当前世界环境

介绍

植酸酶(肌醇六磷酸磷酸磷酸水解酶)是任何一种磷酸酶，可以催化植酸(肌醇六磷酸)的水解，并释放出一种可用的无机磷。植酸是一种存在于谷物和油籽中的不可消化的有机磷。¹虽然已经发现植酸酶存在于动物、植物、真菌和细菌中，但植酸酶最常在真菌中被检测和表征。²在现代生物技术时代，酶的市场需求已经超过了其他生物技术产品，年销售额接近20亿美元。植酸酶(EC 3.1.3.8)是一种催化磷酸部分水解的磷酸酶，作为饲料添加剂被广泛应用，在酶工业中占有很大的份额。^{3 - 6}植酸酶可提高单胃动物对矿物质、蛋白质和磷的生物利用度。它们减少了集约化畜牧生产地区的磷污染。^7、8植酸酶的热稳定性表明其作为一种去除植物植酸的生物制剂在纸浆和造纸工业中具有潜在的生物技术应用前景。酶促降解植酸不会产生有毒副产物，对环境友好。¹⁰包括细菌、酵母和丝状真菌在内的大量微生物已被用于生产植酸酶。特定微生物的选择取决于底物的性质、环境条件和期望的最终产品。嗜热真菌有复杂的或不寻常的营养需求和众所周知的微生物生产植酸酶。^{11 - 14号}鉴于对植酸酶的需求日益增加，以具有成本效益的方式生产植酸酶至关重要。商业饲料制剂所需的植酸酶必须满足以下规格，即热稳定性和在更宽的pH范围内的活性，这只有在嗜热真菌中才能实现。禽粪是一种有益的营养源，可为植酸酶和高效磷玉米饲粮提供磷、铜、锌在禽粪和粪改良土壤中的溶解度和植物吸收。因此，本研究旨在从当地生境中分离出嗜热真菌的强效菌株，并通过筛选对其产植酸酶进行优化。

宗旨和目标

1. 分离和鉴定大量水解植酸酶的真菌有机体。
2. 估计从开放的天然发酵罐和家禽养殖场附近的土壤中真菌微生物产生的植酸酶的数量。
3. 植酸酶活性条件的优化。

材料与方法

样本来源

来自家禽农场废弃物的土壤样本，2 Kali是一种发酵的大米废水，村民们用它来煮谷物食品。这些牛的液体饲料是微生物的良好来源，有助于食物中的维生素和酶。它们含有大量的麸皮衍生物质，包括植酸酶。

生物的分离

用三种不同的样品分离生长周期中产生植酸酶的真菌。从瓦朗加尔及其周边地区采集家禽土壤、卡利和库迪标本。样品采用连续稀释法处理。¹⁵家禽农场的土壤样本用无菌聚乙烯袋收集。将1克样品悬浮于100毫升无菌蒸馏水中，在室温下静置过夜。将土壤悬浮液进一步稀释至104 ~ 106倍。然后将一毫升稀释悬浮液转移到含有马铃薯葡萄糖琼脂培养基的单个培养皿中。在培养皿中使用10 mg/L的青霉素和链霉素组合(1:1比例)进一步纯化真菌培养物中的细菌污染物。另外两个样本Kudithi和Kali用无菌瓶从Warangal镇郊区不同的牛棚和不同的房屋中收集。

形态出现

所有真菌分离株均经镜检鉴定。^{16、17、18岁}每个鉴定的分离菌的独立菌落被捡起并转移到马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)斜面上进行培养维持。培养物保存在4°C的冰箱中以供进一步研究。

培养液

培养3-5 d后，在每个培养皿中加入10 mL经消毒的0.005%磺基琥珀酸钠二乙酰酯(Monoxal O.T)来湿润孢子。用无菌的接种针划伤孢子，轻轻摇动试管，使孢子团破碎。孢子悬浮液作为接种物。接种量用血细胞计测定孢子密度(单位体积孢子数)，Neubauer改良;precicdor HBG，德国(深度为0.10 mm，面积为0.0025mm2)。

植酸酶测定

经修饰后测定植酸酶活性¹²和¹³方法以植酸钠为底物，用陶斯基-肖尔试剂分光光度法测定无机磷的释放量。0.5 mL植酸钠(0.00682M)加入0.1 mL MgSO中₄(0.05M)和0.1mL醋酸钠缓冲液(0.2M)。将酶溶液(0.1 mL)加入上述混合物中，在50℃下孵育30min。孵育后，加入1.0 mL 10%三羧酸(TCA)和2.0 mL蒸馏水。混合均匀，加入陶氏试剂5.0 mL。将10.0 g钼酸铵与10.0 mL H混合制备陶斯基-肖尔试剂₂所以₄(10N)，再用70.0 mL去离子水稀释。然后加入5.0g七水硫酸亚铁(FeSO4.7H)₂在660nm处用分光光度计测定吸光度，与已知的KH浓度比较吸光度，估计游离的无机磷酸盐₂阿宝₄用相同的分析条件代替酶。植酸酶活性的一个单位被定义为“在温度(50°C)和pH(5)下释放1µmol无机磷酸盐的酶的量”。

统计分析

采用概率值形式的Duncan多重极差检验，检验重复间的显著性差异。采用计算机软件Costat, 3.03Berkeley, CA 94701比较Snedecor & Cochrane(1980)的治疗效果。

结果与讨论

Kudithi和Kali都含有能够产生植酸酶的微生物。从堆肥土壤中分离到烟曲霉(Aspergillus fumigatus)、腐殖霉(Humicola insolens)、米氏根霉(Rhizomucor miehei & II)、嗜热孢子菌(Sporotrichum thermoophile)、thermoyceslanuginosus - i & II等5种不同的嗜热真菌7株，并进行了产植酸的筛选。来自烟曲霉属真菌植酸酶的产酶量为0.04 U/mL/min，腐植酸菌、米氏根霉i和II、嗜热孢霉i和II分别为0.22、0.20、0.76、2.20、0.20和0.53 U/mL/min。在筛选的7株产植酸酶的嗜热真菌菌株中，发现在固态麦麸上生长的Sporotrichum产生更高的细胞外植酸酶(表1)。Chadha et al.(2004)对嗜热真菌进行了分离和筛选，发现了9株具有产植酸酶潜力的嗜热菌株，如pusillus、Humicola grisea、Sporotrichum thermoophilum、Humicola insolens、Thermomyceslanuginosus-I、Thermomyces lanuginosus-II、Rhizomucor miehei-I、Rhizomucor miehei-I和fumigatus。Singh和Satyanarayana(2008)也研究了嗜热孢子菌具有增强植酸酶生产的潜力。发酵过程的主要产物通常决定了碳源的选择，特别是如果产物是由其直接异化产生的。在微生物发酵过程中使用碳水化合物作为碳源是一种普遍的做法。

结论

植酸酶是微生物尤其是真菌和细菌在生长周期中释放的一种酶，它是丰富的碳源，在改善植物营养方面起着至关重要的作用，本研究以印度村庄动物饲料为背景，它是丰富的蛋白质和碳水化合物来源，真菌在碱土和库底希中生长时利用这种成分释放植酸酶。这种植酸盐和库迪斯曾被用作动物饲料，但动物对植酸盐的消化有一个复杂的问题，它被释放出来，作为消化后的产物进入环境。动物的粪便可用作田地里的肥料。

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