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弹性蛋白酶发酵生产条件优化及性质研究

徐晶

   弹性蛋白酶(Elastase)是一种以分解不溶性弹性蛋白为特征的蛋白水解酶,能降解弹性硬蛋白,并且对酪蛋白、明胶、血纤维蛋白、血红蛋白、白蛋白等多种蛋白质都具有分解能力,因此可用来作为肉类嫩化剂。另外,弹性蛋白酶还可以降解肉类中难以处理、食用的韧带、大动脉管以及筋腱等蛋白质废料,利于提高肉的利用率。 响应曲面法( response surface methodology, RSM)是统计设计实验技术的合成,它采用多元二次方程来拟合因素和响应值之间的函数关系,通过对回归方程的分析来寻求最优工艺,解决多变量问题。 本课题研究的主要内容是以枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)作为产弹性蛋白酶菌株,根据在不同摇瓶发酵培养条件下,该菌所产弹性蛋白酶水解能力的大小,应用响应面法来确定最利于枯草芽胞杆菌发酵产弹性蛋白酶的条件。同时对得到的弹性蛋白酶的性质进行初步研究。 研究中,首先,通过预实验确定最利于枯草芽孢杆菌发酵产弹性蛋白酶的培养条件:最佳碳源为葡萄糖,最佳氮源为酵母膏,最佳金属离子组合为K_2HPO_4、KH_2PO_4、MgSO4·7H2O。然后,通过单因素实验以及双因素重复实验,确定葡萄糖、酵母膏、葡萄糖和酵母膏的交互作用、金属离子、温度、pH值以及接种量的取值范围,并对以上各个因素进行方差分析,确定葡萄糖、酵母膏、温度及pH值四个因素为影响显著的因素。最后,对影响显著的因素应用二次回归正交旋转组合设计安排试验,得到回归方程。 对得到的回归方程应用SAS软件进行分析,得到最利于枯草芽孢杆菌摇瓶发酵产弹性蛋白酶的培养条件为:1.5%葡萄糖、1.5%酵母膏、0.1%K_2HPO_4、0.05%KH_2PO_4、0.01%MgSO_4·7H_2O,起始pH为6.5,最适发酵温度为36.5℃,接种量4%。通过验证实验证明得到的回归方程是可靠的,得到的各个参数值在实际应用中是可行的。 同时,对所得到的弹性蛋白酶的热稳定性、酸碱稳定性、最适作用温度、最适作用pH值、金属离子以及盐析的影响进行了初步的研究,得到的结论如下:由枯草芽孢杆菌发酵得到的弹性蛋白酶在低温下稳定性较好;在pH接近于中性的条件下稳定性较好;在碱性条件下水解能力较好:在Tris-HCl缓冲液中最适pH为8.2,在硼砂-硼酸缓冲液中最适pH为7.8;弹性蛋白酶的最适作用温度为50℃;金属离子对枯草芽孢杆菌生产的弹性蛋白酶的水解能力影响不明显;弹性蛋白酶的分级沉淀确定在20%~65%。 将实验得到的弹性蛋白酶粗酶应用于对猪肉及主动脉的嫩化,发现在50℃条件下,4%左右添加量的酶与猪肉及主动脉作用1h,嫩化的效果较好,这与弹性蛋白酶性质研究部分实验所得的结论相一致……   
[关键词]:枯草芽孢杆菌;弹性蛋白酶;响应曲面
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:东北农业大学2008年