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随着人们保健意识的提高,菊粉成为国内外关注的焦点,科学家们为了获得更高更纯的低聚果糖和高果糖浆,把研究的重点放在菊粉酶以及产菊粉酶的微生物上,这也是本文的目的所在。本文介绍了以菊粉为唯一碳源,50℃高温培养,从不同土壤样品中筛选出两株产菊粉酶的高温细菌,通过对其16S rDNA基因测序及Genbank数据库比对分析,发现两株细菌16S rDNA基因序列与Bacillus smithii的同源性高达99%,分别命名为Bacillus smithiiT4和Bacillus smithii T7,Genbank登录号分别为EU652724和EU628681。通过对不同碳源、不同氮源、不同金属离子、不同表面活性剂、不同培养温度、不同培养基初始pH值,不同转数以及不同培养时间对菊粉酶产量的影响研究及分析,优化得到的Bacillus smithii T4菊粉酶发酵条件为的:培养基组成,菊粉3.0%(w/v),(YH4)H2PO4 0.5%(w/v),酵母提取物05%(w/v),CaCl2 0.5mM,Brij-35,0.006%(w/v),pH 5.5;装液量50ml/250ml三角瓶,接种量6%(v/v),转速150rpm;50℃下培养72h,菊粉酶活力可达到134.4 IU/ml,为优化前的2.2倍。Bacillus smithii T7的菊粉酶发酵优化条件为:培养基组成菊粉2.0%(w/v),(NH4)H2PO4 0.5%(w/v),酵母提取物0.5%(w/v),Mg Cl2 0.5mM,Brij-35,0.006%(w/v),pH 7.0;装液量50ml/250ml三角瓶,接种量6%(v/v),转速200rpm;50℃下培养72h,菊粉酶活力可达到136.5 IU/ml,为优化前的2.7倍。在优化的发酵条件下,Bacillus smithii T7 72h发酵液在10000rpm,4℃下离心15min,收集上清得到粗酶液,通过10kD截留超滤浓缩,硫酸铵沉淀,10kD截留透析,DEAE-SepharoseCL-6B离子交换柱,Superdex 75凝胶过滤得到纯化的菊粉酶,SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳检测为单一组分,亚基分子量为47kD。水解菊粉产物经薄层层析(TLC)检测表明该酶为内切型菊粉酶;酶学性质研究表明,Bacillus smithii T7所产内切菊粉酶在70℃,pH4.5时酶活达到最高;在pH4.5-6.5时,酶的稳定性较好,在70℃,80℃的半衰期分别为9h和2.5h;Fe2+可显著提高内切菊粉酶的酶活,而Cu2+,Ba2+,K+和Na+抑制了菊粉酶活力。酶动力学分析表明菊粉是其良好的天然底物,Km值为4.17mmol/L,Vmax为833IU/mg protein。综上所述,筛选得到的Bacillus smithii T7高温细菌,可产生热稳定的、特异性较强的内切型菊粉酶,在菊芋产品应用及开发方面,具有良好的应用前景。