高产酯化酶不产桔霉素红曲菌的分离鉴定及其产酶条件的优化

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酯化酶(Esterase)是提高白酒等发酵产品中酯香成分的主要作用因素之一。产酯化酶的微生物主要有红曲菌(Monascus spp.)、酵母菌、根霉(Rhizopus spp.)以及一些细菌,其中红曲菌产酯化酶的能力较强。本实验以山西老陈醋大曲和枝江大曲为分离材料,从中分离红曲菌,采用形态学鉴定并结合ITS(Internal transcribed spacer)序列分析及ISSR(Inter-simple sequence repeats)分析方法进行了分类鉴定;筛选得到了产酯化酶能力较强的红曲菌,并对其进行了产桔霉素的分析。同时,采用正交试验对该菌株产酯化酶的发酵条件进行了探讨。具体结果如下:1.菌种的分离鉴定从山西老陈醋大曲中分离得到了41株红曲菌,从枝江大曲中分离得到了2株红曲菌,共43株红曲菌菌种。采用形态学鉴定并结合ITS序列与ISSR分析,鉴定编号为M51411的菌株为安卡红曲菌(M.anka),其余42株为丛毛红曲菌(M.pilosus)。同时,从市售酯化红曲产品中分离得到了8株红曲菌株,并选取其中形态差异较大的4株与从大曲中分离得到的43株红曲菌,以及本实验室保存的2株红曲菌,共49株红曲菌进行了后续酯化酶活力分析。2.酯化酶活力及产桔霉素分析对“1”中所述49株红曲菌产酯化酶进行了分析。结果表明,这49株红曲菌的酯化酶活力在3.000 mg/g·100 h到10.000 mg/g·100 h之间,其中从市售红曲中分离得到的红曲菌M41酯化酶活力最高,达10.266 mg/g·100 h,从大曲中分离得到的丛毛红曲菌M76113的酯化力排在第3位,达8.194 mg/g·100 h。考虑到知识产权等问题,故选取分离得到的丛毛红曲菌M76113作为进一步实验的研究对象。采用超高效液相色谱分析法,在丛毛红曲菌M76113的麸皮培养物中未检测到桔霉素。同时,对红曲菌桔霉素基因簇中4个关键基因进行了分析,结果显示,从该菌株的基因组中未扩增出任何相应DNA片段。结合两者的分析结果,可推断丛毛红曲菌M76113不产桔霉素。3.产酯化酶发酵条件的优化为探讨发酵条件对丛毛红曲菌M76113产酯化酶的影响,通过单因素试验,得到优化后发酵条件为:在250 m L的三角瓶中,装20 g麸皮,加水20 g,接种5%种子液(接种10%浓度为10~6个/m L红曲菌M76113的孢子液于PDB培养基中,170 r/min摇床培养24 h),培养温度30 oC,发酵时间11 d。在单因素试验基础上,设计了正交试验,得到丛毛红曲菌M76113产酯化酶的最优发酵条件为:在250 m L的三角瓶中,装20 g麸皮,加水20 g,接种5%种子液(种子液的制备方法同上),培养温度32 oC,发酵时间12 d。在此条件下酯化酶活力可达到10.904 mg/g·100 h,比初始酯化酶活力8.194 mg/g·100 h提高了33.07%,与目前商品化酯化红曲产品的酯化酶活力相当。
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