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几丁质脱乙酰酶(chitin deacetylase,简称CDA,E.C.3.2.1.41)是一种可以脱除几丁质链上的乙酰基生成壳聚糖的酶,用几丁质脱乙酰酶酶解工艺生产壳聚糖与热碱化学法相比,具有诸多优点,如可以选择性的生产特定壳聚糖,生产过程环境友好等,几丁质降解酶类的研究与开发已成为人们关注的焦点。本文主要研究红球菌菌株产CDA的最优培养基及培养条件,并确定CDA储存稳定性影响因素及CDA分离纯化工艺过程。主要研究内容如下:
⑴以实验室保藏几丁质脱乙酰酶产生菌Rhodococcus sp.为研究对象,对其产酶培养基及培养条件进行优化。研究确定了最佳产酶培养基组分(g/L):蔗糖12.5、鱼粉蛋白胨12.5、乙酸钠2.0、磷酸二氢钾1.5、氯化铵1.0、玉米浆0.5;最佳发酵条件为:种子液种龄20h,初始pH7.5,发酵温度30℃,摇床转速180r/min,装液量30mL/250mL,接种量4mL/30mL。在最佳发酵培养基及发酵条件下,菌株最高酶活达5119.10U/mL,比优化前提高了1.38倍。
⑵研究发现菌株Y104所产CDA储存稳定性差,发酵液在4℃储存24小时酶活损失近50%。通过考察发酵液的预处理方式、储存方式及稳定性影响因素,最终确定其最佳预处理过程及储存条件为:发酵液离心,收集菌体,制成干菌体,储存稳定为-20℃,预处理后的菌体储存两个月后,酶活损失率仅为0.98%,显著提高了该酶的储存稳定性。
⑶鉴于菌株Y104所产CDA为胞内酶,本文重点考察几种细胞破碎方法对CDA酶活的影响,确定合理的细胞破碎方法和预处理方案:发酵液离心,菌体用缓冲液洗涤三次,用pH8.0 Tris-Hcl缓冲液悬浮制成菌悬液,菌悬液经反复冻融后用玻璃匀浆器处理,每次处理6min,重复5次,离心收集上清液即得粗酶液,上清液酶活回收率可达总酶活的40%。
⑷获得的粗酶液经硫酸铵盐析、Sephadex G-25凝胶层析、Sephadex G-75凝胶层析等分离纯化步骤,得到CDA组分比酶活为1933.82U/mg,酶活回收率为33.94%,纯化倍数为4.44,经SDS-PAGE检测该酶为单一条带,相对分子量约为58.4kDa。