蛋白酶产生菌产酶条件优化研究
2023-03-06 09:03
论文总字数：22396字
摘 要
蛋白酶是存在于微生物、动植物体内，能够催化蛋白质或多肽的肽键水解，进而使其降解为小分子的蛋白质或氨基酸等物质的一类酶。蛋白酶在食品、化妆品、医药、化工、洗涤剂、纺织和饲料等工业及科学研究中都具有广泛而深入的应用。
本实验通过单因素优化实验和正交试验对枯草芽胞杆菌L-03（Bacillus subtilis L-03）菌株产蛋白酶的发酵培养基组分和发酵条件进行优化，使得菌株枯草芽胞杆菌L-03（Bacillus subtilis L-03）产蛋白酶的酶活力提高。本实验采用福林酚试剂显色法来测定酶活。结果显示，枯草芽胞杆菌L-03的最优发酵培养基最佳组分为：蔗糖2%、酵母浸膏4%、硫酸镁0.5%、聚山梨酯80 1%；枯草芽胞杆菌L-03的最适发酵条件为：接种量2%、初始pH8.0、发酵温度37℃、发酵时间30h；
关键词：蛋白酶；枯草芽胞杆菌；产酶条件
Optimization study of protease producing bacteria enzyme production conditions
Abstract
Protease is present in microorganisms, plants and animals. It can catalyze the hydrolysis of peptide bonds of proteins or peptides, and thus the degradation is a kind of small molecule enzyme proteins or amino acids and other substances. Protease is widely used in food, cosmetic, pharmaceutical, chemical, detergent, textile and feed industry and scientific research.
This experiment by single factor optimization experiment and the orthogonal experiment of hay Bacillus subtilis L-03 strains producing protease fermentation medium nutrition component and optimize the fermentation conditions ,to improve the hay Bacillus subtilis L-03 of enzyme activity. In this experiment , Folin phenol reagent chromogenic method was used to determine the activity of protease enzyme. The results showed that, the optimal fermentation medium group of Bacillus subtilis L-03 is divided into: 2% sucrose; nitrogen source: 2% yeast extract;inorganic salt: 0.5% magnesium sulfate; surface active agent: tween 80 1%. The optimal fermentation conditions of Bacillus subtilis L-03 is divided into: inoculum size of 2%; the initial pH value of 7.0; fermentation temperature 37℃; fermentation time 24h.
Key words: Protease; Bacillus subtilis; enzyme-producing conditions
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 前 言 1
1.1 蛋白酶 1
1.1.1 蛋白酶简介 2
1.1.2 蛋白酶分类 2
1.1.3 蛋白酶应用 2
1.2 枯草芽孢杆菌 1
1.2.1 枯草芽孢杆菌简介 2
1.2.2 枯草芽孢杆菌应用 2
1.3 选题背景 1
1.4 课题意义 1
1.5 关键问题及难点 1
1.6 课题设计 1
第二章 实验部分 2
2.1 实验准备 2
2.1.1 实验材料与仪器 2
2.1.1.1 实验菌种 2
2.1.1.2 实验培养基 2
2.1.1.3 实验仪器与设备 2
2.1.1.4 实验试剂 3
2.1.1.5 实验溶液与配制方法 4
2.2 实验内容 4
2.2.1 蛋白酶产生菌的筛选 4
2.2.2 种子液的制备 4
2.2.3 发酵液的制备 4
2.2.4 L-酪氨酸溶液标准曲线的制作 5
2.2.5 蛋白酶活力的测定 5
2.2.5.1 蛋白酶酶活定义 5
2.2.5.2 蛋白酶酶活测定方法 5
2.2.5.3 蛋白酶酶活计算方法 5
2.2.6 菌株发酵培养基营养组分的优化实验 6
2.2.6.1 碳源种类对菌株酶活的影响 6
2.2.6.2 氮源种类对菌株酶活的影响 6
2.2.6.3 无机盐对菌株酶活的影响 6
2.2.6.4 表面活性剂对菌株酶活的影响 6
2.2.7 菌株发酵培养基发酵条件的优化实验 6
2.2.7.1 初始pH值对菌株酶活的影响 6
2.2.7.2 接种量对菌株酶活的影响 7
2.2.7.3 发酵温度对菌株酶活的影响 7
2.2.7.4 发酵时间对菌株酶活的影响 7
2.2.8 菌株发酵培养基的正交试验 7
第三章 实验结果与分析 8
3.1 L-酪氨酸溶液的标准曲线 8
3.2 菌株发酵培养基营养组分优化实验的结果 8
3.2.1 碳源种类对枯草芽孢杆菌L-03产蛋白酶酶活的影响 8
3.2.2 氮源种类对枯草芽孢杆菌L-03产蛋白酶酶活的影响 9
3.2.3 无机盐种类对枯草芽孢杆菌L-03产蛋白酶酶活的影响 10
3.2.4 表面活性剂种类对枯草芽孢杆菌L-03产蛋白酶酶活的影响 11
3.3 菌株发酵培养基发酵条件优化实验的结果 11
3.3.1 初始pH值对枯草芽孢杆菌L-03产蛋白酶酶活的影响 11
3.3.2 接种量对枯草芽孢杆菌L-03产蛋白酶酶活的影响 12
3.3.3 发酵温度对枯草芽孢杆菌L-03产蛋白酶酶活的影响 12
3.3.4 发酵时间对枯草芽孢杆菌L-03产蛋白酶酶活的影响 14
3.4 菌种发酵培养基的正交试验结果 15
第四章 总结与展望 16
4.1 总 结 16
4.1.1 结 论 12
4.1.2 不足与意见 14
4.2 展 望 16
参考文献(References) 17
辞 谢 19
第一章 前 言
1.1 蛋白酶（Protease）
1.1.1 蛋白酶简介（Protease introduction）
蛋白酶广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果实和微生物中。它能够通过催化蛋白质或者多肽的肽键水解，使其降解为小分子的蛋白质或者氨基酸。催化蛋白质水解的酶类的种类很多，重要的有胃蛋白酶、胰蛋白酶、组织蛋白酶、木瓜蛋白酶和枯草杆菌蛋白酶等。由于动植物资源有限，工业上生产蛋白酶制剂主要利用枯草杆菌、栖土曲酶等微生物发酵制备。
1.1.2 蛋白酶分类（Protease classification）
- 按其水解多肽的方式，将蛋白酶分为内肽酶和外肽酶。
- 按其活性中心，将蛋白酶分为丝氨酸蛋白酶、巯基蛋白酶、金属蛋白酶和天冬氨酸蛋白酶。
（3）按其反应的最适pH值，将蛋白酶分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶。
1.1.3 蛋白酶应用（Protease application）
- 蛋白酶已经广泛用于皮革工业的脱毛和软化；
- 蛋白酶还可以用于蚕丝脱胶、酱油和乳酪制作、面包和糕点制作、肉类嫩化和酒类澄清；
- 蛋白酶在临床上可以作药用，如蛋白酶可以促进伤口的愈合和疤痕的去除。
- 日用品制作：衣服上的蛋白类的污物和血迹和污渍可以用含碱性蛋白酶的洗衣粉除去；以及加酶牙粉、牙膏的制作。
1.2 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）
1.2.1 枯草芽胞杆菌简介（Introduction of Bacillus subtilis）
枯草芽胞杆菌，是芽孢杆菌属的一种，在土壤和腐败的有机物中分布广泛，也很容易在枯草浸汁中繁殖，它的名字也由此得来。枯草芽胞杆菌属于革兰氏阳性菌，有很强大的产酶系统。
1.2.2 枯草芽胞杆菌应用（Application of Bacillus subtilis）
（1）工业生产作用：
垃圾、粪池等处理；工业循环水处理；
（2）水产作用：
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