CN103131681B - 深绿木霉菌株b8-1-34在制备漆酶方面的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一株深绿木霉(Trichoderma atroviride)B-8-1-34在制备漆酶方面的应用,属于微生物技术领域。该菌株已于2012年8月10日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为:CGMCC No. 6390。利用该菌株通过液态发酵法生产漆酶,通过调整培养基成份提高漆酶产量。液态发酵周期短,酶活高,酶稳定性好,为漆酶的生产及在食品、环保等领域的应用提供了新的菌种资源。

Description

深绿木霉菌株B8-1-34在制备漆酶方面的应用
技术领域
本发明涉及一株深绿木霉B-8-1-34菌株制备漆酶方面的应用,属于微生物技术领域。
背景技术
真菌漆酶是一种糖蛋白,由肽链、糖配基和Cu2+三个部分组成。分子量在60~390kDa 之间。肽链一般由500~550个氨基酸组成,糖配基主要有氨基己糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、岩藻糖和阿拉伯糖,占整个分子重量的10%~80%。糖配基组成及含量的不同是漆酶分子量存在较大差异的主要原因。由于漆酶具有底物多样性,因此,具有广泛的工业应用价值和潜力。如添加到酒类制品、果汁、饮料及食用油中可抗氧化;添加到洗涤剂中可提高洗涤效果,还可用于纸浆生物漂白,废水处理,环境污染物脱毒与降解,以及染发剂。此外,还可用于聚合和氧化反应的催化剂或促进剂等。
漆酶可由多种真菌产生,包括子囊菌类(如曲霉属、链孢霉属和柄孢壳菌属)、半知菌类葡萄孢属、担子菌类(如金线菌属、屈孔菌属、 香菇属、灰侧耳菌属、栓菌属)和丝核菌属。木霉属菌株可产生纤维素酶、几丁质酶和木聚糖酶等多种具有生物活性或重要工业应用价值的酶。然而,利用木霉属菌株发酵产漆酶鲜有报道。法国学者Savoie研究了木霉对7株叶腐担子菌和7株木腐担子菌漆酶合成能力的影响,木霉使酶活均有所提高。Baldrian 以木霉与云芝共培养产生的酶活比对照提高40倍,达44.2U/L; Mata 报道以咖啡果肉为基质共培养平菇和木霉,酶活从150U/g 提高到180 U/g。CN200610037937.1 公开了利用栓菌AH28-2和木霉ZH1共培养生产漆酶的方法,发酵9.5天,漆酶产量达6000U/L。Hanen Chakroun等人以葡萄糖为碳源并加入适量铜离子培养深绿木霉,漆酶产量可达到661U/L; U. Holker研究了深绿木霉产漆酶的影响条件,其中,当pH=4.5时酶活最高,为7U/L。
发明内容
本发明的目的是利用保藏号为CGMCC No. 6390的深绿木霉                                               菌株高产量地制备稳定性好的漆酶。
为实现本发明目的,本发明利用深绿木霉菌株通过液态发酵法生产漆酶,通过调整培养基成份提高漆酶产量。该菌株是以木糖渣为唯一碳源,从自然界中筛选出,经分子鉴定,结合形态学特征确定该菌株为深绿木霉,进一步经过诱变选育获得。已于2012年8月10日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(北京市朝阳区北辰西路1号院3号),保藏号为CGMCC No. 6390。
具体制备方法如下:
⑴将保藏号为CGMCC No. 6390的深绿木霉B-8-1-34经活化后,制成浓度为106~108/ml的孢子悬液,按1~10%的接种量接入种子培养基中,26~32℃,150~220rpm摇床中培养24-48h,得种子液;种子培养基:PDA液体培养基,121℃高压灭菌25 min;
⑵将步骤⑴制得的种子液以2~15%接种量接入发酵产酶培养基中,裝液量为30~60mL/250mL, 26~32℃,150~220rmp摇床中培养;
⑶培养48~120h,固液分离制备粗酶液,或将制得的粗酶液浓缩后,经过常规提取得到固体酶制剂。
步骤(2)所述的发酵产酶培养基由以下组份组成:碳源0.5~5%,氮源0.5~5%,磷酸二氢钾0.01~0.4%;七水硫酸镁0.002~0.10%;氯化钾0.002~0.10%,各组分以重量百分比计,余量为蒸馏水;并加入CuSO和微量元素,使培养基中CuSO50~500μmol/L,微量元素液1~5mL/L。
所述的碳源为甘油、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、木糖、果糖、乳糖、山梨糖、甘露糖、可湿淀粉、玉米秸秆其中之一或两种以上成份的混合。
所述的氮源为酵母提取物、蛋白胨、麸皮、豆饼粉、玉米浆、碳酸氢铵、酒石酸铵、磷酸氢二铵、硫酸铵、氯化铵、酒石酸铵、硝酸铵其中之一或两种以上成份的混合。
所述的碳源优选果糖、甘露糖和蔗糖、可湿淀粉其中之一或两种以上成份的混合。
所述的氮源优选蛋白胨、酵母提取物、硝酸铵、磷酸氢二铵其中之一或两种以上成份的混合。
所述的微量元素液组成为每L含有如下成份:B4O7Na2 ·10HO 0.1;CuSO4 ·5H2O 0.01;FeSO·7H2O  0.05;MnSO4 ·7H2O  0.01;ZnSO4 ·7H2O  0.07;(NH4)6MO7O24 ·4H2O  0.01,以g计。
步骤(2)在发酵过程中可以适量添加表面活性剂,以提高漆酶的产量。添加方式可以于接种前或发酵24h后;添加量为底物重量的0.0001~0.001%。
   所述的表面活性剂主要有:Tween-20、Tween-40、Tween-60、Tween-80、
TritonX-100、TritonX-114、TritonX-116、TritonX-405、TX-4、TX-6、TX-9、TX-10、AEO-3、AEO-7、AEO-9、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等。
所述的深绿木霉发酵生产漆酶的方法,添加Zn2+、Co2+、Fe3+、Ca2+、K+、 Li+可以提高深绿木霉的漆酶产量。
酶活测定:以2,2 -联氮-二(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)为底物,反应在室温下进行,在总反应体积3mL中,含有0.5mL ABTS(5mmol/L),2mL 100 mmol/L柠檬酸酸-柠檬酸钠缓冲液(pH5.0),添加0.5mL的酶液(或适当稀释的酶粉)启动反应,在420nm下反应5min,测定吸光值的变化,以柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液为对照。
酶活定义为:每分钟转化1μmol底物或形成1μmol产物所需要的酶量为1个酶活单位(U),ε420=3.6×104[(mol/L)-1cm-1]。
本发明利用深绿木霉菌株CGMCC No. 6390,通过液态发酵法生产漆酶,其液体产酶发酵最高酶活达1700U/L。该菌株液态发酵具有产酶能力强,发酵周期短,所产漆酶稳定性好等特点,非常适合工业化应用。
附图说明
图1为本发明实施例制备的粗酶液经稀释后,采用不同pH 的缓冲液,室温测定,酶活变化曲线;
图2为本发明实施例制备的粗酶液经稀释后,不同温度测定,酶活变化曲线;
图3为本发明实施例制备的粗酶液经稀释后,在不同pH 的缓冲液中室温处理6h测定,剩余酶活变化曲线;
图4为为本发明实施例制备的粗酶液经稀释后,在不同温度下处理6h测定,剩余酶活变化曲线。
具体实施方式
为对本发明进行更好的说明,举实施例如下:
实施例1深绿木霉菌株CGMCC No. 6390,发酵产漆酶可利用的碳源
按照上述方法,步骤(2)培养基组成为(g/L): 碳源20;酵母提取物5;酒石酸铵5;磷酸二氢钾1;七水硫酸镁0.5;氯化钾0.5;CuSO300μmol/L;微量元素液3ml/L; 微量元素液(g/L):B4O7Na2 ·10H2O 0.1;CuSO4 ·5H2O 0.01;FeSO·7H2O 0.05;MnSO4 ·7H2O 0.01;ZnSO4 ·7H2O 0.07;(NH4)6MO7O24·4H2O 0.01。pH自然,摇瓶装量为30mL/250mL,接种量为10%,种龄28h,30℃,180rpm发酵,定期取样测定。碳源分别为甘油、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、木糖、果糖、乳糖、山梨糖、甘露糖、可湿淀粉、玉米秸秆。漆酶产量如表1所示。
表1 碳源对漆酶产量的影响
碳源 发酵时间(h) 酶活(U/L) 碳源 发酵时间(h) 酶活(U/L)
甘油 96 200 乳糖 72 160
葡萄糖 70 24 山梨糖 72 700
蔗糖 70 293 甘露糖 72 1260
麦芽糖 72 400 可湿淀粉 72 1480
木糖 120 640 果糖 120 1700
玉米秸秆 72 360      
实施例2氮源对B8-1-34发酵产漆酶的影响
培养基组成为(g/L): 有机氮5;蔗糖20;无机氮5;磷酸二氢钾1;七水硫酸镁0.5;氯化钾0.5;微量元素液3mL/L; CuSO300μmol/L;pH自然。摇瓶装量为30mL/250mL,接种量为10%,种龄24小时, 30℃,180rpm 发酵。所用的有机氮、无机氮见表2,微量元素液组成同实施例1。漆酶产量如表2所示。
               表2氮源对B8-1-34发酵产漆酶的影响
氮源1 发酵时间(h) 酶活(U/L) 氮源2 发酵时间(h) 酶活(U/L)
酵母提取物 48 60 碳酸氢铵 96 146
蛋白胨 72 1332 酒石酸铵 96 93
麸皮 72 7 磷酸氢二铵 72 266
豆饼粉 96 224 硫酸铵 72 306
玉米浆 72 226 氯化铵 72 706
      硝酸铵 72 626
注:氮源1处理另加0.5%酒石酸铵;氮源2处理另加0.5%酵母提取物
实施例3 最佳pH、温度及pH和温度耐受情况
     如上制备的粗酶液经稀释后,采用不同pH 的缓冲液,室温测定酶活, 以酶活最高的测定值为参照(100%),计算相对酶活,结果如图1所示;如上制备的粗酶液经稀释后,于不同温度下测定酶活,以酶活最高的测定值为参照(100%),计算相对酶活。结果如图2所示。
如上制备的粗酶液经稀释后,在不同pH 的缓冲液中室温处理6h,分析测定剩余酶活,结果如图3所示;如上制备的粗酶液经稀释后,于不同温度处理6h,分析测定剩余酶活,结果如图4所示。
实施例4
⑴将保藏号为CGMCC No. 6390的深绿木霉B-8-1-34经活化后,制成浓度为106~108/ml的孢子悬液,按10%的接种量接入种子培养基中, 30℃,150~220rpm摇床中培养40h,得种子液;种子培养基:PDA液体培养基,121℃高压灭菌25 min;
⑵将步骤⑴制得的种子液以5%接种量接入发酵产酶培养基中,裝液量为40mL/250mL, 28℃,150~220rmp摇床中培养;发酵24h后添加表面活性剂Tween-20或Tween-40,添加量为底物重量的0.001%。
⑶步骤(2)所述的发酵产酶培养基由以下组份组成:碳源1.5%,氮源1%,磷酸二氢钾0.2%;七水硫酸镁0.05%;氯化钾0.1%,各组分以重量百分比计,余量为蒸馏水;并加入CuSO和微量元素,使培养基中CuSO200μmol/L,微量元素液3mL/L。
所述的碳源为果糖。
所述的氮源为蛋白胨和酒石酸铵以10:1重量份的混合物。
所述的微量元素液组成为每L含有如下成份:B4O7Na2 ·10HO 0.1;CuSO4 ·5H2O 0.01;FeSO·7H2O  0.05;MnSO4 ·7H2O  0.01;ZnSO4 ·7H2O  0.07;(NH4)6MO7O24 ·4H2O  0.01,以g计。
培养72h,固液分离制备粗酶液,测得漆酶酶活为 739 U/L 。
实施例5
步骤(2)发酵过程中添加Zn2+、Co2+、Fe3+、Ca2+、K和Li+,加量为0.005mmol/L;所述的氮源选蛋白胨和酵母提取物两种以上成份的混合。其它如实施例4,测得漆酶酶活为 857 U/L 。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.深绿木霉菌株B-8-1-34在制备漆酶方面的应用,其特征在于:
(1)将保藏号为CGMCC No. 6390的深绿木霉(Trichoderma atroviride)B-8-1-34经活化后,制成浓度为106~108/mL的孢子悬液,按1~10%的接种量接入种子培养基中,26~32℃,150~220rpm摇床中培养24~48h,得种子液;种子培养基:PDA液体培养基,121℃高压灭菌25 min;
(2)将步骤(1)制得的种子液以2~15%接种量接入发酵产酶培养基中,裝液量为30~60mL/250mL, 26~32℃,150~220rmp摇床中培养;
(3)培养48~120h,固液分离制备粗酶液,或将制得的粗酶液浓缩后,经过常规提取得到固体酶制剂;
步骤(2)所述的发酵产酶培养基由以下组份组成:碳源0.5~5%,氮源0.5~5%,磷酸二氢钾0.01~0.4%;七水硫酸镁0.002~0.10%;氯化钾0.002~0.10%,各组分以重量百分比计,余量为蒸馏水;并加入CuSO和微量元素,使培养基中CuSO50~500μmol/L,微量元素液1~5mL/L;
所述的碳源为甘油、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、木糖、果糖、乳糖、山梨糖、甘露糖、可湿淀粉、玉米秸秆其中之一或两种以上成份的混合;
所述的氮源由有机氮和无机氮组成,氮源选自酵母提取物、蛋白胨、麸皮、豆饼粉、玉米浆酒石酸铵、碳酸氢铵、酒石酸铵、磷酸氢二铵、硫酸铵、氯化铵或硝酸铵;
所述的微量元素液组成为每L含有如下成份:B4O7Na2 ·10HO 0.1;CuSO4 ·5H2O 0.01;FeSO·7H2O  0.05;MnSO4 ·7H2O  0.01;ZnSO4 ·7H2O  0.07;(NH4)6MO7O24 ·4H2O  0.01,以g计。
2.如权利要求1所述的深绿木霉菌株B-8-1-34在制备漆酶方面的应用,其特征在于:所述的碳源优选果糖、甘露糖和蔗糖、可湿淀粉其中之一或两种以上成份的混合;
所述的氮源优选蛋白胨、酵母提取物其中之一与酒石酸铵混合物或硝酸铵、酒石酸铵、磷酸氢二铵其中之一与酵母提取物混合物。
3.如权利要求1或2所述的深绿木霉菌株B-8-1-34在制备漆酶方面的应用,其特征在于:步骤(2)发酵过程中于接种前或发酵24h后,添加表面活性剂,添加量为底物重量的0.0001~0.001%。
4.如权利要求1或2所述的深绿木霉菌株B-8-1-34在制备漆酶方面的应用,其特征在于:步骤(2)发酵过程中添加Zn2+、Co2+、Fe3+、Ca2+、K+或/和Li+
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