[01403715]海洋低温葡萄糖氧化酶高产菌株的筛选与应用

1. 课题来源与背景 本课题来源为广东省科技计划项目,以黑变为代表的品质劣化在对虾冷藏和运输过程中普遍存在,严重降低对虾的感官和商品价值,是制约对虾产业持续健康发展的瓶颈问题之一。针对目前冷藏对虾黑变防控方法的现实缺陷,鉴于低温葡萄糖氧化酶的独特脱氧效果,本项目从海洋环境中筛选高活力葡萄糖氧化酶微生物,经发酵产酶提升和纯化后应用于对虾黑变防控。 2. 技术原理及性能指标 首先基于葡萄糖氧化酶脱氧产物H2O2可使亚甲基蓝和靛蓝胭脂红还原褪色的化学特性,分别设计筛选方案,经蓝白斑平板初筛和摇瓶发酵复筛从海洋环境中分离葡萄糖氧化酶活力较高的海洋微生物,结果从南海近海海泥样品中筛选到几株产葡萄糖氧化酶活力较强的海洋细菌,其中Bacillus cereus MS-4产酶活力最高;然后基于现代发酵工程理论,分别考察培养基组成与培养条件对目标微生物产酶活力的影响,通过过程优化技术最大限度提升产酶水平,并建立特定发酵条件下微生物细胞生长-底物消耗-产酶活力之间的动态模型,证实该菌株适宜培养基主要组成成分为1%麦芽糖、0.5%的鱼粉蛋白胨、0.05%的CaCl2,在此培养基中接种6-8%体积比的种子液后,于发酵温度31℃、装液量20%、转速200r/m条件下培养时间60h,该菌株产葡萄糖氧化酶活力可在10U/mL以上;继而以浸泡方式应用于对虾冷藏保鲜,通过感观评价和明度值测定,考察其对冷藏对虾黑变的阻抑效果,表明经葡萄糖氧化酶浸渍处理后于4℃冷藏120h,感官评分在10以上,不仅有效防止对虾褐变,而且对其色泽、气味、硬度、弹性、咀嚼性和粘附性等品质指标都有良好的保持作用。 3. 技术的创造性与先进性 本项目研究目前已发表学术论文5篇,其中SCI、EI检索期刊各1篇,中文核心2篇,获权2项国家发明专利,不仅为对虾黑变的绿色控制提供了新的思路和途径,而且为葡萄糖氧化酶在其他食品基质中的保鲜应用提供了借鉴。 4. 技术的成熟程度,适用范围和安全性 本项目技术成熟,适用于对虾加工及贮藏运输企业产业化应用,该酶性能温和、对对虾机体无不良刺激性,且可通过对虾烹饪加工过程的清洗环节将其完全清洗除去,不存在食品残留问题,使用安全性良好。 5. 应用情况及存在的问题 目前该技术已初步与湛江恒兴水产科技有限公司合作,在对虾仓储物流中应用该技术后明显降低对虾品质劣变,延长了货架期,但目前应用主要是粗酶,若要进一步提高保鲜性能,后续研究开发中关键要解决酶的纯化问题。 6. 历年获奖情况 本研究内容作为报奖材料“冷藏对虾黑变酶学机制与控制技术研究及应用”的一部分,已获得2018年度中国海洋学会科技进步二等奖,证书预计在2019年9月颁发。