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影响曲霉菌产酶活力的主要因素有哪些?

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影响曲霉菌产酶活力的主要因素有哪些?

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    2016-11-27 18:43:42
  •   酿醋工业目前最常用的糖化菌是曲霉菌。大多数食醋的生产,除了要求菌种适应性强、繁殖速度快外,还特别要求菌种糖化酶具有糖化力高的特点。制成糖化力高的曲是由许多因素综合而成的,首先取 决于曲霉菌的性质及培养基的组成。同时,也与pH值、温度、水 分、通风、培养时间以及曲的用途等密切相关。
      1。制曲配料对酶活力的影响制曲配料对曲霉生长和产酶的影响是很复杂的,配料不同,菌体 生长的形态、色泽、酶系的组成、产生的物质也不同。同一株黑曲霉,由于培养条件不同,可以制成糖化剂,也可以生产柠檬酸;米曲 霉由于培养原料不同,可以做酱油曲,也可以做糖化剂用于酿酒和 酿醋。
      (1) 碳源。菌类需要消耗有机养料,同时也要消耗少量无机养料。在有机养料中,碳源是曲霉生长的能量来源,又是组成其细胞结 构和储藏物质的原材料。如果配料中碳源不足,曲霉就不能产生足够 的热量,新陈代谢就不能正常进行,这就会影响菌体的生长和新细胞的生成。
      同时,碳源也是曲霉蛋白质的骨架,碳源不足能显著降低其 对氮源的利用。一般糖类(葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、糊精和淀 粉)都可作为曲霉菌的碳源,这些碳源培育曲霉生成淀粉酶的活力顺序是:淀粉>糊精>麦芽糖〉葡萄糖。以淀粉为最佳,而用葡萄糖几 乎不产生淀粉酶。
      (2) 氮源。氮源是构成菌体和酶的主要成分,以菌体干重计,30%〜40%是蛋白质成分。在一定范围内,培养基中氮的含量高,菌 丝生长茂盛,酶活力也就高。但是,以生产淀粉酶为主的配料中,氮 源含量也不能过高,过高反而会降低淀粉酶的含量,反之氮源供给贫乏,也会使菌丝发育不良,酶活力也会降低。
      氮源分有机氮和无机氮两种,无机氮中以硝酸钠最好,硫酸铵次 之,但硝酸钠不能被某些曲霉利用。硝酸钠与硫酸铵的限量为lmg/100mL,而蛋白胨则为60mg/100g。有人将这三种氮源混合用于曲霉 培养时,曲霉先消化蛋白胨,再消化硫酸铵,达到限度时,根本不消 化硝酸钠。
      麸皮、米糠、豆饼为常用有机氮原料。蛋白质的水解产物能明显提高淀粉酶的活力,如添加提取谷氨酸后的废液、浓缩的酒糟 水,都能提高淀粉酶的活力。固体曲所用麸皮一般含蛋白质13%左右,已足够曲霉生长和产 酶之用,不必再补充其他氮源。制备液体曲除需有机氮源外,还需要加些无机氮。
      一般认为,液体曲中使用硝酸钠时,菌丝长得粗壮,培 养时间短,糖化力也强。至于碳与氮的比值(CIN),有些资料报道 C/N的比值在10 : 1左右为好。实际上,C/N对曲霉生产和产酶的影响是随碳水化合物及氮源的种类以及通风、搅拌等条件的不同而异 的,很难确定一个比值,其现实意义也不大。
      但应当看到,由于培养 基碳和氮的比例不同,培养过程中pH值会发生变动。若碳源多,pH值降低,淀粉酶的生成减少,而使糖化酶的生成增加;若增加氮 源,则pH值上升,淀粉酶的生成增加,糖化酶的生成减少。(3) 无机盐。菌体的构成必须有矿物质,而矿物质中,以磷为最高,在多数微生物中,磷含量可达全部灰分的50%左右,其次是钾、 镁、硫、钠等。
      磷、镁及钾是曲霉生长和产酶的必需元素。磷是构成 菌体原生质的成分,而且淀粉酶的生成,必须由磷酸起代谢作用,淀粉酶对基质作用时,也需要有磷酸酯的参与,所以没有磷盐的存在, 曲霉就失去细胞分裂、孢子形成、生成淀粉酶及其作用的活力。制曲 原料中有着丰富的磷盐,如米糠含磷4。
      2%,麸皮含1。7%,玉米含0。 7%,薯干含0。2%〜0。3%。营养成分不但影响菌丝生长,而且极大地影响着孢子的萌发。(4) 水分与湿度。曲霉菌喜欢生长在潮湿的环境中,所以设计曲房时要求保持95%的相对湿度,曲料要有足够的水分,以供曲霉菌 孢子的萌发、生长、繁殖的需要。
      水分对制曲有如下几大作用:① 溶解养分:曲霉菌要吸收培养基的养分,但不溶解于水的就不能吸收,更不能代谢。② 膨胀:曲霉菌和植物一样,是由细胞组成的,细胞膜与细胞质的联系是靠渗透作用来完成的。水分少时,细胞失去了应有的膨胀, 不能起到渗透和吸收或排泄的作用。
      所以,原料吸水、体积膨胀对曲 霉生长有一定的帮助。③ 蒸发:在制曲时,水分蒸发是关键。在制曲后期如果水分不蒸发,分生孢子柄就不能生长,更不能生成顶囊孢子。当曲料中水分不 足,曲室湿度小时,细胞内水分透过细胞膜散发到空气中,使细胞收 缩,其生长就受影响。
      所以,在制曲前期要有足够的水分并保持95%左右的相对湿度,以减少曲料中水分的蒸发;而在制曲后期着生 孢子柄时,则尽量使水分蒸发(放潮),这样能提高成曲淀粉酶的 活力。制曲过程中,补充水分能促使淀粉酶活力成倍提高。但曲料水 分含量不宜过高,一般保持在熟料水分46%〜50%(黑曲)就可 以了,水分过大、制曲管理较难,并且易感染杂菌;反之,水分过 少时,又影响了曲霉的生长,并在曲的表面形成干皮,这样淀粉酶的活力就会降低。
      2。 堵养条件对酶活力的影响要制成好曲,培养基(制曲配料)是基础,培养条件是关键。(1) 通风供氧。曲霉生长时,需要足够的氧气以助其呼吸而生成热量。由于呼吸作用必然会产生大量的二氧化碳,但也有微量的二氧 化碳有促进曲霉生长及酶量增加的说法。固体曲比液体曲在这个问题 上尤其明显。
      一般在曲料内,有2%〜5%的二氧化碳最为适宜,如果积累太多二氧化碳(10%以上)则对淀粉酶的生成有影响。所以, 通风制曲的曲质量比曲盘制成的曲好。根据有些工厂的实践表明,在 通气不良的情况下,会严重影响淀粉酶的生成。(2) 醋酸含量。制曲配料及培养过程中醋酸含量是否调节适当,与酶的生成有密切关系。
      如曲料醋酸含量高,则蒸煮糊化效果好,而 且可以减少杂菌污染的机会,但曲霉菌生长受到抑制,繁殖速度就比 较缓慢。(3) 制曲温度与制曲时间。麸曲的制曲温度与时间的确定,关系到不同菌株、原料配比、接种量、曲料水分、醋酸含量等。一般来 讲,制曲品温度控制在30〜34°C之间,但要通过对糖化力的测定及 生产时实际使用效果来确定。
      固体曲一般接种后4〜6h孢子开始萌发,再过12h后菌丝大量生成并产生酶,此时,曲霉呼吸强大,要进 行通风降温,培养到24〜28h,酶的活力就达到了高峰,如再继续培 养就会着生大量孢子,此时便可出曲。

    风***

    2016-11-27 18:43:42

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