解脂耶氏酵母利用豆渣发酵产蛋白酶的研究

论文总字数：13758字

摘 要

本文以Yarrowia lipolytica作为发酵菌株，豆渣作为发酵过程中的唯一氮源，进行酸性蛋白酶的发酵生产。酸性蛋白酶作为一种重要的生物酶，在工商业各领域有广泛应用。Y. lipolytica具有发酵产蛋白酶的能力，且该菌能够利用多种粗原料作为发酵原料，在降低蛋白酶发酵成本方面独具优势。豆渣是一种十分常见的固体废弃物，虽然其含多种营养成分，但是目前并无有效的利用手段。本研究利用废弃豆渣通过Y. lipolytica发酵产酸性蛋白酶，可以有效降低生产成本，在工业生产中具有显著意义。通过对发酵条件进行优化，我们发现，在培养温度为30℃，pH为6时，添加5 mM的Ca² 及5.0 g/L的葡萄糖作为发酵碳源时，蛋白酶发酵效果最佳，此时的酶活性达到了44.8 U/g。实验结果证实了豆渣用于酸性蛋白酶发酵的可行性，同时为该酶的低成本工业生产提供了理论基础。

关键词： 解脂耶氏酵母，酸性蛋白酶，豆渣，发酵优化

Abstract:In this paper, Yarrowia lipolytica was used as the fermentation strain, and soybean residue was used as the only nitrogen source in the fermentation process for the fermentation production of acid protease. Y. lipolytica has the ability to naturally produce proteases, and if it can be used reasonably, it will be of great benefit to production and life. Bean dregs is a very common solid waste. Although it contains many nutrients, no effective means have been found. Acidic proteases are widely used in various fields of industry and commerce. The use of waste soybean residues to produce acid proteases can reduce production costs and is of great significance to real life. In the experiment, we continue to optimize the fermentation conditions to further enhance the protease activity. According to the experimental results, we found that when the temperature was 30 °C and the pH was 6, the addition of 5 mM Ca² and 5.0 g/L of glucose were the best, and the enzyme activity reached 44.8 U/g.

Keywords: Yarrowia lipolytica，Acid protease，Bean dregs，Fermentation optimization

目录

1 前言……………………………………………………………………………3

1.1 酸性蛋白酶………………………………………………………………3

1.2 酸性蛋白酶的应用………………………………………………………3

1.3 发酵因素考察……………………………………………………………4

1.4 豆渣及其应用现状………………………………………………………5

1.5 产酸性蛋白酶的菌株………………………………………………………6

2 实验材料与方法………………………………………………………………7

2.1 实验材料……………………………………………………………………7

2.2 实验方法……………………………………………………………………8

3 实验结果与讨论………………………………………………………………11

3.1 标准曲线的绘制……………………………………………………………11

3.2 pH对蛋白酶发酵的影响……………………………………………………11

3.3 金属离子对蛋白酶发酵的影响……………………………………………12

3.4 碳源浓度对蛋白酶发酵的影响……………………………………………13

3.5 温度对蛋白酶发酵的影响…………………………………………………14

3.6 酸性蛋白酶絮凝沉降全脂牛奶……………………………………………15

结论………………………………………………………………………………17

参考文献…………………………………………………………………………18

谢…………………………………………………………………………………20

1 前言

蛋白酶是通过将蛋白质分子中的肽键催化水解成分子较小的肽链或氨基酸的一类酶类的总称。它因为特殊的生理功能而被广泛地应用在各种生产领域，也正是因此成为了占据关键的席位的生物酶。生物体之所以可以利用蛋白质，为其生长发育提供必需养分，是因为其体内的蛋白酶可以将外源性蛋白分解成氨基酸或短肽，而这些分解产物都属于小分子，因此能被更好地吸收、利用。一些致病菌也是利用了蛋白酶这一功能，达到破坏宿主的防御系统的目的，从而最终损害到机体健康^[12]。在现代工商业领域，蛋白酶已经完全可以替代传统的化学试剂在饮食发酵加工、洗涤剂、皮革的脱毛和软化工程、蚕丝脱胶等方面得到了广泛地应用。根据蛋白酶参加反应时的最适pH值范围，将其分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶，经过各种的实验研究，我们最终测定出酸性蛋白酶的最适pH在2～4，中性蛋白酶的最适pH在5～8，碱性蛋白酶的最适pH在9～11。由于在本此实验中，我主要研究的是酸性蛋白酶的产生及优化，因此，以下我仅仅对酸性蛋白酶方面的相关内容作具体的介绍。

1.1 酸性蛋白酶

天冬氨酸蛋白酶，俗称为酸性蛋白酶，顾名思义，这种蛋白酶的最适pH在偏酸性范围，一般最适PH为2～4，但具体取决于产酶的微生物的类别。其催化活性是由蛋白酶活性位点上的天冬氨酸决定的，主要来源于动物的脏器(胃蛋白酶等)和微生物分泌物^[13]。通常，酸性蛋白酶都是具有较为复杂理化性质的大分子化合物，尽管由不同的微生物菌种分泌出的某种酸性蛋白酶通常也会具有一些比较相类似的性质，但是它们在底物的特异性能、抑制剂、激活剂等方面均存在着一定的差异性。

1.2 酸性蛋白酶的应用

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