一株产木聚糖酶菌株的鉴定及产酶条件研究

材料的重要组成成分，其含量仅次于纤维素，而木聚糖是植物半纤维素的主要成分。木聚糖酶是一类可以将木聚糖降解成低聚糖和木糖的水解酶，主要包括内切β-1，4-木聚糖酶（β-D-1，4-xylanase， EC 3.2.1.8）、外切β-1，4-木聚糖酶（β-D-1，4-xylanase， EC 3.2.1.92）和β-木糖苷酶（β-1，4-xylosidase， EC 3.2.1.37）。内切β-1，4-木聚糖酶是木聚糖降解酶中最关键的酶，其以内切方式水解木聚糖分子中β-1，4-木糖苷键，水解产物主要为不同聚合度的木寡糖和少量木糖（Collins et al.，2005）。木聚糖酶对半纤维素物质的降解对于秸秆资源的利用具有重要意义，已被广泛应用于生物转化、食品、饲料、医药、能源和造纸等行业（Collins et al.，2005；包怡红和李雪龙，2006；Nortey et al.， 2007）。但木聚糖酶应用于工业生产中多数需要具备嗜热或嗜碱的特性，至今为止，关于嗜热嗜碱特性的木聚糖酶仅有10余种（柏文琴等，2014），与已经分离到的数百个木聚糖酶资源相比，嗜热嗜碱木聚糖酶的数量非常有限。生产应用酶制剂除了考虑酶活性及表达量外，还需根据不同的应用条件考虑其稳定性（包怡红和李雪龙，2006），因此，分离选育适应能力强和产酶能力高的微生物菌株仍是木聚糖酶生产应用的关键。同时，利用廉价的农业废弃物如秸秆、玉米芯、蔗渣和麸皮等诱导生产木聚糖酶能有效降低酶制剂的生产成本（李秀婷等，2004），也是木聚糖酶生产利用的主要发展方向之一。【前人研究进展】木聚糖酶广泛存在于细菌、霉菌和酵母菌等微生物中（万红贵等，2001），其中霉菌如嗜热棉毛菌、木霉、曲霉和青霉等因产酶能力强而备受关注（宋红霞等，2011）。目前研究较多的是木霉、曲霉和细菌所产生的木聚糖酶，不同来源的木聚糖酶其酶学性质也有所差异（Wong et al.，1988），工业生产中多数需要具备耐热、耐酸碱特性的木聚糖酶，因此，有不少科研工作者从土壤、酸碱等极端环境中筛选产木聚糖酶的菌株，以期获得具有相应特性的木聚糖酶。庞宗文等（2012）从土壤中分离到一株高产木聚糖酶的嗜热子囊菌，其最佳产酶条件为：玉米芯∶麸皮=7∶3（w/w）；最佳氮源為酵母膏和胰蛋白胨的混合氮源，添加量1.5%；吐温-80添加量0.5%，初始pH 7.2，培养基水含量80%，250 mL三角瓶装料量8 g，发酵温度50 ℃，发酵时间72 h；该酶最适温度为75 ℃，最适pH 4.5，在70 ℃以下具有良好的稳定性。单志琼等（2012）从盐碱湖土壤中筛选到25株产碱性木聚糖酶菌株，所产木聚糖酶具有较好的热稳定性和碱稳定性。目前，利用农业废弃物产木聚糖酶的报道较多，常见的麸皮、麦秆、玉米芯、稻秆、稻壳、高粱秆、甘蔗渣等均可诱导生产木聚糖酶（吴萍和姚伍，2006；丛倩千等，2009），利用此类农业废弃物作诱导底物能有效降低生产成本，产生的木聚糖酶也适合于工业应用。【本研究切入点】广西是我国第一大木薯生产省份，木薯生产加工产生大量的木薯渣。目前对木薯渣的再利用主要有制作肥料、饲料，栽培食用菌，制沼气等（刘倩等，2012），利用木薯渣发酵产木聚糖酶的研究报道较少。【拟解决的关键问题】采用真菌经典形态学鉴定结合现代分子生物学鉴定技术，对一株从废弃木薯渣堆中分离获得的产木聚糖酶的嗜热真菌JG-50进行分类鉴定，并进一步采用单因素试验研究其利用木薯渣为碳源生产木聚糖酶的适宜条件，旨在获得能利用木薯渣等农业有机废弃物发酵产木聚糖酶的优良菌株，为该菌株在农业有机废弃物发酵中的应用提供理论依据。

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