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黑曲霉发酵生产α-淀粉酶

摘要本实验通过黑曲霉发酵生产α-淀粉酶，发酵周期为66h。每隔6h取一次样，对发酵罐发酵过程的特征参数进行了初步研究，分析了生物量、pH值、残糖含量、酶活力的变化，并绘制出变化曲线，从而得到黑曲霉生产α-淀粉酶过程中理化性质的变化。

关键词黑曲霉发酵α-淀粉酶特征参数

AbstractThetestwereundertakentouseaspergillusnigertoproduceα-amylase.Thewholefermentationperiodwas66hours.Sampledevery6hourstopreliminarystudyonthecharacteristicparametersoffermentationprocessinthefermentationtank.Thebiomass,pH,concentrationofglucose,enzymeactivityweremeasuredandthevariedcurveswerealsodescribed.Socouldweobtainthechangesofthephysicochemicalpropertiesoffermentationprocess.

KeywordsAspergillusnigerfermentationα-amylasecharacteristicparameters

前言

α-淀粉酶(α-1,4-D-葡萄糖-葡萄糖苷水解酶)普遍分布在动物、植物和微生物中，是一种重要的淀粉水解酶。它以随机作用方式切断淀粉、糖原、寡聚或多聚糖分子内的α-1,4葡萄糖苷键，产生麦芽糖、低聚糖和葡萄糖等，是工业生产中应用最为广泛的酶制剂之一[1]。α-淀粉酶水解所得产物的还原性末端葡萄糖单位碳原子为α构型，同时该酶能使淀粉浆的粘度下降，因此又称为液化酶。1963年日本研究者YasujiMinoda[2]发现黑曲霉可以生产耐酸性α-淀粉酶，此后，然后美国、韩国、中国等国家都对耐酸性α-淀粉酶进行了研究。陆续发现枯草杆菌、河内氏曲霉(A.Kawachii)、青霉、酵母等都可以产生耐酸性α-淀粉酶[3-4]。

耐酸性α-淀粉酶与中性α-淀粉酶对淀粉的作用机制相似，但是在低pH条件下，完成其上述作用过程，即以随机方式切断淀粉分子内的α-1,4糖苷键，不能水解支链淀粉的α-1,6糖苷键，可以水解含有3个或3个以上α-1,4糖苷键的低聚糖[3]。耐酸性α-淀粉酶突出的特点是对酸的稳定性明显高于中性α-淀粉酶。一般中性α-淀粉酶活的最适pH为6~7，而耐酸性α-淀粉酶活的最适pH为4~5[4]。耐酸性α-淀粉酶的酸稳定性明显高于中性α-淀粉酶。但是，与中性α-淀粉酶相比，耐酸性α-淀粉酶对碱性条件则更为敏感[5]。

本实验通过黑曲霉发酵生产α-淀粉酶的实验过程，熟悉发酵罐的构造和使用方法。初步了解发酵生产的原理和常规发酵参数的检测方法。整个实验按照“菌种的培养→空消→实消→接种→发酵→放罐”的发酵过程进行。在整个发酵的过程中，每隔6h取一次发酵液样品检测其pH值、酶活、残糖量及生物量四个生理指标。最后将所测数据进行整理、分析，可以得出整个发酵过程各物质的生成和消耗的变化规律以及如何调整培养条件来提高发酵生产的效率，对大工业生产具有重要的指导意义。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1材料与试剂

原料：黑曲霉。

药品与试剂：淀粉、蔗糖、柠檬酸氢二铵、KH2PO4、CaCl2、FeSO4·7H2O、MgSO4·7H2O、消泡剂(植物油)、I2、KI、磷酸缓冲液(pH6.0)、0.05%淀粉液、稀碘液、浓硫酸、蒽酮、0.1g/L的葡萄糖溶液、蒸馏水等。

主要仪器和设备：5L搅拌式发酵罐、离心机、分光光度计等。

1.1.2培养基

发酵培养基配方：可溶性淀粉75g，蔗糖75g，柠檬酸氢二铵80g，KH2PO415g，CaCl20.5g，FeSO4·7H2O0.5g，MgSO44·7H2O0.5g，加水定容至5L，pH5.0，消泡剂(植物油)3mL。

1.2方法

1.2.1发酵实验步骤

1.2.1.1空消

先开启蒸汽发生器，自有蒸汽产生并排掉管路中冷凝水后，按以下步骤进行：

(1)先关闭所有阀门，检查处是否关紧密封，打开罐上方排气口。

(2)蒸汽先进空气系统，蒸汽→蒸汽过滤器→分过滤器，无论蒸汽走到哪一路得先放尾阀，放出冷凝水，排掉冷空气，待有蒸汽冲出后调小，打开主阀。