黑曲霉固态发酵产生果胶酶条件的优化

期和代谢产物形成时期的协调。硫酸铵是一种速效 的无机氮源， 价格低廉， 适合在工业生产中使用。因 此， 本实验首先确定硫酸铵的最适合加量， 实验结 果如图 ２ 所示。
２０００ １９００ １８００ １７００ １６００ １５００ １４００
２ ２．５ ３ ３．５ ４ ４．５ ５ 硫 酸 铵 加 量／％
图 ２ 硫酸铵加量对固态发酵产果胶酶的影响
酶 活 力 定 义 为 ： 在 ４５ ℃、ｐＨ４．０ 条 件 下 ， 每 分 钟分解果胶生 成 １ μｍｏｌ 半乳糖醛酸所需的酶量为一 个 酶 活 力 单 位（Ｕ）。
２ 结果与讨论
２．１ 发酵培养基成分的确定 培养基成分和配比合适与否， 对微生物生长发
育、物质代谢、发酵产物的积累都有很大的影响。在 配制培养基时应尽量利用廉价而易于获得的原料作 为培养基成分， 特别是在发酵工业中， 培养基的用量 很大， 利用低成本的原料更能体现出其经济价值。本 节主要进行了黑曲霉固态发酵产果胶酶培养基中的发 酵主料、无机氮源、无机离子的种类及加量的确定。
Ｎｏ． ５． ２００８ １５
食品开发与机械
果胶酶活力（／ Ｕ／ｇ）
于营养物质比较少， 在发酵过程中观察到， 黑曲霉 的生长不是很旺盛， 没有果胶酶的积累； 而筛下的 物料在发酵过程中黏结在一起， 培养基得不到足够 的溶氧， 菌体生长量非常少。甜菜渣中虽然含有果 胶， 但是可能是由于蛋白质等营养物质的含量比较 少， 不能为黑曲霉发酵产果胶酶提供足够的营养， 或者是由于营养成分比例不适合本实验采用的黑曲 霉菌株产生果胶酶。 ２．１．２ 无机氮源的确定 无机氮源是较容易利用的氮 源， 在发酵的初期首先被消耗， 在培养基的配制中， 使用一些无机氮源可以控制发酵过程中菌体生长时
１ 材料与方法
１．１ 菌种 黑曲霉： 齐齐哈尔大学生物工程实验室提供。
１．２ 培养基和培养方法 １．２．１ ＰＤＡ 斜面培养基 土豆 ２０％、葡萄糖 ２％、琼 脂 ２％， ｐＨ 自然。 １．２．２ 固体发酵基础培养基 麸皮 １０ ｇ（２５０ ｍＬ 三角 瓶）， 水 １５ ｍＬ， ｐＨ 自然。 １．２．３ 斜 面 培 养 方 法 挑 斜 面 保 藏 菌 种 一 环 ， 接 于 ＰＤＡ 斜面培养基， 培养 ５ ｄ， 备用。 １．２．４ 固 体 发 酵 方 法 用 无 菌 水 将 斜 面 上 的 孢 子 洗 下， 转入装有玻璃珠的无菌水中， 震荡， 计数。按一 定的接种量将孢子悬液接入灭过菌的固体发酵培养 基 中 ， 震 荡 均 匀 ， 每 一 实 验 条 件 做 ３ 个 平 行 ， ３６ ℃ 培养 ７２ ｈ， 定时震荡。 １．３ 果胶酶活力的测定
食品开发与机械
黑曲霉固态发酵 产生果胶酶条件的优化
王丽丽， 刘晓兰 ＊， 郑喜群， 杜国军， 郑 义 （齐齐哈尔大学生命科学与工程学院，
黑龙江省普通高校齐齐哈尔大学农产品加工重点实验室， 齐齐哈尔 １６１００６）
摘要： 以黑曲霉为菌株， 以农产品加工副产物为主要物料， 采用固态发酵方法生产果胶酶， 优化发酵
关键词： 果胶酶； 黑曲霉； 固态发酵
中图分类号： ＴＳ ２０１．３
文献标志码： Ａ
文章编号： １００５－ ９９８９（２００８）０５－ ００１４－ ０５
Ｓ ｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ Ａｓ ｐｅ ｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅ ｒ ｓ ｏｌｉｄ ｓ ｔａ ｔｅ ｆｅ ｒｍｅ ｎｔａ ｔｉｏｎ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ｐｅ ｃｔｉｎａ ｓ ｅ
在目前的果胶酶生产中除以较昂贵的果胶质物 质直接作为诱导物外， 多是以含果胶质较多的果皮或 者果渣为诱导物或者主料。周建琴等利用橘皮粉作为 诱导物， 固态发酵后果胶酶活力达到 １６０３ Ｕ／ｇ［６］； 杨
收稿日期： ２００７－ １１－ ２９
＊ 通讯作者
基金项目： 黑龙江省自然基金项目（Ｃ２００４—３４）； 教育部科学技术研究重点项目（２０２０３８）。
皮、豆粕、米糠都含有一定量的淀粉， 淀粉的存在会
增大培养基的黏度， 而且可能会诱导淀粉酶的产生，
使果胶酶的产量降低。因此先将这 ３ 种 原料用 ４０ 目
筛子进行筛分， 分别考察固体发酵浸提液的果胶酶
活力， 结果如表 １ 和图 １ 所示。
表 １ 不同发酵底物对果胶酶活力的影响
底物
果 胶 酶 活 力 ／（Ｕ／ｇ）
ｐｒｏｃｅｓ ｓ ｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｗｅｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ａｓ ｍａｊｏｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ． Ｔｈｅ ｒｅｓ ｕｌｔｓ ｓ ｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓ ｕｉｔａｂｌｅ ｃｕｌｔｕｒｅ ｍｅｄｉｕｍ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｓ ｃｏｐｅ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｓ ｃｏｍｐｏｓ ｅｄ ｏｆ ｂｒａｎ ａｎｄ ｓ ｏｙｂｅａｎ ｍｅａｌ （ｒａｔｉｏ ｏｆ ８ ｔｏ ２）， ３．５％ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｓ ｕｌｆａｔｅ． Ｉｎｉｔｉａｌ ｐＨ ｏｆ ｍｅｄｉｕｍ ｗａｓ ｎａｔｕｒｅ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｗａｓ ｔｈａｔ １５ ｇ ｍｅｄｉｕｍ ｗａｓ ｐａｃｋｅｄ ｉｎ ２５０ ｍＬ ｆｌａｓ ｋ， ｒａｔｉｏ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｍｅｄｉｕｍ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗａｓ １ ∶１．５， ｔｈｅ ｉｎｏｃｕｌｕｍ ｓ ｉｚｅ ｗａｓ １０６ ｓ ｐｏｒｅｓ ｐｅｒ ｇｒａｍ ｍｅｄｉｕｎ． Ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｐｅｃｔｉｎａｓ ｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｏｎ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｒｅａｃｈｅｄ ２２６２ Ｕ／ｇ ｐｅｒ ｇｒａｍ ｍｅｄｉｕｍ．
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｐｅｃｔｉｎａｓ ｅ； Ａｓ ｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ； ｓ ｏｌｉｄ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
果 胶 酶 （Ｐｅｃｔｉｎａｓｅｓ）是 指 分 解 果 胶 质 的 一 类 酶 的 总 称， 是一类复合酶， 它可将果胶分解成半乳糖醛酸等 物 质 。 果 胶 酶 在 生 产 上 的 应 用 已 有 ４０ 多 年 的 历 史 ， 在食品加工、饲料加工、纺织、造纸、环境保护、诱 导植物抗病等方面都有重大的应用价值［１］， 在食品工 业上主要用于果汁加工和果汁果酒澄清。
培养基主要物料和培养条件。实验结果表明： 培养基的主要物料为麸皮与豆粕， 其比例为 ８∶２， 加入
３．５％的硫酸铵， 培养基初始 ｐＨ 自然， ２５０ ｍＬ 三角瓶中适宜装料 量为 １５ ｇ， 料水比为 １∶１．５， 接种量
为 １０６ 个孢子／ｇ 干基， 在此优化条件下， 果胶酶活力可以达到Fra bibliotek２２６２ Ｕ／ｇ。
４０ 目筛上的豆粕； 再 将 这 两 种 原 料 混 合 作 为 发 酵 的 主料， 实验结果表明， 将麸皮与豆粕以 ８∶２ 混合（碳氮 比约为 ２．６８）作为 发 酵 主 料 时 发 酵 浸 提 液 的 果 胶 酶 活 力最高（达到 １５５６．９３ Ｕ／ｇ）， 且高于单独以未筛的麸皮 作为发酵主料时的果胶酶活力。
作者简介： 王丽丽（１９８１—）， 女， 黑龙江七台河人， 硕士研究生， 主要从事生物工程方面的研究工作。
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食品开 添发 加与 剂机械
辉等利用苹果渣为主料固态发酵生产果胶酶， 活力 为 １７４．５４ Ｕ／ｇ［７］。这 些 方 法 能 提 高 酶 活 力 ， 在 一 定 程 度上降低果胶酶的生产成本， 但有一定的地域限制。 黑龙江省是农业大省， 农产品加工的资源丰富， 在加 工中会产生大量的副产物。本文利用农产品加工副 产物作为发酵的主要原料， 在不添加其他诱导物的 条件下生产果胶酶， 在优化的条件下， 酶活力可以达 到 ２２６２ Ｕ／ｇ， 且该酶在酸性条件下活力稳定， 适合用 于果汁加工行业。本文所研究的果胶酶的生产方法 既可以减少资源的浪费， 又促进了的果品开发， 为果 胶酶的工业化生产探索了一条有效的途径。
麸皮（４０ 目筛上）
１１８６．８±１２．６７
麸皮（４０ 目筛下）
１１７１．６９±１１．９
麸 皮 （未 筛 ）
１５００．７３±８．０９
豆 粕 （未 筛 ）
７３６．１±９．５３
豆粕（４０ 目筛上）
１０２５．６６±１４．３５
米糠（４０ 目筛上）
０±０
米 糠 （未 筛 ）
０±０
甜菜渣（捣碎， 粒度直径约 ５ｍｍ）
２．１．１ 发酵主要原料的确定 大多数微生物果胶酶的
合成需要在果胶质的诱导下产生， 也有组成型果胶
酶的报道［８］。对于诱导型的果胶酶， 在培 养基中含有
果胶或果胶酸都会提高产酶水平。
本实验选用 ４ 种农产品加工副产物， 分别作为
黑曲霉固态发酵的原料， 再将产酶活力高的原料混
合作为发酵主料， 以期获得更高的酶活力。由于麸
麸皮营养丰富， 除含有淀粉等物质以外， 还有 很多维生素和金属离子， 在发酵过程中既能为菌株 生长提供碳源， 也能提供氮源， 其中还含有一定量的 果胶， 为果胶酶的产生起到了一定的诱导作用； 豆粕 的营养成分也比较丰富， 加入到培养基中， 为菌株的 生长产酶提供了 氮 源 ， 而 且 ， 本 实 验 中 选 用 的 是 ４０ 目筛上的豆粕， 颗粒比较大， 增加了培养基的疏松 度， 使培养基在发酵过程中不易黏结成块， 增加了通 气量， 为菌株提供了足够的溶氧。由于米糠的颗粒较 小， 经过分筛后， 筛上大部分为种皮的部分， 可能由
许多微生物都具有产生果胶酶的能力， 目前研 究和应用较多的是真菌产果胶酶菌， 在真菌中尤以曲 霉菌属最为常用。微生物固态发酵具有设备投资少、
操作成本低， 可使用农副产品作原料、易推广等优 点。本文以黑曲霉为菌株， 采用固态发酵方法生产果 胶酶。黑曲霉属于丝状真菌， 适合采用固态发酵的方 式， 且是国际上公认的可用于食品的安全菌株［２－５］， 由 此产生的果胶酶预计将有较广泛的用途。
５６．２８±４．４
１７００
果 胶 酶 活 力／Ｕ／ｇ）
１２００
７００
２００ １０ｇ∶０ｇ ８ｇ∶２ｇ ６ｇ∶４ｇ ４ｇ∶６ｇ ２ｇ∶８ｇ ０ｇ∶１０ｇ 麸皮与豆粕的比例