1株产菊粉酶菌株的筛选及发酵条件优化

聂山山 韩卓

摘 要：研究以透明圈法从菊芋根际土壤中筛选产菊粉酶菌株，通过初筛和复筛，筛选出1株产菊粉酶活力较高的菌株Z-4，经菌落和显微镜观察，初步鉴定为霉菌。通过正交试验优化菌株Z-4的发酵条件，分析不同因素对该菌株产菊粉酶活力的影响，结果表明，菌株Z-4产菊粉酶的最优条件为：以菊粉为唯一碳源，最佳氮源为酵母浸粉、添加量9g/L，培养温度32℃，初始pH6.5，培养时间7d，此时菌株Z-4实际产酶活力达到15.62U/mL。

关键词：菌株;菊粉酶;酶活;正交试验

中图分类号 TQ925文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）16-0029-04

Abstract：This study screened the inulinase-producing strain from the rhizosphere soil of Jerusalem artichoke with transparent circle method.A strain Z-4 with high enzyme activity was screened by primary and secondary screening by.A strain Z-4 initially identified as mold after colony morphology and microscopic observation.Analysis the effects of different single factors on the inulinase activity.The optimization of fermentation conditions for Z-4 strain by orthogonal experimental，The results show that the optimal condition was： inulin as the sole carbon source，The best nitrogen source was yeast extract、added amount 9g/L，culture temperature 32℃，initial pH6.5，culture time 6d，under this condition，the enzyme activity of Z-4 strain reached 15.62U/mL.

Key words：Strain;Inulinase;Enzyme activity;Orthogonal experimental

菊粉又称为菊糖，其分子是由D-呋喃果糖经β（1→2）糖苷键链接而成的线性直链多糖，果糖链的末端常带有一个葡萄糖残基，聚合度（DP）為2～60，其中平均聚合度DP≤9的菊粉又被称为短链菊粉，从天然植物中提取的菊粉同时含有长链与短链[1]。菊粉主要存在于菊芋、大丽菊、菊苣等菊科植物当中，如菊芋块茎中菊糖含量可占其干重的70%以上[2]。菊粉作为一种相对廉价且丰富的生产果糖和低聚果糖的原材料，已被广泛应用于食品、药品和保健品等领域[3]。

菊粉酶学名为β-2，1-D-果聚糖酶，是能够水解β-2，1-D-果聚糖果糖苷键的一类水解酶[4]。根据其作用方式的不同，可分为外切型菊粉酶和内切型菊粉酶2种。内切菊粉酶可以随机水解菊粉链内部的糖苷键，主要产物是低聚果糖;外切菊粉酶作用于菊粉链的非还原性末端的糖苷键，逐一水解，主要产物为果糖[5]。低聚果糖具有改善肠道功能的作用，有利于肠道益生菌如双歧杆菌和乳酸杆菌的生长，属于优质的益生元。近年来，随着国内外学者对于产菊粉酶微生物的深入研究，目前发现能产菊粉酶的微生物有很多种，包括丝状真菌、酵母菌和细菌;且大部分工作主要集中在菌株的筛选和酶学性质研究方面，筛选出来的野生菌株产酶活力普遍较低，无法满足工业化生产的需要。为此，本研究从菊芋根际土壤筛选获得1株产菊粉酶菌株，经初步鉴定为霉菌，对其发酵条件进行了初步优化，以期为菊粉酶的研究提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂 菊芋根际土壤：采于安徽省蚌埠市禹会区菊芋生长地，4℃冰箱保存。菊粉（90%）（上海源叶生物）;PDA培养基（杭州百思）;酵母浸粉（安琪酵母股份有限公司）;葡萄糖、氯化钠、磷酸氢二钾、蛋白胨、、磷酸二氢氨、氯化铵、硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸镁、琼脂、3，5-二硝基水杨酸、酒石酸钾钠、氢氧化钠、苯酚（均为国药集团），试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备 BHC-1300ⅡA/B2超净工作台：苏州净化有限公司;HH-1数显恒温水锅：金坛市杰瑞尔电器有限公司;ZWY-100H恒温培养振荡器：上海智城分析仪器制造有限公司;H4-20KR台式高速冷冻离心机：湖南可成仪器设备有限公司;YXQ-LS立式压力蒸汽灭器：上海博讯实业有限公司;101-型电热鼓风干燥箱：上海实验仪器有限公司;722紫外可见分光光度计：上海菁华科技仪器有限公司。

1.3 培养基 （1）初筛培养基：菊粉20g/L、酵母浸粉10g/L、NaCl 5g/L、NH4H2PO4 0.5g/L、MgSO4·7H2O 0.5g/L、FeSO4·7H2O 0.1g/L、琼脂15g/L、pH自然、121MPa、灭菌20min;（2）复筛培养基：葡萄糖20g/L、蛋白胨5g/L、酵母浸粉10g/L、琼脂15g/L、pH自然、121MPa、灭菌20min;（3）PDA培养基：马铃薯浸粉5g/L、葡萄糖20g/L、琼脂14g/L、pH5.4～5.8、121MPa、灭菌20min;（4）发酵培养基：菊粉20g/L、酵母浸粉10g/L、NaCl 5g/L、K2HPO4 0.5g/L、MgSO4·7H2O 0.5g/L、FeSO4·7H2O 0.1g/L、pH自然、121MPa、灭菌20min。