文 献 综 述

一、前言

微生物产生的菊粉酶能快速水解菊粉,利用菊粉酶直接水解菊粉(或菊芋汁)生产果糖或超高果葡糖浆(UHFGS)已显示出巨大的工业应用潜力[1]。国外关于菊粉酶的研究始于70年代,自80年代以来,已报道了很多菊粉酶高活力菌株,并开展了产酶、酶学性质、利用微生物菊粉酶生产超高果糖浆和酒精发酵、菊粉酶及其产生菌的固定化技术以及菊粉酶在生产上的应用等研究[2,3]。但由于酶的稳定性和某些作用机制上存在的问题,尚未有投入生产的报道。我国开展菊粉酶的研究起步于90年代,研究大多集中在菌种筛选和酶学性质的研究上[4,5],但至今尚未具有工业应用价值的水解菊粉菌种。黑曲霉(Aspergillus niger)是世界公认的一种无毒素的安全霉菌,其容易培养、生长快。本文旨在从自然界选育产菊粉酶的黑曲霉菌株,研究其发酵产酶条件,为进一步研究产菊粉酶的黑曲霉菌株筛选工作提供借鉴和参考。

二、研究内容

2.1菊粉内切酶性质及应用

菊粉酶 ( Inulinase) 是能够水解β-2,1-D-果糖苷键的一类酶 ,学名为β-2,1-D-果聚糖酶,又叫β-果糖苷酶,β-果聚糖水解酶,2,1-D-果聚糖水解酶(EC 3.2.1)。它主要来源于菊科植物的组织和部分微生物，来源于植物的菊粉酶, 其底物专一性较强，仅作用于菊粉；而由微生物产生的菊粉酶大部分都能水解含有β-2,1呋喃果糖苷健的糖,如菊糖、蔗糖和棉子糖，小部分仅能水解菊糖。

内切菊粉酶( EC 3. 2. 1. 7)仅作用于菊粉而不作用于蔗糖,随机断开菊粉链内部的糖苷键,水解产物主要是菊粉型的低聚三糖、四糖和五糖，相对分子质量30000-139000[6]，纯化酶蛋白分子量68 kDa,Mg2 提高菊粉酶活性18%,Ag ,Hg2 ,对氯高汞苯甲酸,溴代琥珀酰胺,碳二亚胺能够完全抑制菊粉酶活性,EDTA和Fe3 使菊粉酶活性损失约50%,此外,K 、Na 、Co2 、Zn2 、Ca2 、Mg2 对菊粉酶影响不显著[7]。关于金属离子对菊粉内切酶活性的影响也有不同报道。最适反应pH值为5,该酶在pH 4～10的范围内相当稳定,pI值为3.6,在55℃以下的稳定性很好,高于55℃的稳定性很差[8]。Glu-43和233是菊粉内切酶活性中心功能基团[9]。

菊粉内切酶降解产物以低聚果糖为主,霉菌所产的内切型菊粉酶的最适温度高，热稳定性好，适宜偏酸性的环境，对于内切型菊粉酶用于低聚果糖工业化生产及防止生产中的污染十分有利。

低聚果糖的功能性可以对不同人群产生效果，例如，青少年正处于身体生长发育时期，需要摄人大量的营养物质以满足正常生长发育的需要，需要考虑适量添加增强智力的物质(如卵磷脂、DHA、AA、亚麻酸)、促进钙质等矿物质吸收的物质(如低聚果糖)，以及降低疲劳程度的大豆低聚肽和谷氨酰胺等。低聚果糖应用领域。1．乳制品：婴幼JgGL粉、纯牛奶、调味乳、发酵乳、乳酸菌饮料、各种奶粉等。2．饮料：碳酸饮料、牛奶饮料、果汁饮料、茶饮料、营养饮料、粉末饮料等。3．糖果糕饼：各种软糖、硬糖、牛皮糖、巧克力、各种饼干、各式西点等。4．甜点心：布丁、果冻、凝胶食品等。5．保健食品：保健酒、各种保健食品，特别是儿童和老年人的保健食品。6．其他：肉制品、水产品、果酱、蜂蜜等[10]。随着人们生活水平的提高，益生元的应用也越来越广泛。菊粉及低聚果糖由于其良好的生理活性及保健功能，已广泛用于食品和其他领域。有消费资料表明，随着消费者对低能量食品兴趣的与日俱增，菊粉及低聚果糖的用量将会继续增长，菊粉及低聚果糖的应用前景将更加广阔。