高产γ-淀粉酶黑曲霉菌株的电子束诱变育种及其产酶糖化力研究

发布时间：2020-05-08 16:44

【摘要】：黑曲霉是常见的产γ-淀粉酶发酵菌种,γ-淀粉酶活性的高低直接影响着发酵的效率。紫外线辐照诱变,超声波诱变,亚硝酸诱变等传统的诱变的方式已经不能满足工业生产的需要。电子束作为一种新兴的辐照技术,能够大幅度提高黑曲霉产γ-淀粉酶的活性,并能保持一定的遗传稳定性。本论文通过对五种产γ-淀粉酶的黑曲霉分离培养,筛选出一种γ-淀粉酶酶活相对较高的黑曲霉。利用响应面法优化电子束辐照诱变育种参数。对比超声波诱变法、紫外线辐照诱变法、γ射线辐照诱变法、硫酸二乙酯诱变法、亚硝酸诱变法和电子束辐照诱变法,确定高产γ-淀粉酶黑曲霉诱变的最优方法。并对发酵液离心沉淀,透析,阴离子交换层析,凝胶层析等,研究分析电子束辐照诱变前后γ-淀粉酶糖化力的变化。通过菌落形态的观察、孢子形态的观察、生长曲线,γ-淀粉酶的吸附率和解支力等方面的研究,探明黑曲霉突变菌结构变化及糖化作用。为黑曲霉的电子束辐照诱变提供参考。研究结果如下:经测定,出发菌γ-淀粉酶的酶活为13560 U/mL,在电子束束流能量6 MeV、辐照剂量0.4 kGy、孢子浓度3×10~6个/mL的最佳诱变条件下,所获得的黑曲霉突变菌酶活为30800 U/mL,酶活提高了127.1%。依据不同诱变方式下酶活提高幅度,提高的效果依次为:电子束辐照诱变法(127.1%)硫酸二乙酯诱变法(84.7%)紫外线辐照诱变法(72.3%)γ射线辐照诱变法(60.1%)亚硝酸诱变法(36.4%)超声波诱变法(23.1%)。因此,电子束辐照能够明显提高γ-淀粉酶的活性,选定为最优诱变育种方法。黑曲霉突变菌株的孢子形态比出发菌株孢子形态更为松散,更利于孢子的增殖,平板培养突变菌株的生长速度明显高于出发菌株的生长速度,但在稳定期二者的干重无明显差异。γ-淀粉酶的吸附率:出发菌γ-淀粉酶对糯米淀粉的吸附率为18.1%,对糯玉米淀粉的吸附率为3.7%;突变菌γ-淀粉酶对糯米淀粉的吸附率为20.1%,对糯玉米淀粉的吸附率为4.2%。突变菌γ-淀粉酶对糯米淀粉的吸附率提高了2%,对糯玉米淀粉的吸附率提高了0.5%。γ-淀粉酶的水解度:出发菌γ-淀粉酶对糯米淀粉的水解度为21.3%,对糯玉米淀粉的水解度为9.6%;突变菌对糯米淀粉的水解度为22.7%,对糯玉米淀粉的水解度为10.2%,突变菌γ-淀粉酶对糯米淀粉的水解度提高了1.4%,对糯玉米淀粉的水解度提高了0.6%。γ-淀粉酶的解支力:出发菌γ-淀粉酶对糯米淀粉的解支力为26.32%,对糯玉米淀粉的解支力为32.19%;突变菌γ-淀粉酶对糯米淀粉的解支力为35.34%,对糯玉米淀粉的解支力为46.28%。突变菌γ-淀粉酶对糯米淀粉的解支力提高了9%,对糯玉米淀粉的解支力14.1%。突变菌γ-淀粉酶能够水解较高浓度的可溶性淀粉,生成葡萄糖的速率比出发菌株提高了2.3倍。
【图文】：

阴离子交换层析,图谱,凝胶柱,凝胶层析

图 3.1 阴离子交换层析图谱Fig. 3.1 anion exchange chromatography里成分浓缩后上样至 sephadex G-100 凝胶柱，如图检测糖化酶酶活。经过 SDS-PAGE 检测，为单一条 3.3。图 3.2 凝胶层析图谱Fig. 3.2 gel chromatogram

凝胶层析,图谱,成分,酶活

到糖化酶酶活。在相同的作用条件下，，1 号峰成分对 1 号峰里的成分进行进一步分离。图 3.1 阴离子交换层析图谱Fig. 3.1 anion exchange chromatography里成分浓缩后上样至 sephadex G-100 凝胶柱，如图检测糖化酶酶活。经过 SDS-PAGE 检测，为单一条 3.3。
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS201.3

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