膨胀素是一类能够与纤维素酶协同作用,促进纤维素水解的蛋白质。利用膨胀素对木质纤维素进行生物处理,对于提高木质纤维素水解效率、减少纤维素酶用量有着重要的意义。本文利用发酵和纯化的方法制备了重组的枯草芽孢杆菌类膨胀素BsEXLX1,并利用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)研究了膨胀素在不同条件下纤维素和木质素薄膜表面的实时吸附/脱附历程,考察了纤维素薄膜处理前后的结构变化,进一步建立了相关的吸附动力学模型。主要结论如下:(1)重组膨胀素的制备与功能研究:在毕赤酵母体系表达并利用制备色谱纯化了具有大量β-折叠重组的BsEXLX1。以Avicel为底物考察了 BsEXLX1的功能,发现其可与EG酶协同作用提高酶解效率。进一步组合多种表征手段,发现BsEXLX1对纤维素的氢键以及结晶区有明显的破坏作用,可提高纤维素的可及度和粗糙度。(2)膨胀素在纤维素表面的实时吸附行为研究:纤维素薄膜经过BsEXLX1处理30 min,可提高表面亲水性和粗糙度;BsEXLX1的吸附表现为频率值F的下降,耗散值D由于粘弹性的增加而上升;温度升高有利于吸附速率的提高,但会造成吸附量的降低。此外,加入0.02mMTween80和PEG4000能够有效提高BsEXLX1在纤维素表面的吸附量;而加入0.4 mM Tween 80和PEG 4000,或一定浓度的SDS均会显著抑制膨胀素的吸附行为。进一步构建了 Langmuir吸附动力学模型,获得BsEXLX1吸附、脱附、不可逆吸附速率常数。(3)膨胀素在木质素表面的实时吸附行为研究:组合多种手段对比表征了KL,SLS以及EHL三种木质素的结构;KL具有最大的分子量和疏水性,其表面吸附的BsEXLX1量最大;升高温度会显著降低其吸附量和初始吸附速率;此外,0.02 mMTween 80即可显著抑制BsEXLX1在木质素表面的吸附,而当浓度提高到1 mM,则可剥离部分木质素基质。比较Langmuir吸附动力学模型参数发现,BsEXLX1在木质素表面的结合能力大于纤维素。