玉米秆碳源培养彩绒革盖菌诱导草酸脱羧酶的方法 【技术领域】
本发明属草酸脱羧酶的制备领域，特别是涉及一种玉米秆碳源培养彩绒革盖菌诱导草酸脱羧酶的方法。
背景技术
草酸脱羧酶可以催化草酸脱羧形成甲酸和二氧化碳，因此在酶法检测草酸含量，降解工业废水中草酸盐，制备低草酸含量食品以及降低人体内草酸浓度等方面具有广阔的应用前景。彩绒革盖菌作为生产草酸脱羧酶的重要菌种，如何降低其培养成本，大量生产菌丝体，并诱导菌丝体合成草酸脱羧酶是一项重要课题。由于碳元素是生物体内含量最多的元素，因此碳源是培养基中用量最大的一种，占生物产品总成本的比例较高，所以通过利用低成本碳源替代目前使用的纯净葡萄糖能大幅度降低微生物的培养成本。
秸秆是农作物收割后的剩余物，作为农业生产的副产品，农村中每年大量的秸秆主要用来烧火，或者粉碎后给家畜做饲料用。虽然焚烧后的秸秆可以撒在田里作为肥料，但在焚烧过程中产生的气体会导致温室效应的增加，而且产生的烟尘也会造成空气污染。所以，将秸秆水解后获得的水解液来作为培养工业微生物的碳源，不仅可以降低微生物培养成本，减轻焚烧对环境的污染，而且提高了秸秆应用附加值，具有重大的经济效益和环境效益。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种玉米秆碳源培养彩绒革盖菌诱导草酸脱羧酶的方法，该方法简单，成本低，效率高；底物诱导产草酸脱羧酶不受抑制，产酶量稳定。
本发明的一种玉米秆碳源培养彩绒革盖菌诱导草酸脱羧酶的方法，包括：
(1)将粉碎的玉米秆按照固液比为1g∶5-15mL用酸溶液浸泡10-20h，在100-150℃条件下水解反应20-60min，离心去除残渣后，得到玉米秆水解液，并用DNS法测定水解液中还原糖含量(以葡萄糖为标准糖计)；
(2)按7-30g/L的还原糖量，将玉米秆水解液配制发酵培养基，调节pH值为4.0-5.0，过滤除去杂质，并添加氮源和无机盐等营养物质获得发酵培养基，检查并调节pH值至4.0-5.0，灭菌后备用；
(3)取2-3片直径为9～11mm含菌丝体的琼脂培养基，接入液体种子培养基，在30℃静置培养4-6天；待菌丝体在液体培养基上方形成白色菌丝群但尚未浮出水面时，将菌丝体和培养基全部转移到含有无菌玻璃珠的容器中，对菌丝体进行震荡破碎获得含有菌丝碎片的悬浊液，以3-15％的接种量接入发酵培养基，在20-30℃和100-250rpm转速条件下培养4-6天；
(4)待菌丝球形成时，加入终浓度为5-20mM的草酸诱导草酸脱羧酶的产生，培养0.5-6天后获取菌丝体；菌丝体经液氮冷冻后研磨破碎，用0.2M，pH 3.7的醋酸缓冲液提取菌丝碎片，离心去除残渣，所得上清液即为草酸脱羧酶粗酶液。
所述步骤(1)中的酸为硫酸、盐酸、醋酸，质量百分比浓度为0.5％-8％；
所述步骤(2)用氢氧化钠溶液调节pH值；
所述步骤(2)中的发酵培养基中组分为：玉米秆水解物中的还原糖7-30g(以葡萄糖为标准糖计)，蛋白胨3.0g，KH2PO41.0g，Na2HPO4·12H2O 0.2g，MgSO4·7H2O 0.5g以及微量元素1ml，用水定容至1L；
所述的微量元素的组分为：FeSO4·7H2O 10g，MnSO4·H2O 1.0g，ZnSO4·7H2O 1.0g/，CuSO4·5H2O 2.0g，CaCl2·2H2O 13g，用水定容至1L；
所述步骤(3)中的液体种子培养基，以葡萄糖代替发酵培养基中的还原糖，其余组分含量与发酵培养基相同。
本发明通过水解玉米秆获得培养彩绒革盖菌生长的碳源，并用底物草酸诱导菌丝体合成草酸脱羧酶。
有益效果
(1)本发明利用玉米秆水解液作为发酵培养彩绒革盖菌的碳源，方法简单，易于操作；
(2)本发明使用的的玉米秆产量大，成本低，作为生产碳源的原料价格低廉；且碳源的制备可控性强，含糖量稳定；
(3)与传统培养基碳源——葡萄糖相比，以该低值碳源生产彩绒革盖菌获得的菌丝体生物量大，转化率高。
(4)与传统培养基相比，以该低值碳源培养菌体时，底物诱导产草酸脱羧酶不受抑制，产酶量稳定。
【附图说明】
图1稻秆水解液培养基(初始pH 5.0)生产的菌丝体干重随发酵时间的变化；水解液培养基葡萄糖培养基；
图2玉米秆水解液培养基(初始pH 5.0)中利用草酸诱导合成的酶活力；水解液培养基葡萄糖培养基；
图3玉米秆水解液培养基(初始pH 5.0)中添加草酸诱导后提取的菌丝体蛋白含量；水解液培养基葡萄糖培养基；
图4玉米秆水解液培养基(初始pH 5.0)中添加草酸诱导后的还原糖含量；水解液培养基葡萄糖培养基。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
玉米秆水解液生产彩绒革盖菌(培养基初始pH值5.0)
将充分磨碎的玉米秆称重，以1g∶12ml的固液比加入浓度为5％的硫酸溶液，玉米秆粉经稀硫酸溶液浸泡10小时后，放置于高压蒸煮锅中，在121℃下，反应30min，过滤除去玉米秆残渣，获得玉米秆水解液备用。用DNS法测定玉米秆水解液中还原糖的含量(以葡萄糖为标准糖)，4℃条件下储存备用。每50mL培养基中加入含1g还原糖(以葡萄糖计)的玉米秆水解液，再加入0.15g蛋白胨，0.05g磷酸二氢钾，0.025g MgSO4·7H2O，0.01g Na2HPO4·12H2O，以及微量元素50μL(微量元素配方为：FeSO4·7H2O 10g/L，MnSO4·H2O 1.0g/L，ZnSO4·7H2O1.0g/L，CuSO4·5H2O 2.0g/L，CaCl2·2H2O 10g/L)。培养基配制完成后，用氢氧化钠调节pH值至5.0，灭菌后备用。
取一块琼脂平板菌种，用打孔器打下直径约10mm含菌丝体的固体培养基薄片，取2-3片加入液体种子培养基，30℃静置4-6天。待菌丝体在培养基上方形成白色菌盖但尚未完全浮出液面，全部移入装有玻璃珠的容器，进行震荡破碎，获得含有菌丝碎片地悬浊液。将混匀的菌悬液按12％的接种量接入发酵培养基中，培养1-5天，称取菌丝体绝干重。发现玉米秆水解液培养基的菌丝体产量高于对照培养基(葡萄糖)菌丝体产量，且处于上升趋势(见图1)。
实施例2
玉米秆水解液生产彩绒革盖菌(培养基初始pH值5.0)
将充分磨碎的玉米秆称重，以1g∶8ml的固液比加入浓度为3％的硫酸溶液，玉米秆粉经稀硫酸溶液浸泡10小时后，放置于高压蒸煮锅中，在150℃下，反应60min，过滤除去玉米秆残渣，获得玉米秆水解液备用。用DNS法测定玉米秆水解液中还原糖的含量(以葡萄糖为标准糖)，4℃条件下储存备用。每50mL培养基中加入含1g还原糖(以葡萄糖计)的玉米秆水解液，再加入0.15g蛋白胨，0.05g磷酸二氢钾，0.025g MgSO4·7H2O，0.01g Na2HPO4·12H2O，以及微量元素50μL(微量元素配方为：FeSO4·7H2O 10g/L，MnSO4·H2O 1.0g/L，ZnSO4·7H2O1.0g/L，CuSO4·5H2O 2.0g/L，CaCl2·2H2O 13g/L)。培养基配制完成后，用氢氧化钠调节pH值至5.0，灭菌后备用。
取一块琼脂平板菌种，用打孔器打下直径约10mm含菌丝体的固体培养基薄片，取2-3片加入液体种子培养基，30℃静置4-6天。待菌丝体在培养基上方形成白色菌盖但尚未完全浮出液面，全部移入装有玻璃珠的容器，进行震荡破碎，获得含有菌丝碎片的悬浊液。将混匀的菌悬液按3％的接种量接入发酵培养基中，培养1-5天，称取菌丝体绝干重。发现菌丝体产量的变化趋势与实施例1类似，同样高于对照培养基(葡萄糖)菌丝体产量，且处于上升趋势。
实施例3
玉米秆水解液生产彩绒革盖菌(培养基初始pH值5.0)
将充分磨碎的玉米秆称重，以1g∶15ml的固液比加入浓度为8％的硫酸溶液，玉米秆粉经稀硫酸溶液浸泡10小时后，放置于高压蒸煮锅中，在100℃下，反应60min，过滤除去玉米秆残渣，获得玉米秆水解液备用。用DNS法测定玉米秆水解液中还原糖的含量(以葡萄糖为标准糖)，4℃条件下储存备用。每50mL培养基中加入含1g还原糖(以葡萄糖计)的玉米秆水解液，再加入0.15g蛋白胨，0.05g磷酸二氢钾，0.025g MgSO4·7H2O，0.01g Na2HPO4·12H2O，以及微量元素50μL(微量元素配方为：FeSO4·7H2O 10g/L，MnSO4·H2O 1.0g/L，ZnSO4·7H2O1.0g/L，CuSO4·5H2O 2.0g/L，CaCl2·2H2O 13g/L)。培养基配制完成后，用氢氧化钠调节pH值至5.0，灭菌后备用。
取一块琼脂平板菌种，用打孔器打下直径约10mm含菌丝体的固体培养基薄片，取2-3片加入液体种子培养基，30℃静置4-6天。待菌丝体在培养基上方形成白色菌盖但尚未完全浮出液面，全部移入装有玻璃珠的容器，进行震荡破碎，获得含有菌丝碎片的悬浊液。将混匀的菌悬液按15％的接种量接入发酵培养基中，培养1-5天，称取菌丝体绝干重。发现菌丝体产量的变化趋势与实施例1类似，同样高于对照培养基(葡萄糖)菌丝体产量，且处于上升趋势。
实施例4
玉米秆水解液生产菌丝体并诱导合成草酸脱羧酶(培养基初始pH值5.0)
任取实施例1～3培养4～6天的菌丝，加入终浓度为5-20mM的草酸，诱导0.5-6天后，收取菌丝体，保存发酵液，将菌丝体液氮冷冻研磨破碎后，用0.2M，pH 3.7的醋酸缓冲液提取菌丝碎片，离心去除残渣，上清即为粗酶液。残渣烘至绝干称重，上清测定草酸脱羧酶活力(图2)及酶液蛋白含量(图3)，发酵液测定残留还原糖浓度(图4)。
对照组采用葡萄糖培养基，培养方法相同，在培养彩绒革盖菌4天后，加入终浓度为5-20mM的草酸，诱导0.5至5天后，收取菌丝体，保存发酵液，将菌丝体液氮冷冻研磨破碎后，用0.2M，pH 3.7的醋酸缓冲液提取菌丝碎片，离心去除残渣，上清即为粗酶液。残渣烘至绝干称重，上清测定草酸脱羧酶活力(图2)及酶液蛋白含量(图3)，发酵液测定残留还原糖浓度(图4)。