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β-葡萄糖苷酶在工业生产低聚龙胆糖,食品行业作为风味添加剂,天然纤维素降解等诸多场合有着十分重要的作用,而目前β-葡萄糖苷酶的工业化生长尚处于起步阶段,尤其是目前主流发酵生产β-葡萄糖苷酶的菌株木霉的毒性嫌疑以及所产酶的酶活性偏低,使得β-葡萄糖苷酶的扩大生长到了瓶颈。黑曲霉是常见的安全菌种之一,其产酶的酶活较好,培养方便,在生产β-葡萄糖苷酶方面有独特优势。
本文对黑曲霉发酵产β-葡萄糖苷酶的整个发酵过程进行了较为细致研究,从菌种筛选,发酵的培养基配方的优化以及生物反应器水平的工艺等方面进行了探索。从18个菌株中成功筛选出高产β-葡萄糖苷酶的菌株;确定菌株之后,从培养基的碳、氮源,到产酶促进剂、激活剂对培养基进行系统全方面优化,酶活力由原来的100U/ml,提高到350~400U/ml;并在5L的生物反应器水平上对发酵工艺进行了(溶氧、pH等因素)优化,发酵酶活可达到300U/ml,已经基本接近摇瓶水平,目前此项工艺基本稳定。
除此之外,本文还对β-葡萄糖苷酶的固定化及其在栀子蓝色素生产中的应用做了进一步研究。采用不同的包埋、交联等方法对β-葡萄糖苷酶进行固定化,优化其固定化条件,并对固定化的β-葡萄糖苷酶的理化性质进行研究,结果证明,最优的固定化条件为5ml 4%琼脂+3ml酶液+5%戊二醛交联2h;优化栀子蓝色素生成反应条件,建立一种利用葡萄糖分析仪检测酶反应进度的新方法,并采用这种方法检测酶反应进度,进而优化底物浓度,酶浓度,反应时间,添加的氨基酸含量等因素。