CN1490396A - 木聚糖酶及其生产方法与生产专用菌株 - Google Patents

木聚糖酶及其生产方法与生产专用菌株 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种木聚糖酶及其生产方法与生产专用菌株。其目的是提供一种能够产生具有较强酶活力的木聚糖酶的菌株，用该菌株生产得到的木聚糖酶及其生产方法。能够产生木聚糖酶的菌株为短小芽孢杆菌(Bacilluspumilus)BP19 CGMCC №0753，培养短小芽孢杆菌BP19的发酵培养基为含3.0－5.0％麸皮、0.1－0.2M Tris的发酵培养基，发酵培养基的pH值为8.0。本发明所提供的由短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)BP19 CGMCC №0779产生的木聚糖酶具有高的酶活力，而且是碱性木聚糖酶，在造纸及饲料工业中将得到广泛应用。

Description

木聚糖酶及其生产方法与生产专用菌株
技术领域
本发明涉及一种木聚糖酶，它的生产方法及其生产专用菌株。
背景技术
木聚糖酶系主要包括两种酶，一种是β-1，4-木聚糖酶，另一种是β-木糖苷酶，二者共同作用可将自然界中的木聚糖降解成单糖，在造纸、饲料工业中具有重要作用。产生木聚糖酶的微生物有很多种：包括丝状真菌、细菌、放线菌等。根据国内外研究报道，产生木聚糖酶的细菌主要有Bacillus subtilis、Clostridium sp.、Pseudomonasfluorescens等；产生木聚糖酶的放线菌主要有Streptomyces lividans、Streotomyces thermoviolaceus等；产木聚糖酶的丝状真菌主要有Aspergillusniger、Aspergillus nidulans、Aspergillus phoenicis、Trichoderma reesei、Trichoderma koningii等。国内的研究主要集中在丝状真菌。
微生物产生的木聚糖酶理化性质和分子量各不相同。分子量从9500到72000道尔顿，绝大多数为20000-30000道尔顿，等电点从3.6-10.3都有分布。催化反应的最适温度一般在50℃左右。最适pH值根据微生物来源的不同而有差异，多数在pH4.0-6.0，产碱性木聚糖酶的微生物则很少。
不同微生物产木聚糖酶的能力差异很大。以分批液体发酵(不补充养分)中每毫升培养液所产生的木聚糖酶酶活做比较。
国外文献报道中，Samain E等人报道的Bacillus sp.XE产木聚糖酶最高活力为380IU/ml(1997年)；Dhillon A等人报道的Bacillus circulans AB 16最高产酶活力为55IU/ml(2000年)；Kohli U等人报道的Thermoactinomyces thalophilussubgroup C.的最高酶活为42IU/ml(1997年)；Antonopoulos VT等报道的Streptomyces albus ATCC 3005的最高酶活为11.97 IU/ml(2001年)；Costa-Ferreira M等人报道的Aspergillus niger CCMI 850的最高产酶活力为65IU/ml(1994年)；de Souza CG报道的Aspergillus flavus的最高产酶活力为190IU/ml(1999年)。
国内的研究报道中，曲音波等人报道的Bacillus pumilus A30产木聚糖酶最高活力为431IU/ml(1999年)；陈红歌等人报道的Aspergillus niger E149的最高酶活力为375.2IU/ml(1998年)；蔡敬民等人报道的Aspergillus nigerA3的最高酶活力为340IU/ml(1996年)；丁少军等人报道的Pseudomonas fluorescens 01的最高酶活力为164IU/ml(1998年)；杨革等人报道的Pseudomonas pseudoflava SQ153最高酶活为400IU/ml(2000年)。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够产生具有较强酶活力的木聚糖酶的菌株。
能够产生木聚糖酶的菌株是短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)BP19，已于2002年07月25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(简称CGMCC)，保藏号为CGMCC №0753。
短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)BP19 CGMCC №0779自北京地区土壤中分离得到。首先将土样用牛肉汁琼脂斜面培养基进行培养，然后用含3.0-5.0％麸皮、0.1-0.2M Tris的初筛培养基进行筛选，得到短小芽孢杆菌BP19，其发酵培养基与初筛培养基相同。短小芽孢杆菌BP19菌体呈短棒状，菌落光滑，呈乳白色。
从图1中可以看出，短小芽孢杆菌BP19在发酵培养55-80小时的情况下，得到的酶活力最强。短小芽孢杆菌BP19分泌木聚糖酶的最适pH是7-8。
本发明的另一个目的是提供一种新的酶活性较强的木聚糖酶及其生产方法。
本发明所提供的木聚糖酶，是通过发酵短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)BP19CGMCC №0779得到的。
本发明的木聚糖酶在45-55℃条件下具有最高的酶活性(如图2所示)，具有较强的时间稳定性(如图3所示)，在20-55℃的范围内具有较稳定的酶活力(如图4所示)，其最适pH是8(如图5所示)，且酶活性在pH值6-9的范围内保持较高的活性(如图6所示)。
一种生产木聚糖酶的方法，是发酵短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)BP19 CGMCC№0779，并自其发酵液中获得木聚糖酶。
所述短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)BP19的发酵培养基为含3.0-5.0％麸皮、0.1-0.2M Tris的发酵培养基。发酵培养基的pH值为7.0-8.0。
用本发明方法得到的木聚糖酶活性在6500-7500mg/ml/h(650-750IU)。酶活性的测定方法是取0.1ml稀释的酶液，加入到0.1ml用0.2mol/L pH7.8磷酸缓冲液配制的1％木聚糖溶液中，50℃反应10分钟，DNS测定还原糖(以木糖为标准)。在上述条件下，每分钟产生的还原糖相当于1μmol木糖的所需酶量定义为1个酶活力单位(IU)。
本发明所提供的由短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)BP19 CGMCC №0779产生的木聚糖酶具有高的酶活力，而且是碱性木聚糖酶，在造纸及饲料工业中将得到广泛应用。
附图说明
图1为本发明菌株的产酶曲线。
图2为本发明木聚糖酶最适温度曲线。
图3为本发明木聚糖酶时间稳定性曲线。
图4为本发明木聚糖酶温度稳定性曲线。
图5为本发明木聚糖酶不同pH值时的酶活性曲线。
图6为本发明木聚糖酶pH值稳定性曲线。
具体实施方式
实施例1、发酵短小芽孢杆菌BP19获得木聚糖酶
1、配制发酵培养基：发酵培养基含4％麸皮、0.2M Tris，以自来水定容，调pH8.0；
2、取配制的发酵培养基25毫升置于250毫升的三角瓶中，并从牛肉汁琼脂斜面培养基上取本发明短小芽孢杆菌BP19一菌环接种于三角瓶中；
3、在转速为220r/min的旋转式摇床上，30℃条件下培养72小时；
4、收集发酵液并离心得到酶液。
实施例2、本发明木聚糖酶用于麦草浆的漂白
1、酶处理条件
浆浓5％；温度50℃；处理时间60分钟；pH值中性；酶用量20IU/g。
2、次氯酸漂白条件
浆浓6％；温度40℃；漂白时间2小时；漂液为次氯酸钠，浓度为26、25g/L；用氯量为5％、3.5％。
3、纸浆经酶处理及次氯酸盐漂白结果如表1所示，其中X-0：未经酶处理、只用次氯酸漂白的纸浆；X-1：经酶处理、未用次氯酸漂白的纸浆；X-2、X-3：经酶处理、在漂白机里用次氯酸钠漂白的纸浆；X-2、X-0漂白条件完全相同。
               表1：经不同处理后漂白纸浆的结果
      编号     X-1      X-2      X-3      X-0
   酶用量(IU/g)     20      20      20      -
   得率(％)     97.41      95.98      96.90      -
   KMnO4值     9.89      9.98      9.74      -
   KMnO4值下降(％)     7.48      6.64      8.89      -
   用氯量(％)     -      5.0      3.5      5.0
   残氯(g/L)     -      0.30      0.071      0.036
   氯耗(％)     -      90.60      97.77      98.87
    终点pH -     8.62     8.38     8.19
    白度(％) -     71.2     65.6     65.6
从表1的结果可以看出：未漂浆经酶处理，可改善麦草浆的次氯酸盐漂白性能，当漂白用氯量为5％时，漂白原浆经酶处理比未经酶处理漂后纸浆白度提高5.6个百分点，即从65.6％提高到71.2％。当漂到65.0％左右时，原浆漂白用氯为5％，经酶处理的纸浆比对照可节省用氯30％。

Claims (6)

1、短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)BP19 CGMCC №0779。
2、一种木聚糖酶，是发酵短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)BP19 CGMCC №0779得到的。
3、一种生产木聚糖酶的方法，其特征为发酵短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)BP19 CGMCC №0779，并自其发酵液中获得木聚糖酶。
4、根据权利要求3所述的生产木聚糖酶的方法，其特征在于：所述短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)BP19的发酵培养基为含3.0-5.0％麸皮、0.1-0.2M Tris的发酵培养基。
5、根据权利要求3所述的生产木聚糖酶的方法，其特征在于：所述培养基的pH值为7.5-8.5。
6、短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)BP19 CGMCC №0779在生产木聚糖酶中的应用。
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