木聚糖酶产生菌株Fusarium oxysporum sp.MJ-23的分离鉴定、酶学特性及产酶条件优化

【摘要】木聚糖是自然界中仅次于纤维素的丰富的可再生资源,由p-1,4-糖苷键连接形成的多聚糖,主要存在于植物细胞壁中。植物性饲料中含有大量非淀粉多糖(NSP),后者因为本身的结构而影响了动物对其消化吸收,降低饲料利用率的同时也增加了肠胃的负担。微生物木聚糖酶对半纤维素降解起着关键作用,不同类型的木聚糖酶分别作用于木聚糖的主链和支链,将其降解为木糖等单糖,从而提高动物对饲料的利用率目前人们对真菌的研究主要集中曲霉、木霉、青霉、毛霉等菌种上,关于镰刀菌属(Fusarium)菌种产木聚糖酶的研究较少。本研究筛选到一株高效产木聚糖酶的菌株Fusariumoxysporumsp.MJ-23,并对其酶学特性、产酶条件优化以及在饲料中的应用等方面的内容进行了初步研究,以期为工业化生产提供参考。本研究所获得的主要结果如下：在长期堆放枯枝败叶、作物秸秆的土壤中分离一株酶活较高且产酶相对稳定的菌株MJ-23。经对菌株MJ-23菌落形态学及rDNA-ITS的基因序列分析,鉴定其为丛赤壳科(Nectriaceae)中的尖孢镰刀菌属(Fusariumoxysporumsp.)。菌株MJ-23产木聚糖酶在50℃至60℃范围内酶活力较高,最适的作用温度为55℃,且具有较好的恒温木聚糖酶稳定性,在3h以内可维持90%以上的酶活。该木聚糖酶在pH为6时酶活最高,pH5-8的范围内对酶活影响不大。MJ-23产木聚糖酶一般选用200的酶液稀释倍数,酶处理时间为20min,底物用量为1mL。等浓度的不同金属离子或基团中Ca2+、Fe2+、Mn2+对木聚糖酶的活性有较强的激活作用,Cu2+、Zn2+对木聚糖酶的活性有较大的抑制作用。化学助剂中聚乙二醇和Tween80对木聚糖酶的活性有较大的促进作用,EDTA、尿素和SDS对木聚糖酶的活性均有不同程度的抑制作用,以SDS的抑制作用最为强烈。在产酶条件优化中,木聚糖、麸皮和玉米芯等碳源可较大程度上诱导菌株MJ-23产生木聚糖酶,其中以木聚糖的作用最为显著。酵母粉、蛋白胨、牛肉膏等氮源有较强的促进作用,以酵母粉最为显著,而尿素的作用较低。原因可能是菌株对不同来源的氮源偏好性有所不同。接种量偏大或偏小均会对酶活产生影响,接种1枚或大于15枚菌盘时,木聚糖酶活性均有较大幅度降低,本研究选用5-10枚菌盘接种为宜。装液量以50和75mL时测定的酶活较高,小于50mL或大于75mL均会导致导致酶产量下降,原因可能是通气量对菌体生长的影响所致。在最适培养条件下,该菌株产木聚糖酶活性约为186U/mL。木聚糖酶应用于饲料,可使猪饲料中木糖的生成量提高约28%,鸡饲料中木糖的生成量提高约16%。两种饲料中木聚糖酶作用差异的原因,可能是饲料配方中玉米(含有大量的非淀粉多糖NSP)含量的不同所致。
【作者】郄卫那；
【导师】何健；
【作者基本信息】南京农业大学，微生物学，2013，硕士
【关键词】木聚糖酶；酶学性质；饲料应用；Fusariumoxysporumsp.MJ-23；

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