【摘 要】
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玉米皮是湿法制备玉米淀粉的副产物,主要被用作纤维饲料。但是,由于半纤维素含量高,消化利用率低,还会产生抗营养作用,限制了其在饲料中的添加量。因此,探索玉米皮的高效利用方法迫在眉睫。玉米皮中富含木聚糖、阿拉伯木聚糖、阿魏酸等组分。通过酶解,一方面可提高玉米皮的消化利用率,增加其作为纤维饲料的营养价值和添加量,另一方面可生产低聚木糖、L-阿拉伯糖、阿魏酸等高值化产品,是实现玉米皮高效利用的重要途径。其
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玉米皮是湿法制备玉米淀粉的副产物,主要被用作纤维饲料。但是,由于半纤维素含量高,消化利用率低,还会产生抗营养作用,限制了其在饲料中的添加量。因此,探索玉米皮的高效利用方法迫在眉睫。玉米皮中富含木聚糖、阿拉伯木聚糖、阿魏酸等组分。通过酶解,一方面可提高玉米皮的消化利用率,增加其作为纤维饲料的营养价值和添加量,另一方面可生产低聚木糖、L-阿拉伯糖、阿魏酸等高值化产品,是实现玉米皮高效利用的重要途径。其关键是高效、特异酶制剂的创制。黑曲霉（Aspergillus niger）是食品工业中常用的一种丝状真菌,具有高度的安全性。并且其自身可以分泌多种纤维素酶和半纤维素酶,是高效表达食品级纤维素酶和半纤维素酶的理想系统。本项目以实验室前期建立的食品级黑曲霉表达系统为基础,开展α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶、阿魏酸酯酶、木葡聚糖酶和2种内切木聚糖酶的黑曲霉基因工程菌构建、酶活性检测、酶学性质检测和降解玉米皮功能的研究,目的是获得高产半纤维素酶酶系的重组菌株,为玉米皮的酶法高效利用提供酶制剂菌种资源。取得的主要研究成果如下:（1）通过同源重组技术,使用农杆菌介导法成功转化黑曲霉获得5株纯合重组菌株,分别为α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶高产菌株TH-2（gla A::abf A）、木葡聚糖酶高产菌株TH-2（gla A::egl C）、阿魏酸酯酶高产菌株TH-2（gla A::fae A）、木聚糖酶高产菌株TH-2（gla A::xln A）、木聚糖酶高产菌株TH-2（gla A::xyn B）。使用发酵培养基进行摇瓶发酵,测得最高酶活分别为595.89 U/m L、913.56 U/m L、274.24 U/m L、792.16 U/m L、1918.63 U/m L。（2）分别测定了五种酶在20～80℃和p H 3.5～9.5之间的相对酶活。α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（Abf A）、木葡聚糖酶（Egl C）、阿魏酸酯酶（Fae A）、木聚糖酶（Xln A）、木聚糖酶（Xyn B）的最适温度均为50℃,相对酶活分别为123.8%、134.7%、109.2%、112.7%、124.0%。但是这5种酶的最适p H却有所不同。其中α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（Abf A）的最适p H为7.5,相对酶活达到了113.1%。木葡聚糖酶（Egl C）、木聚糖酶（Xln A）、木聚糖酶（Xyn B）均在p H为5.5时达到最高相对酶活100%。阿魏酸酯酶（Fae A）在p H为6.5时相对酶活为100%。（3）使用Fae A对玉米皮进行处理后,玉米皮水解液中阿魏酸阿魏酸含量显著升高,证明Fae A可以有效水解玉米皮中的阿魏酸酯键。使用Egl C、Xln A、Xyn B对玉米皮中木进行处理后,玉米皮水解液中木寡糖含量显著升高,证明Egl C、Xln A、Xyn B可以有效水解玉米皮中的木聚糖或者木葡聚糖。使用Abf A对玉米皮进行处理后,玉米皮中阿拉伯糖含量增加不明显,说明Abf A没有水解阿拉伯呋喃糖苷键的功能。
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