S)（Km=1.446 mg/mL，Vm=0.269 mg/mL·min），通过对玉米粉、小麦粉、木薯粉、苦荞粉、黄豆粉等进行糖化试验，表明其具有较强的糖化能力，其中对玉米的糖化能力最强，比较适合应用于酿酒。本实验通过对该菌株进行固体发酵的条件优化，找出其最适发酵条件，旨在提高根霉固体发酵产糖化酶的能力，以便于更好的用于酿酒生产中，为大批量工业生产提供理论基础。