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本研究从湖南省张家界采集到50份土壤样品,经过选择培养基初筛,通过刚果红染色法分离到产碱性纤维素酶的菌株112株,其中细菌菌株98株。对其中透明圈较大的20株细菌菌株进行复筛,得到CMC酶活性较高的产酶菌株ZJJ-9和,ZJJ-20。经过形态学特征、生理生化特征和16SrDNA序列分析,初步鉴定ZJJ-9为解淀粉类芽孢杆菌(Paenibacillus amylolyticus sp.)的菌株,ZJJ-20为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis sp.)的菌株。
在初始发酵条件下,P. amylolyticus ZJJ-9的酶活力为34.26U/mL。对影响其产酶水平的温度、摇床转速、发酵时间以及培养基中的碳源、氮源、无机盐和起始pH等发酵条件进行了单因素试验,并对碳、氮、磷、无机盐四因素进行正交试验,对初始培养基进行了优化。初步确定其培养基配方为:麸皮0.5%,大豆粉2%,KH2PO4 0.2%,NaCl 0.7%。其最优产酶条件为:37℃,175r/min培养48h,初始pH值为7。在此条件下,最高酶活水平达51.20 U/mL。
对ZJJ-9碱性纤维素酶的酶学性质进行了研究。确定了该纤维素酶在以CMC-Na为底物时,最适作用温度为50℃,具有较好的热稳定性,60℃下能长时间保持较高活性;该酶的最适pH为7.0,在pH7.0~10.0有较强的稳定性。测定不同价态金属离子对酶活性的影响,其中,Fe2+、Mg2+、Cu2+在一定浓度时对酶有激活作用,Zn2+、Mn2+、Co2+对酶有不同程度的抑制作用。用动力学方法测得该酶对底物CMC-Na的Km值为0.027g/mL,Vmax为0.948mg/mL.min。