能够分解果胶质的酶称作果胶酶(pectinase).该酶可分为:原果胶酶、裂解酶(PL)、多聚半乳糖醛酸酶(PG)和果胶酯酶(PE).相应地,测量酶活性的方法也有很多,如滴定法、黏度下降法、脱胶作用时间法、还原糖测定法、紫外吸收测定法等。本实验酶活性测定均采用还原糖测定法中的3,5-二硝基水杨酸(DNS)法.
果胶酶主要应用于食品加工业,在纺织、环境保护、饲料加工、生物制浆、木材防腐等行业中也有广泛的应用,草酸青霉(Penicillium oxalicum)果胶酶的诱导抗病作用。
果胶酶主要由微生物和植物合成。微生物中的真菌、放线菌和细菌都能产生果胶酶的相关酶系。目前国内外研究与应用较多的是细菌和霉菌,其中黑曲霉(Asperillus niger)是国际公认的安全菌株,所以最受关注.此外,酵母菌、链霉菌和根霉等也有相关的报道,而关于草酸青霉(Penicillium oxalicum)的相关报道甚少,草酸青霉(Penicillium oxalicum)产果胶酶的液体发酵更是鲜有报道。
果胶酶的传统工业化生产主要采用固体发酵法,但液体发酵法具有发酵条件参数易于测量、再现性强、易于控制等优点。本实验从污泥中筛选到一株高产果胶酶的草酸青霉,运用液体发酵法对其酶活性进行了相关研究。
1材料和方法
1.1菌株来源
以从山东、四川、海南、浙江等地采集的土壤、昆虫、动物内脏、腐烂水果等100多份样品为材料,分离筛选获得高产果胶酶菌株。
1.2培养基
1)马铃薯葡萄糖培养基(PDA):马铃薯200 g,葡萄糖20 g,琼脂15——20 g,水1000 mL,pH 6.0.
2)产果胶酶筛选培养基:果胶30 g,NaNO33 g,K2HPO4·3H2O 3.3 g,KCl 0.5 g,Fe2(SO4)30.01 g,(NH4)2SO420 g,MgSO40.24 g,CaCl20.15 g,KH2PO43.8 g,琼脂粉20 g,溴酚蓝0.2 g,水1000 mL,pH 6.0.
3)摇瓶种子培养基:果胶4 g,(NH4)2SO41 g,KH2PO43.8 g,K2HPO4·3H2O 0.2 g,水100 mL,pH 6.0.
4)摇瓶基础培养基:桔皮粉4 g,米糠4 g,(NH4)2SO41 g,KH2PO43.8 g,K2HPO4·3H2O 0.2 g,水100 mL,pH 6.0.
1.3初筛
取适量土样、昆虫、腐烂果实等磨碎后加无菌水,于28℃培养24 h,然后取0.1 mL培养液进行涂布,培养3 d.产果胶酶的菌落着生的蓝色培养基有黄色水解圈生成,挑取水解圈明显的菌落进行复筛【10].
1.4复筛
在筛选培养基中挑取水解圈大的单菌落,通过测定和计算其变色圈直径和菌落生长圈直径的比值(Dp/Dc)进行复筛。在培养皿的中心分别接入初筛获得的菌种,接种后培养皿置28℃恒温培养箱中培养3 d.测量各菌落生长圈的直径Dc和变色圈的直径Dp,选择Dp/Dc值较大的菌种备用,最终选取一株果胶酶活性高的菌株进行实验。
1.5摇瓶培养
将复筛获得的菌种经PDA斜面培养后,用无菌水配成1.0×106的孢子悬浮液,取2 mL(摇瓶装液量的5%)接入种子摇瓶培养基中,回转式摇床转速为160 r/min,28℃培养24 h后,取3.2 mL(摇瓶装液量的8%)种子液接入摇瓶培养基中继续培养70 h.摇瓶装液量均为250 mL三角瓶中装40 mL.
1.6粗酶液的提取
发酵液在4℃,10000 r/min离心10 min,取上清液作为粗酶液。
1.7酶活性测定
采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)法【3]测定酶活性。吸取0.2 mL适当稀释的酶液于试管中,加1.8 mL 0.4%的果胶底物溶液,50℃水浴反应30 min后,加2 mL DNS试剂终止反应,沸水浴10 min,冷却后蒸馏水定容到15 mL,摇匀。空白对照:吸取0.2 mL煮沸的稀释酶液于试管中,加2 mL DNS试剂和1.8 mL 0.4%的果胶底物溶液,50℃水浴反应30 min,沸水浴10 min,冷却后蒸馏水定容到15 mL,摇匀。在540 nm波长处测定吸光度。在上述反应体系中,以每毫升果胶酶液降解果胶底物1 min产生1μg还原糖定义为1个酶活性单位。
1.8培养时间对产果胶酶的影响
取3.2 mL(摇瓶装液量的8%)种子液接入40个250 mL装液量为40 mL的三角瓶内,160 r/min,28℃摇瓶培养,每隔2 h取样。接着,将菌体一并用滤纸过滤,然后用烘箱于50℃烘至恒重,再用分析天平称菌丝体干质量。实验重复3次。
1.9菌种鉴定
1.9.1培养和形态特征观察
将菌株在PDA培养基平板上培养3 d,用显微镜观察其菌丝、分生孢子梗、分生孢子等特征。
1.9.2 DNA提取与ITS序列分析
取PDA培养基平板上培养3 d的新鲜菌丝体50 mg,加液氮研磨成粉末,用试剂盒提取DNA.利用真菌通用引物ITS1:5‘-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3’和ITS4:5‘-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3’进行rDNA的内转录间隔区(ITS)序列扩增,测序由上海生物工程有限公司完成。将测得的ITS序列在GenBank数据库进行BLAST比对,通过同源性分析对菌株进行分子水平的鉴定。
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