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菊粉是一种多聚果糖，由D-呋喃果糖残基通过β-1,2糖苷键脱水缩合而成，末端连接一个葡萄糖残基。菊粉是菊芋块茎的主要成分，占其干重的80％。菊芋耐贫瘠，适应性强，产量高，价格低廉，可在非耕地种植，是生产果糖和低聚果糖极好的原料。利用酶法生产果糖和低聚果糖，条件温和，工艺简单，成本低廉，安全性高，无污染。因此，利用酶法生产果糖和低聚果糖更适用于工业化生产。菊粉酶是一种能够高效水解菊粉的酶。微生物源菊粉酶是菊粉酶的主要来源，外切型菊粉酶水解产物为果糖，内切型菊粉酶水解产物为低聚果糖。果糖甜度高，所含热量低，代谢不依赖胰岛素，因而适合肥胖症和糖尿病患者食用。低聚果糖是一种优良的益生元，选择性地刺激肠道双歧杆菌及其它有益菌的生长，改善肠功能，还可以改善矿物质的吸收，促进心脑血管的健康。因此微生物源菊粉酶的开发与利用具有重要的意义，在食品，保健品，医药行业都有较好的应用前景。 从菊芋根际土壤中经过初筛得到60余株能生产菊粉酶的菌株，其中包括细菌、真菌、和酵母菌。经过复筛，得到两株产菊粉酶活性较高的菌株，一株为细菌C-56，另一株为真菌C-40。初步确定菌株C-56属于伯克霍尔德氏菌属（Burkholderia）命名为Burkholderia sp.C-56；菌株C-40属于枝孢霉菌属，命名为Cladosporiumsp.C-40。目前从自然界中分离到的绝大多数菌株产生的菊粉酶都为外切型酶，而本实验中筛选到的Cladosporium sp.C-40产生的菊粉酶为内切型酶。 通过单因子试验对Burkholderiasp. C-56和Cladosporiumsp.C-40进行产酶条件的优化，确定了Burkholderiasp.C-56产菊粉酶的最佳碳源、氮源、无机盐分别为菊粉，酵母浸粉，MgSO4·7H2O。Cladosporiumsp. C-40产菊粉酶的最佳碳源、氮源、无机盐分别为菊粉，酵母浸粉，ZnSO4·7H2O。 利用田口方法进一步优化Burkholderiasp.C-56和Cladosporiumsp.C-40产菊粉酶的发酵条件。统计学分析发现被优化的的四个因素都为极显著性因素，其中菊粉对Burkholderia sp.C-56和Cladosporiumsp.C-40产酶的影响最大。应用田口方法优化Burkholderiasp.C-56的最佳培养基配方为：菊粉50g/L，酵母浸粉20g/L，MgSO4·7H2O6g/L，pH6.0，在最佳条件下获得的菊粉酶活力为29.34±1.95U/mL，比初始菊粉酶活力（6.25±0.84U/mL）提高了3.69倍。Cladosporiumsp.C-40的最佳培养基配方为：菊粉50g/L，酵母浸粉20g/L，ZnSO4·7H2O6g/L，pH5.0。在此条件下获得菊粉酶的活力值为30.68±1.42 U/mL，比初始菊粉酶活力（9.71 U/mL）提高了约2.16倍。 在最佳产酶条件下进行发酵培养，Burkholderiasp.C-56在培养48h后，菌体生长趋于稳定，此时菊粉酶活力达到最高。发酵过程中I/S值一直处于0.2-0.5范围内，说明产生的菊粉酶为外切型菊粉酶。Cladosporiumsp.C-40在培养96h后，菌体生长趋于稳定，发酵72 h后，菊粉酶活力开始趋于平稳，96 h达到最高。发酵48 h后I/S值一直处在10以上，说明产生的菊粉酶为内切型菊粉酶。 初步探究Burkholderiasp.C-56和Cladosporiumsp.C-40产生的菊粉酶的酶学性质，研究温度、pH和底物浓度对菊粉酶水解菊粉的影响。Burkholderiasp.C-56产生的菊粉酶的最适反应pH为5.0。在pH4.5~5.5之间时，相对菊粉酶活力能保持在90％以上。最适反应温度为55℃；Cladosporiumsp.C-40产生的菊粉酶的最适反应pH为4.5。在pH4.0~5.0之间时，相对菊粉酶活力能保持在90％以上。最适反应温度为55℃。