【摘要】：現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的纖維素降解菌所產(chǎn)纖維素酶大部分酶活力不高,酶學(xué)性質(zhì)無(wú)法滿足工業(yè)上大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)的必要,纖維素酶的價(jià)格居高不下,我國(guó)的纖維素酶大都依賴進(jìn)口,自己的生產(chǎn)技術(shù)與生產(chǎn)效率不高。本論文從源頭開(kāi)始,在自然界纖維素豐富的環(huán)境中,篩選能夠高效產(chǎn)纖維素酶的微生物。纖維素酶在多種領(lǐng)域都具有良好的應(yīng)用,本論文分析了其在提取中藥虎杖中有效成分白藜蘆醇和白藜蘆醇苷以及在水葫蘆資源化利用中的實(shí)際價(jià)值。從不同環(huán)境中通過(guò)剛果紅染色初篩、酶活測(cè)定復(fù)篩,一共篩選出16株產(chǎn)纖維素酶的菌株,其中產(chǎn)生羧甲基纖維素酶活(CMCase)、濾紙酶活(FPase)和β-葡萄糖苷酶活(βGase)活力最大的分別是H-3、H-3和H-1菌株,酶活力分別為1538.44 U/ml、212.87 U/ml和115.14 U/ml。選擇其中3種水解圈較大、所產(chǎn)纖維素酶的酶活力較高的菌株(H-3、Z-1和Z-2菌株)進(jìn)行16S rDNA基因序列分析,鑒定均為芽孢桿菌(Bacillus)。對(duì)3種菌株所產(chǎn)纖維素酶的酶學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)H-3、Z-1和Z-2菌株所產(chǎn)酶的最適溫度均為50℃,最適pH分別為5、4和5。3種菌株產(chǎn)生的纖維素酶耐熱耐酸穩(wěn)定性良好,在4℃-50℃保溫4h后還有50%以上的剩余酶活;pH 3-7處理4h后,剩余酶活力均在40%以上。3種菌株所產(chǎn)纖維素酶的酶學(xué)性質(zhì)良好,通過(guò)合理運(yùn)用可以提高其酶學(xué)活力。對(duì)篩選得到的高效纖維素降解菌——H-3菌株的發(fā)酵產(chǎn)酶條件進(jìn)行了優(yōu)化。利用單因素試驗(yàn)、Plackett Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)對(duì)菌株產(chǎn)纖維素酶的發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)主要以CMCase為指標(biāo),評(píng)價(jià)了碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、起始pH值、接種量和裝液量6個(gè)因素對(duì)菌株產(chǎn)酶能力的影響,得出酵母粉、裝液量和起始pH為主要顯著性影響因素,通過(guò)Design-Expert軟件分析出菌株產(chǎn)酶最佳發(fā)酵條件是酵母粉含量為20.92g/L、裝液量52.51mL、起始pH為6.69;發(fā)酵培養(yǎng)的其他條件分別為葡萄糖含量為14g/L、胰蛋白胨含量為22g/L、KH_2PO_4含量為6g/L、接種量10%;此時(shí),菌株發(fā)酵產(chǎn)酶酶活力達(dá)1721.08U/mL,較優(yōu)化前產(chǎn)酶酶活力提高了72.20%。利用纖維素酶對(duì)虎杖中有效成分白藜蘆醇和白藜蘆醇苷進(jìn)行了提取。通過(guò)單因素試驗(yàn),分析了加酶量、提取pH、溫度、酶解時(shí)間4個(gè)因素對(duì)白藜蘆醇和白藜蘆醇苷兩種有效成分提取率的影響,得出提取白藜蘆醇與白藜蘆醇苷的最佳工藝條件均為加酶量8mL,pH為5.0,溫度55℃,但酶解提取時(shí)間有所不同,白藜蘆醇與白藜蘆醇苷提取的最佳反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)分別為4h和8h,此時(shí)提取率分別為6.85%、6.95%,分別比酶解前提高了2.70倍、1.46倍。本實(shí)驗(yàn)為以后纖維素酶在中藥材中活性物質(zhì)的提取應(yīng)用方面提供了研究基礎(chǔ)。為水葫蘆的資源化利用,我們對(duì)纖維素酶水解水葫蘆轉(zhuǎn)化成葡萄糖進(jìn)行了研究。經(jīng)過(guò)單因素分析實(shí)驗(yàn),以溫度、底物量、反應(yīng)pH以及酶解時(shí)間4個(gè)因素,采用L9(3~4)正交試驗(yàn)對(duì)纖維素酶水解轉(zhuǎn)化水葫蘆進(jìn)行了分析,得到酶水解轉(zhuǎn)化水葫蘆的最佳組合為:溫度50℃、底物量0.2g、反應(yīng)pH為4.5、酶解時(shí)間8h,在此最佳組合下,水葫蘆轉(zhuǎn)化率達(dá)到97.16%,較加酶前水葫蘆轉(zhuǎn)化率53.26%,提高了1.82倍。
【圖文】：

圖 1-1 纖維素降解的協(xié)同理論多種領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用，其在果蔬加工中可以提，減少生產(chǎn)時(shí)間[62-63]；用于醬油[64]、白酒[65-66]的生飼料添加劑，增加畜禽動(dòng)物飼料中粗纖維的利用率用于生化法降解纖維素制備生物乙醇，，生產(chǎn)能源，已成為國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)課題之一；另外，使用纖他植物中活性物質(zhì)進(jìn)行提取，大大提高其提取率[7造紙業(yè)[75]和洗滌劑[76]中均有應(yīng)用。紹及其活性物質(zhì)gonum Cuspidatum Sieb. et Zucc）是一種傳統(tǒng)中藥，蓼屬(Polgohum)的多年生灌木狀草本植物（圖 1-2）山谷等潮濕的環(huán)境，山東、陜西及長(zhǎng)江以南等區(qū)域根和莖加工入藥，能利濕退黃、活血化瘀、收濕斂

圖 1-2 植物虎杖及其根莖性質(zhì)和生物活性ratrol)是一種多酚類化合物，化學(xué)名稱為(花生、葡萄、桑葚與虎杖中都含有白藜蘆杖中的含量為最高[92]。白藜蘆醇分子式為228.25，是白色針狀晶體，難溶于水，易溶白藜蘆醇是存在于植物中的活性成分，在態(tài)，其中結(jié)合態(tài)的含量要高于游離態(tài)，兩結(jié)構(gòu)體，通常反式的活性要強(qiáng)于順式[94-9外界中經(jīng)過(guò)糖苷酶的作用，可以水解成白式異構(gòu)體變?yōu)轫樖桨邹继J醇[97]。藥理作用：（一）抗氧化作用[98]。金曉露應(yīng)激反應(yīng)的模型，評(píng)價(jià)了白藜蘆醇在抗氧蘆醇的對(duì)乳腺具有保護(hù)作用，這是通過(guò)抗[100]
【學(xué)位授予單位】：廣東藥科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：Q93;R284

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2644211