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角质酶（cutinase,EC 3.1.1.74）是一种能够水解角质以及其他各种聚酯、甘油三酯和可溶性酯等物质的多功能酶,应用前景广泛。造纸过程中,胶粘物问题影响造纸设备的正常运转,造成纸张质量的下降。胶粘物成分分析显示,人工合成的带有酯键的聚合物在胶粘物中占比较大。然而,在目前研究中,利用角质酶水解聚酯能力进行胶粘物处理的研究尚未展开。本论文选择了Humicola insolens、Fusarium solani pisi和Thermobifida fusca三种来源角质酶,对其水解模型底物和在实际应用中的性能进行表征,并对其中应用性能更好的角质酶进行了高效制备和功能优化。主要结果如下:（1）H.insolens和F.solani pisi角质酶的重组表达和酶学定性。以毕赤酵母KM71为宿主菌,考察不同表达载体对H.insolens和F.solani角质酶产量的影响。发现采用pPIC9K或pPICZαA时,重组角质酶酶活最高分别达到189 U·mL-1和256 U·mL-1。两种来源角质酶的最适pH均为8.5,pH的稳定范围在7.0-9.0之间。最适温度分别为80℃和40℃,H.insolens角质酶80℃下半衰期为30 min,F.solani角质酶40℃下半衰期为85 h。（2）角质酶水解模型物聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸甲酯和聚丙烯酸乙酯的性能表征。通过角质酶分别水解三种模型物悬浊液后,浊度下降量从未经角质酶水解前最高43.3%减少到1%左右,不再产生聚集沉淀。当三种悬浊液浊度下降量在1.5%以下时,所需T.fusca角质酶的加酶量是H.insolens角质酶和F.solani角质酶加酶量的30%-40%和8.3%-10%。同时,悬浊液粒径比未水解前减小14.4-37.5 nm,Zeta电位增加0.67-1.37 mV,更加稳定。此外,还通过pH-stat方法表征不同来源角质酶水解聚丙烯酸甲酯和聚丙烯酸乙酯的性能。结果显示,T.fusca角质酶水解12 h后悬浊液中甲酸根和乙酸根的生成量最高,分别为2.275和3.35μmol·mL-1。（3）角质酶作用于废纸脱墨以及白水处理的性能表征。在不损失纸张机械强度的基础上,F.solani、H.insolens和T.fusca角质酶脱墨后纸张白度最优分别能达到41.62、41.81和42.01%ISO,均高于化学法和商业用脂肪酶脱墨后纸张白度（36.49、39.6%ISO）。角质酶处理造纸用白水后,水样的稳定性增加。其中T.fusca角质酶效果最佳,在35℃下处理12 h后,T.fusca角质酶处理水样的粒径减少36.7 nm,Zeta电位增加1.02 mV。（4）T.fusca和H.insolens角质酶的发酵工艺优化。对前期研究中构建的重组大肠杆菌产T.fusca角质酶的发酵工艺优化,当大肠杆菌细胞干重（DCW）达到13 g·L-1时,一次性加入终浓度为25.0μM的IPTG,并以0.5 g·L-1 h-1的速率恒速流加乳糖进行诱导后,胞外T.fusca角质酶酶活最高达到2258.5 U·mL-1;对重组毕赤酵母产H.insolens角质酶的发酵工艺优化,当诱导温度为30℃,初始诱导菌浓OD600为100,甲醇浓度为1%,山梨醇作为共同碳源,和甘油、甲醇的添加比例为1:4时,发酵96 h,H.insolens角质酶酶活达到2660 U·mL-1。角质酶的生产时间缩短50 h,生产效率从17.78 U·mL-1 h-1提高至27.71 U·mL-1 h-1,提高了1.56倍。（5）H.insolens角质酶水解带有酯键聚合物的功能优化。为去除H.insolens角质酶“门控”结构,设计定点突变,构建了H.insolens突变体L66A、I169A以及L66A/I169A。处理聚醋酸乙烯酯,聚丙烯酸甲酯以及聚丙烯酸乙酯的结果表明,三种突变体均能提高H.insolens角质酶水解聚酯的能力,其中,突变体L66A/I169A效果最佳。当悬浊液浊度减少量在1.5%以下时,突变体L66A/I169A的加酶量与未突变前相比能够减少18%-45%。同时水解聚丙烯酸甲酯以及聚丙烯酸乙酯后产生的甲酸根以及乙酸根与未突变前相比分别提高了21%和30%。