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纤维素酶是降解纤维素的一组酶的总称,是起协同作用的多组分酶系,从被发现起就受到世界各国生物界的重视。现在纤维素酶应用已扩展到医药、纺织、日用化工、造纸、食品发酵、工业洗涤、烟草、石油开采、废水处理及饲料等各个领域。
本实验首先从黑曲霉产酶条件进行研究,得出产纤维素酶的最佳条件为:麸皮∶稻草=1∶1,硫酸铵2.5%,尿素0.3%,磷酸二氢钾0.2%,含水量60%时,在30℃条件下培养4d;产β-葡萄糖苷酶最佳条件为:在此基础上,调整麸皮∶稻草粉=1∶5,在30C条件下培养6d。
在对β-葡萄糖苷酶的酶学性质研究中得出该酶反应的最适pH为4.5;最适反应温度为60C。K+、Mg2+、Na+、Zn2+、Mn2+、Fe2+对酶活力有一定的激活作用,其中Mn2+激活能力最强,且最适激活浓度为0.01mol/L;Li+、Ca2+、Co2+、Sn2+对酶活有一定的抑制作用。在不同pH缓冲液中酶的稳定性研究结果表明,该酶在pH4.0-5.0之间,12h内较稳定。在酶的热稳定性研究中得出该酶的T1/2为66℃。在常温下保存60d后,添加0.01mol/LMn2+的酶液的剩余酶活力最高,说明Mn2+利于酶液的保存;同样条件下,添加0.5%PVP的酶液剩余活力与初始酶活力相差不多,说明PVP对酶活的稳定作用最强。在饲料的制粒工艺中,温度一般不高于70C。该酶在有激活剂MnSO4存在条件下,于70℃环境中保温120s,仍保持与初始酶液相比111.78%的相对酶活,说明其高温稳定性较强,适于工业化生产。
同时,本实验从黑曲霉发酵液中分离纯化了β-葡萄糖苷酶,提纯步骤通过(NH4)2SO4分级沉淀,SephadexG-50,SephadexG-100,DEAE-SephadexA-50等三步,该酶共提纯72.13倍,回收率为17.29%。纯化后的酶液经SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳,结果显示出有两条蛋白谱带,由此推断该酶可能由两个亚基组成。
另外,对于该酶应用于植物原生质体制备方面也进行了研究。结果显示在0.7mol/L甘露醇高渗液中有利于植物原生质体的稳定;该酶液的最佳作用时间为2hr;用3mL酶液作用于0.05g幼嫩烟草叶片时最经济。