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β-甘露聚糖酶是半纤维素水解酶中的第二大酶类，能够催化甘露聚糖、葡甘露聚糖、半乳甘露聚糖、半乳葡甘露聚糖中的β-1,4甘露糖苷键的随机水解释放出甘露寡糖，且广泛应用于食品、饲料、洗涤液、造纸、纺织等领域。本文以魔芋粉为唯一碳源选育高产β-甘露聚糖酶的菌株，优化发酵工艺条件，研究酶的分离纯化及酶学性质研究，并探讨了酶在纸张工艺漂白中的应用。其主要研究内容如下：
(1)利用刚果红染色法从土壤中筛选到一株产β-甘露聚糖酶的菌株MY271，其酶活为2.87U/mL。该菌株经形态学、生理生化及系统发育学方法鉴定为路氏肠杆菌(Enterobacter ludwigii)。
(2)采用单因素试验确定了路氏肠杆菌MY271发酵产β-甘露聚糖酶的最适发酵条件为：发酵温度31℃，发酵周期48小时，初始pH7.0，接种量9%，装液量50mL/250mL。通过Plackett-Burman设计试验、最陡爬坡实验、响应面法最终得到发酵培养基的最佳配方(g/L)为：魔芋粉14、蛋白胨18、Na2HPO40.7、KH2PO40.5、ZnSO40.15、MgSO40.01。β-甘露聚糖酶酶活可达到62.76U/mL，与模型预测值基本吻合。
(3)对出发菌株MY271进行紫外及硫酸二乙酯诱变，最终得到最优突变菌株M108。菌株经摇瓶发酵测定β-甘露聚糖酶酶活为83.68U/mL，比出发菌株MY271的酶活提高了33.33%。并通过遗传稳定性试验证明，M108菌株有良好的遗传稳定性。
采用单因素试验确定了M108菌株发酵产β-甘露聚糖酶的最适发酵条件为：发酵温度31℃，发酵周期24h，初始pH7.0，接种量7%，装液量为25mL/250mL。通过Plackett-Burman设计试验、最陡爬坡实验、响应面法最终得到发酵培养基的最佳配方(g/L)为：魔芋粉13.6、蛋白胨26、ZnSO40.23、NaH2PO41.0、KH2PO40.6、MnSO40.1，MgSO40.015。β-甘露聚糖酶酶活可达到174.57U/mL，实验结果与预测值基本吻合，是优化前酶活(83.68 U/mL)的2.09倍。
(4)对M108发酵上清液进行硫酸铵盐析、SephadexG-25脱盐、DEAE阴离子交换、SephadexG-100凝胶层析等一系列纯化步骤，得到一种高活性的酶样品，通过SDS-PAGE法检测为单一蛋白，测得其分子量为43.16kDa。
纯化的β-甘露聚糖酶最适pH为7.0，最适反应温度为55℃，该酶有广泛的pH稳定范围。不同的金属离子和化学试剂对β-甘露聚糖酶具有不同的影响。其中，Ca2+、Mg2+、Ba2+、Co2+、L-半胱氨酸、β-巯基乙醇、GSH、尿素和tween-80对该酶具有一定的促进作用，而Hg2+、Cu2+、SDS、PMSF及NBS对该酶具有强烈的抑制作用，EDTA和邻二氮杂菲对β-甘露聚糖酶无显著影响。该纯化的β-甘露聚糖酶对魔芋葡甘露聚糖有更强的亲和力。该酶作为内切β-甘露聚糖酶能将魔芋葡甘露聚糖水解为不同聚合度的低聚糖。而且，该酶更倾向于作用聚合度大于3的甘露低聚糖。在纸张漂白试验中，当木聚糖酶与β-甘露聚糖酶的添加比例为1∶2时，纸张白度的提高效果最显著，且对纸张的抗张力没有显著影响，为以后该酶用于纸张漂白的工业化处理提供了一定的理论依据。
(1)利用刚果红染色法从土壤中筛选到一株产β-甘露聚糖酶的菌株MY271，其酶活为2.87U/mL。该菌株经形态学、生理生化及系统发育学方法鉴定为路氏肠杆菌(Enterobacter ludwigii)。
(2)采用单因素试验确定了路氏肠杆菌MY271发酵产β-甘露聚糖酶的最适发酵条件为：发酵温度31℃，发酵周期48小时，初始pH7.0，接种量9%，装液量50mL/250mL。通过Plackett-Burman设计试验、最陡爬坡实验、响应面法最终得到发酵培养基的最佳配方(g/L)为：魔芋粉14、蛋白胨18、Na2HPO40.7、KH2PO40.5、ZnSO40.15、MgSO40.01。β-甘露聚糖酶酶活可达到62.76U/mL，与模型预测值基本吻合。
(3)对出发菌株MY271进行紫外及硫酸二乙酯诱变，最终得到最优突变菌株M108。菌株经摇瓶发酵测定β-甘露聚糖酶酶活为83.68U/mL，比出发菌株MY271的酶活提高了33.33%。并通过遗传稳定性试验证明，M108菌株有良好的遗传稳定性。
采用单因素试验确定了M108菌株发酵产β-甘露聚糖酶的最适发酵条件为：发酵温度31℃，发酵周期24h，初始pH7.0，接种量7%，装液量为25mL/250mL。通过Plackett-Burman设计试验、最陡爬坡实验、响应面法最终得到发酵培养基的最佳配方(g/L)为：魔芋粉13.6、蛋白胨26、ZnSO40.23、NaH2PO41.0、KH2PO40.6、MnSO40.1，MgSO40.015。β-甘露聚糖酶酶活可达到174.57U/mL，实验结果与预测值基本吻合，是优化前酶活(83.68 U/mL)的2.09倍。
(4)对M108发酵上清液进行硫酸铵盐析、SephadexG-25脱盐、DEAE阴离子交换、SephadexG-100凝胶层析等一系列纯化步骤，得到一种高活性的酶样品，通过SDS-PAGE法检测为单一蛋白，测得其分子量为43.16kDa。
纯化的β-甘露聚糖酶最适pH为7.0，最适反应温度为55℃，该酶有广泛的pH稳定范围。不同的金属离子和化学试剂对β-甘露聚糖酶具有不同的影响。其中，Ca2+、Mg2+、Ba2+、Co2+、L-半胱氨酸、β-巯基乙醇、GSH、尿素和tween-80对该酶具有一定的促进作用，而Hg2+、Cu2+、SDS、PMSF及NBS对该酶具有强烈的抑制作用，EDTA和邻二氮杂菲对β-甘露聚糖酶无显著影响。该纯化的β-甘露聚糖酶对魔芋葡甘露聚糖有更强的亲和力。该酶作为内切β-甘露聚糖酶能将魔芋葡甘露聚糖水解为不同聚合度的低聚糖。而且，该酶更倾向于作用聚合度大于3的甘露低聚糖。在纸张漂白试验中，当木聚糖酶与β-甘露聚糖酶的添加比例为1∶2时，纸张白度的提高效果最显著，且对纸张的抗张力没有显著影响，为以后该酶用于纸张漂白的工业化处理提供了一定的理论依据。