β-葡萄糖苷酶的液态发酵生产及其应用

芳香植物中有许多以糖苷键合态形式存在的风味前体物质,通过β-葡萄糖苷酶的水解可以释放出其中潜在的芳香成分,从而可以增加植物芳香物质的提取量,对于天然香精香料工业有着重要意义。本论文对β-葡萄糖苷酶的微生物液态发酵生产及其在植物芳香物质提取上的应用作了初步的研究。 本论文以无花果曲霉(Aspergillus ficuum)菌株作为出发菌,通过紫外线辐照、亚硝基胍、60Co等诱变方法对该菌株进行改良,经筛选获得一株遗传稳定性较好的突变株N-9,所产酶活力从原来的4.04IU/mL增加到6.86 IU/mL。 研究了不同的碳源、氮源、无机盐等因素对菌株产酶的影响,再从初始pH、培养温度、通风量、培养时间等方面优化了培养条件,最后确定了该菌株产酶的最佳发酵培养基配方和培养条件:麸皮36g/L,豆渣24g/L,NH4Cl 4g/L,MgSO4·7H2O 0.4g/L,SDS 0.12g/L,L-苯丙氨酸0.06 g/L,装液量50mL/250mL;初始pH 5.5、在180r/min、30℃条件下培养6d。在此条件下,β-葡萄糖苷酶的酶活力达到8.50IU/mL左右。 通过Amberlite XAD-2树脂吸附和有机溶剂洗脱分离出玫瑰花中的键合态芳香组分,通过HPLC分析发现,经β-葡萄糖苷酶水解后的键合态芳香组分中产生了葡萄糖、半乳糖和果糖;而释放出的芳香成分经GC-MS分析含有:氧化芳樟醇、L-萜品醇、桃金娘烯醇、3-氧-α-紫罗兰醇、六氢-金合欢醇、3-β-紫罗兰酮、香叶乙烯基醚、异戊酸香叶酯、异香兰酸、顺-对-香豆酸等物质,说明玫瑰花中有相当部分的萜醇或其他芳香物质以葡萄糖苷、半乳糖苷或葡萄糖、半乳糖二糖苷等形式存在。 本论文还通过单因素实验和正交实验优化了β-葡萄糖苷酶水解预处理干玫瑰花的工艺条件,得到最优条件为:酶解温度40℃、时间24h、搅拌速度150r/min、料液比1:6,加酶量为30IU/g干花。经水解后,玫瑰花再经水蒸汽蒸馏提取120min。结果发现,经过β-葡萄糖苷酶水解预处理的玫瑰芳香提取物的提取率比未经酶处理的对照要高,提取率增加了280%左右,而且释放出了氧化芳樟醇、苯乙醇、香叶醇、苯甲醇、四氢紫罗兰醇和香草氧化物等玫瑰芳香主体成分。感官评定结果发现,经过酶水解预处理后的玫瑰芳香提取物香气优雅柔和,比未经酶水解处理的对照提取物更具有典型的玫瑰花香甜韵,两者在1%显著水平上存在显著性差异。