灰綠青黴Penicillium glaucumNS16是食品科學與技術國家重點實驗室分離篩選並保藏的一株產纖維素酶野生菌株。採用回響面法(Response Surface Methodology)對Penicillium glaucumNS16生長和發酵產酶因素的影響並最佳化了發酵產酶條件。
基本介紹
- 中文名：灰綠青黴
- 外文名：Penicillium
- 種類：黴菌
生產條件,套用,誘變育種,
生產條件
採用回響面法對灰綠青黴PenicilliumglaucumNS16生產纖維素酶的發酵條件進行了最佳化,通過Plackett-Burman實驗方法研究有關碳源、氮源、無機鹽、發酵時間、搖床轉速等18個發酵因子對菌株發酵產纖維素酶活力的影響。結果顯示,影響產酶的顯著因子是麩皮、CMC的含量和發酵時間。根據實驗結果和經驗方法對顯著影響因子的取值範圍進行預估,並採用Box-Behnken設計實驗進行最佳化,然後套用回響面模擬預測和搖瓶發酵實驗驗證,結果表明,最佳化發酵條件為培養基中麩皮6.0 g/L，CMC 710 g/L,發酵時間96 h，搖瓶發酵液中CMC酶活均接近309 IU/mL，最佳化預測值和實驗驗證值擬合度達到99%,比初始培養基和發酵條件下菌株產CMC酶活94.51IU/mL提高了227%。
不同微生物來源的木質纖維素降解酶的酶系組成往往不同。Jorgensen H等研究報導,青黴屬(Penicillium)真菌能分泌出較全的降解天然木質纖維素的聚糖酶系,其菌體培養容易、生長快,產酶活力較高,表現出良好的商業開發潛力。
套用
麴黴和根霉產B-葡萄糖苷酶活性較高,而在天然纖維素降解中起重要作用的B-葡聚糖纖維二糖水解酶活力較低。青黴屬真菌不僅能分泌組成齊全、酶活較高的纖維素降解酶系,而且具有易培養和生長快的優勢。因此,研究灰綠青黴的培養條件及其對秸稈纖維降解的影響,可以為更好地利用秸稈開闢新的途徑。
纖維素酶是一種誘導酶，在培養和發酵過程中加入適當的誘導物可以增加酶的產量，麩皮富含微量生長因子或誘導物和纖維素等碳源物質，這些物質促進菌體的營養生長,比秸稈纖維素更易誘導菌種纖維素酶的產生，但纖維素酶的分泌受纖維二糖和葡萄糖等的阻遏和反饋抑制,低濃度時有促進作用而較高濃度時便開始抑制，因而應該控制麩皮含量.微生物一般對NH4+離子吸收較快，只有NH4+離子才能進入有機分子中，(NH4)3PO4在被灰綠青黴利用過程中，PO3-4的存在有利於保持菌體生長過程中培養基的pH相對穩定，不適宜的pH可引起菌體表面電荷改變,影響菌體對營養物的吸收，使產酶量和酶活力降低。含水量的大小，直接影響菌種的生長，含水量小，物料容易因水分蒸發而變乾，使發酵不徹底，產酶量降低，含水量太大,造成微環境缺氧，夾心現象嚴重,影響菌體生長和酶活力。綜合上述分析,可將灰綠青黴產酶的最佳培養基確定為氮源(NH4)3PO4，含水量200 %，pH 4.5，麥稈：麩皮為3：2。
誘變育種
以發酵條件最佳化的菌株 Penicillium glaucum NS3 為出發菌，採用紫外線、亞硝酸鈉複合誘變，在 UV( 15W、距30cm 輻照 9min) 、0.3% 亞硝酸鈉協同誘變條件下，經多輪反覆誘變，得到菌株 Penicillium glaucum NS3c1，其發酵液CMC 酶活和濾紙酶活分別達到 400． 07 IU / mL 和 9． 47 IU / mL，比出發菌酶活 309 IU / mL 和 7． 37 IU / mL 分別提高 29．47% 和 28． 35% 。
