Page 221 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2022年第5期

第41卷 第5期 华 中 农 业 大 学 学 报 Vol.41 No.5
2022年 9月 Journal of Huazhong Agricultural University Sep. 2022，215~222

姚炎，李菁菁，张雨萌，等.溜曲霉M3b产壳聚糖酶的固体发酵工艺优化及酶学性质［J］.华中农业大学学报，2022，41（5）：215⁃222.
DOI：10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.05.026

溜曲霉M3b产壳聚糖酶的固体发酵

工艺优化及酶学性质

姚炎 ，李菁菁 ，张雨萌 ，赵南鹏 ，丁德征 ，苏淑慧 ，付星 1
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1.华中农业大学食品科学技术学院/国家蛋品加工技术研究中心，武汉 430070；
2.湖北省农产品质量安全检测中心，武汉 430070
摘要 为挖掘专一性壳聚糖酶，从多地土壤中筛选出 1 株高壳聚糖酶活力的真菌 M3b，对其进行了形态学
观察和 18S rDNA 序列鉴定，采用单因素试验和正交试验优化固体发酵工艺，研究纯酶的酶学性质。结果显示，
菌株M3b为溜曲霉，其最佳产酶发酵条件为：以水为100%计，1%胶体壳聚糖+1%葡萄糖、0.5%硫酸铵、麸皮∶
豆粕=6∶10、接种量为 10 %、发酵 6 d、初始发酵 pH 7.0、发酵温度 32 ℃。在此条件下酶活力达到 20.56 U/mL，
是初始发酵条件的 221.3%。SDS-PAGE 和酶谱分析发现该菌株只产 1种壳聚糖酶，分子质量为 40 ku。该酶的
酶促反应最适 pH 值为 5.5，最适温度为 60 ℃，水解产物聚合度≥2。结果表明，采用溜曲霉进行固体发酵可以显
著提高壳聚糖酶的酶活力，降低生产成本，纯化后的壳聚糖酶AtChito40酶学性质稳定，耐酸碱，且能有效地降解
壳聚糖。
关键词 溜曲霉；壳聚糖酶；壳寡糖；固体发酵；酶活力；纯化
中图分类号 TQ925 文献标识码 A 文章编号 1000-2421（2022）05-0215-08

壳聚糖酶（chitosanase，EC 3.2.1.132）是一类催 等问题，有必要挖掘产酶活力高、稳定性强的真菌菌
化壳聚糖中氨基葡萄糖间的 β-1，4-糖苷键断裂，并水 株，并强化其固体发酵条件。
［1］
解释放壳寡糖的糖苷水解酶 。壳聚糖酶水解而形 溜曲霉与米曲霉有近缘关系，常用来处理农业
成的壳寡糖具有良好的水溶性、易于被生物体吸收 纤维类废弃物，开发生物蛋白资源，具有较好的生物
［2］
利用等优点 ，广泛应用于农业、食品、生物医药等多 利用度和安全性。到目前为止，尚未见到溜曲霉产
个领域。壳聚糖酶来源广泛，近年来已从细菌、真菌 壳聚糖酶的相关报道。因此，本研究从多地土壤中
等微生物中筛选到具有潜在应用能力的壳聚糖酶发 分离出产壳聚糖酶活力较高的溜曲霉，采用固体发
［3］
酵菌株 。与细菌来源的壳聚糖酶相比，真菌壳聚糖 酵手段以提高壳聚糖酶的产量和活力。随后，对壳
酶具有高效性和相容性，生产成本更低，适合工业化 聚糖酶酶学性质进行研究，进一步验证壳聚糖酶的
生产。在生产中，菌株发酵产酶可分为液体发酵和 稳定性，以期为壳聚糖酶工业化生产和应用提供理
固体发酵，固体发酵可以使用廉价的农业残留物，如 论支撑。
麦麸、豆粕、虾副产品为培养基质，从而减少工业废 1 材料与方法
水排放，降低生产成本。此外，固体发酵体系含水量
低，不含自由水，更利于水分活度要求低的真菌生 1.1 材料与试剂
长。目前，对壳聚糖酶来源的真菌菌株固体发酵研 微生物筛选自浙江、河南、湖北、海南、山东等省
究报道较少，多数集中在液体发酵上，并且真菌菌株 份的土壤；壳聚糖购于上海阿拉丁生化科技股份有
产壳聚糖酶活力普遍较低。针对高效产壳聚糖酶原 限公司；酵母浸粉购于安琪酵母股份有限公司；豆
始真菌菌株少、壳聚糖酶普遍活力低、纯酶价格昂贵 粕、麸皮购于武汉农贸市场；蛋白质 Marker试剂盒购

收稿日期：2022-04-07
基金项目：国家自然科学基金项目（32072158）；国家级大学生创新创业训练计划（S202110504232）
姚炎，E-mail：1784736219@qq.com
通信作者：付星，E-mail：fuxing@mail.hzau.edu.cn