| 2007年第4期（总第101期） | |||||||||
| 董桂清，余钧池，罗永侦，谢庆武(广西大学生命科学与技术学院，南宁 530004) | |||||||||
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摘 要：从土壤中分离筛选出5株产胞外β-甘露聚糖酶的菌株，其中DK3菌株的摇瓶培养液的酶活力达3.85 U /ml。该酶水解葡甘露聚糖的最适温度为 关键词： β-甘露聚糖酶；筛选；酶学性质 β-1,4-D-甘露聚糖酶(β-1,4-D-mannan mannanohydrolase，EC.3.2. l. 78)是一类能水解含有β-1,4-D-甘露糖为主链的多糖(包括甘露聚糖、半乳甘露聚糖、葡甘聚糖等)的内切酶[1]。该酶用途广泛，能分解魔芋葡甘露聚糖，生产能促进双歧杆菌生长、改善肠道菌群结构的魔芋低聚糖；可作为工具酶用于天然多糖类结构的分析；在造纸工业中，与β-木聚糖酶等半纤维素降解酶类协同使用，能除去纸浆中的半纤维素，改善纸质；在纺织工业中用于纤维中半纤维素的降解，能有效去除纺织品所粘附的多余染料；在饲料工业中用作酶添加剂，起到消除抗营养因子的作用[2-4]。虽然β-甘露聚糖酶的应用前景广阔，但目前总的来说，其低产和高成本限制了其应用范围和规模，能改变这种状况的最重要的途径之一是筛选和培育产高活力β-甘露聚糖酶的高产菌株。 1 材料与方法 1.1 土壤来源 土壤样品从广西大学农场甘蔗地、广西南丹县魔芋种植地和南宁绿源肥料厂堆肥地采集。 1.2 试剂 葡甘露聚糖（商品名：魔芋精粉）购自武汉市清江魔芋制品有限公司。 其它试剂均为分析纯试剂。 1.3 培养基 富集培养基（%）：魔芋精粉2.0，酵母膏0.5，蛋白胨0.3，NaCl 0.5； 固体分离培养基（%）：魔芋精粉1.0，NaNO3 0.3，MgSO4·7H2O 0.5，KCl 0.5， K2HPO4 0.1，FeSO4·7H2O 0.001，琼脂 1.0，pH6.0； 发酵培养基（%）：魔芋精粉1.0，酵母膏0.5，蛋白胨0.3，NaNO3 0.3，MgSO4·7H2O 0.5，KCl 0.5，K2HPO4 0.1，FeSO4·7H2O 0.001，pH6.0； 产酶培养基（%）：魔芋精粉1.0，NaNO3 0.3，MgSO4·7H2O 0.5，KCl 0.5，K2HPO4 0.1，FeSO4·7H2O 0.001，pH6.0。 1.4 菌株的分离和筛选 称取 1.5 β-甘露聚糖酶粗酶液的制备 将菌株接种于发酵培养基中， 酶活力的测定：取0.4 ml 0.5%(w/v)葡甘露聚糖 (用pH7.0，0.01 mol/L 磷酸钠缓冲液配制)，加入0.1 ml 适当浓度的酶液， 酶活力单位定义：在上述反应条件下，每分钟由底物释放出相当于1µmolD-甘露糖的还原糖所需酶量为1个酶活力单位(U)。 2 结果 2.1 菌株筛选 从土样中筛选出5株产β-甘露聚糖酶的高产菌株（编号为DK1~5）,其中DK3菌株的摇瓶培养液的粘度下降快，菌落周围有大的透明圈，摇瓶培养液中的β-甘露聚糖酶活力达3.85 U /ml （表1）。 表1 菌株筛选结果
2.2 酶学性质的研究
图1 β-甘露聚糖酶促反应最适温度
图2 β-甘露聚糖酶的温度稳定性
图3 β-甘露聚糖酶促反应最适pH值
图4 pH对β-甘露聚糖酶活力的影响 表2 化学试剂对β-甘露聚糖酶活力的影响
3 讨论 据报道，魔芋低聚糖促进双歧杆菌生长效果优于乳果糖、大豆低聚糖及低聚异麦芽糖等低聚糖[8]。因此，β-甘露聚糖酶最有应用前景的用途之一是用于魔芋低聚糖的生产。但是，其应用于工业生产的前提是生产出低成本的高活力酶。本研究所筛选到的菌株在培养24h后，其培养液中的β-甘露聚糖酶活力即接近最高值，培养时间比国内其他文献[ 2-3 ]所报道的明显缩短。此外，该酶属胞外酶，易于提取，酶活力达3.85U /ml，稍高于国内一些文献的报道[9]。但总的来说该酶的制备成本还太高，离实际应用的要求还有相当长的一段距离。今后除了需要进一筛选活力更高、稳定性更好的菌种之外，还应该开展固定化细胞法生产胞外β-甘露聚糖酶和固定化酶法生产魔芋低聚糖的研究，以降低生产成本。 参 考 文 献 [1] Schimbug D., Salmann M. Enzyme handbook(4). [2] 杨文博，沈庆，佟树敏.产β-甘露聚糖酶地衣芽孢杆菌的分离筛选及发酵条件，微生物学通报，1995，22（3）：54-157. [3] 崔福绵，石家骥，鲁茁壮.枯草芽孢杆菌中性β-甘露聚糖酶的产生与性质，微生物学报，1999，39（1）：60－63. [4] 田亚平，金其荣.黑曲霉β-甘露聚糖酶酶学性质及其化学组成.无锡轻工大学学报，1998，17（3）：31－35. [5] Viikari L.Kantelinen A，Ratto M a1．Enzyme in Biomass ConversationAmerian Chemial Society， 1991: 11－21. [6] 陈一平，龙健儿等.β-甘露聚糖酶产生菌的筛选和发酵条件的初步研究，天然产物研究与开发，10 （3）：24-28. [7] Akino T，Nakamura N, Horiroshi K . Agric Biol chem.,1988,52:773－779. [8] 向进乐，陈文品，刘勤晋.魔芋低聚糖的研究进展，中国食品添加剂，2004 No.1. [9] 杨幼慧, Alan M McKAY.β-甘露聚糖酶的产酶菌种、条件及部分性质研究,华南农业大学学报，2001，22（2）：86－88. |
