论文部分内容阅读
目的:本研究从新疆石河子地区菊芋根部土壤中分离,筛选纯化得到产菊粉酶菌株,对其进行60Co诱变使其产酶活力提高,通过筛选得到一株高产菊粉酶菌株,对其产酶条件进行响应面法优化。结合啤酒酵母进行乙醇发酵,经过60Co诱变选育出高产菊粉酶活的菌株,并确定菊芋乙醇发酵确定最佳培养条件,从而为菊芋乙醇工业化生产奠定理论基础。方法:(1)采集菊芋根部土壤,利用选择性培养基进行培养,采用平板法和有限稀释法进行产菊粉酶菌株的分离纯化。(2)对分离得到的菌株进行酶活测定,选取一株产菊粉酶的菌株进行60Co诱变选育,获得一株高产菊粉酶菌株。(3)设计试验对产酶条件进行优化,本实验在单因素实验的基础上设计Plackett-Burman(PB)试验,根据Plackett-Burman(PB)实验结果,选择显著影响因子,利用最陡爬坡实验确定显著影响因子的中心点,以最陡爬坡实验的结果作为Central Composite Design(CCD)响应面试验设计的中心点,进行响应面优化实验。运用Design-Expert8.0软件及origin8.0软件进行数据统计处理和作图。结果与结论:1.本实验成功的从新疆石河子市地区菊芋生长的盐碱地中,使用有限稀释法经过平板稀释涂布、挑取单菌落经过划线培养,得到12株能够产生菊粉酶的菌株。对获得的菌株所产菊粉酶酶活进行测定,其中有一菌株所产菊粉酶具有较高酶活,其酶活达到17.2U/m L,将此菌株命名为G-60。以菌株G-60为产菊粉酶出发菌株,进行60Co诱变,使其产菊粉酶能力提高。2.分别选取0Gy、8000Gy、1000Gy和12000Gy剂量的60Co对菌株G-60进行照射诱变。经过60Co照射诱变后,分别取100ul诱变孢子悬液,经过适当稀释后涂平板筛选出正向突变株,经过传代培养后测定其产酶能力达到31.1U/m L是诱变前17.2U/m L的1.8倍,将其命名为G-60’。3.菌株G-60’产酶条件的优化,在Plackett-Burman(PB)实验设计的基础上,运用最陡爬坡试验设计,确定Central Composite Design(CCD)响应面设计试验中心,对菊粉浓度、蛋白胨以及装液量三个影响显著的因素进行响应面优化试验,建立了菌株G-60’所产菊粉酶酶活的二次多项式回归模型,通过响应面法分析了该模型的有效性和可靠性与各因素之间的交互作用,获得了菌株G-60’所产菊粉酶酶活的优化工艺条件为:菊粉66.5g/L、蛋白胨29.1g/L以及装液量49.4m L。在此工艺条件下,菌株G-60’所产菊粉酶酶活力达到67.8/m L,与优化前菌株G-60’所产菊粉酶酶活力31.1U/m L相比较提高了2.18倍。4.以菌株G-60’为产酶菌株,啤酒酵母为乙醇发酵菌株,进行菊粉乙醇发酵,采用Plackett-Burman(PB)实验设计及Central Composite Design(CCD)响应面实验设计优化发酵条件,使乙醇浓度和菊粉利用率达到最大值。通过Plackett-Burman(PB)筛选得到菊粉浓度、装液量和发酵时间为影响乙醇发酵和菊粉利用率的显著因素,利用Central Composite Design(CCD)响应面优化,建立了菊粉利用率及乙醇浓度的多元二次多项式数学回归模型,分析了模型的有效性与各因素间的交互作用,对回归方程进行寻优得到了菊粉乙醇发酵中菊粉利用率的最佳工艺参数为:菊粉175.4g/L、装液量102.5m L、发酵时间75.0h,在此条件下,菊粉利用率可达到92.2%;当菊粉浓度、装液量和发酵时间的值分别为175.1g/L、102.5m L和75.7h时乙醇浓度可达到最大值81.3g/L。结合实际实验条件,选取菊粉浓度175.0g/L、装液量100.0m L、发酵时间75.0h,对此多元二次回归模型进行了验证试验,试验结果与预测值接近,说明该响应面模型能较好的预测菊粉乙醇发酵中菊粉利用率和乙醇浓度的实际情况。