产弹性蛋白酶菌株的选育及发酵动力学研究

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本文研究了产弹性蛋白酶菌株的选育、菌株的初步鉴定,发酵条件的优化,以及菌株的发酵动力学方面的研究,并在现有的条件下,对粗酶的固定化进行了初步的探索。  从合肥肉联厂附近土壤和污水中分离得到了19株产弹性蛋白酶菌株,其中有三株产酶相对较高,对其中一株发酵产酶条件进行了初步研究,通过一系列菌株的形态学特征鉴定和生理生化特征实验的研究,结合相关文献对菌株作了初步鉴定,该菌株为产弹性蛋白酶气单孢菌属,菌株经过紫外线诱变,诱变剂量为30s照射,菌株产酶活性提高65%,再通过硫酸二乙酯(DES)化学诱变,诱变剂量为1%浓度处理40min,使菌株酶活进一步提高到120%,最后将两种诱变方法结合使用,采用紫外线照射20s后再用DES处理20min,酶活产量比原始出发菌株提高近1.44倍。  在此工作基础上,进一步研究了菌株产酶条件。实验结果表明,葡萄糖和干酪素作为碳源和氮源最有利于该菌株产酶,酵母膏对产酶的影响不大,通过正交试验确定其最适浓度配比为:2.0%干酪素、0.5%葡萄糖、0.4%酵母膏。发酵条件初步研究结果表明:该菌株在30℃、起始pH7.0、装液量25ml/250ml、发酵28h产酶量达到最大。该菌对氧的需求比较大,通过提供氧载体吐温-80,也能够提高胞外酶的产量。  弹性蛋白酶发酵是一个很复杂的过程,为了分析研究小型发酵罐中力学特性,探索大规模发酵生产的可行性,在摇瓶发酵培养基优化和发酵条件优化的基础上,我们在14L发酵罐中进行了放大试验,探讨罐中分批发酵动力学特征,建立了发酵过程菌体生长、产物生成及基质消耗随时间变化的数学模型。Logistic方程、Luedeking-Piret方程能够很好地分别描述产弹性蛋白酶菌体生长;发酵产酶过程和基质消耗过程。并将3个动力学模型的预测值和实验值进行了比较,所建立的分批发酵动力学模型能较好地反应弹性蛋白酶分批发酵过程。  通过聚乙烯醇包埋法和聚乙烯醇为载体戊二醛作为交联剂共价交联法对弹性蛋白酶粗酶进行了固定化的研究,实验表明,共价交联法固定化后每克载体酶活回收率能够达到较高水平,酸性环境中稳定性增强,经过6批次弹性蛋白分批水解,酶活仍有残留,具有一定的操作稳定性,本研究内容为以后的纯酶固定化奠定了基础。
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