类芽孢杆菌sp.LLZ1/β-葡萄糖苷酶在离子液体中的失活与强化研究

来源 :苏州科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:LZLZ
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目前,将离子液体、纤维素酶和木质纤维素进行“一锅法”处理的原位酶解已成为研究热点。β-葡萄糖苷酶(BG)是纤维素水解过程的关键酶,但BG在离子液体中容易失活。为此,本研究以课题组已有的类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.LLZ1)为产BG的菌株,重点研究酶在离子液体中的失活与酶活改善问题。首先,研究了微晶纤维素(MCC)、淀粉等5种碳源对菌株产BG的影响,结果表明MCC诱导产生的BG活性相对较高(2.52 U/mL);以MCC为碳源获得BG,探究阳离子[EMIM]+分别与不同阴离子([DEP]-、[OAc]-、[Br]-、[Cl]-和[BF4]-)组成的5种离子液体对BG的影响,圆二色谱(CD)分析表明经50%1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EMIM]DEP)处理后BG的二级结构几乎不变,说明BG对[EMIM]DEP耐受性较好,而50%1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIM]BF4)处理后BG的α-螺旋含量降低至0.7%,导致了BG不可逆失活;最后,在25%(v/v)[EMIM]DEP体系中添加0.4 mM双(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠(AOT)处理BG一小时,并继续加入纤维二糖原位酶解,结果BG活性增加20.05%,葡萄糖产率增加23.87%。其次,在5%(v/v)[EMIM]DEP体系中,研究分别添加鼠李糖脂、PEG4000等6种表面活性剂对BG的影响,发现1‰(v/v)鼠李糖脂添加后BG的相对活性提高了21.85%;BG酶解反应动力学研究表明:同时添加5%[EMIM]DEP与1‰鼠李糖脂使BG的Km值减小2.11 mM,表明BG与底物的亲和性增加;荧光光谱分析表明经5%[EMIM]DEP与1‰鼠李糖脂处理后BG的最大发射波长红移至363 nm,差示扫描量热(DSC)分析结果发现1‰鼠李糖脂与5%[EMIM]DEP导致BG的中点温度Tm值从60.7℃变为61.4℃,平均展开焓△H增至395.5 J/g。在1‰鼠李糖脂和5%[EMIM]DEP体系中进行纤维二糖的原位酶解,转化率提高了21.93%。最后,考察了1‰(v/v)鼠李糖脂分别协同1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM]OAc)、[EMIM]DEP和[EMIM]BF4等对BG活性变化的影响,发现[EMIM]OAc将BG相对活性提高了38.55%,荧光光谱表明鼠李糖脂分别与[EMIM]OAc、[EMIM]DEP处理后BG的最大发射波长发生红移,而[EMIM]BF4使其发生蓝移;在2.5%(v/v)[EMIM]OAc和1‰鼠李糖脂体系中处理BG后再加入纤维二糖进行原位酶解,研究发现BG的相对活性增加47.68%,纤维二糖转化率提高了21.60%,近紫外CD光谱表明处理后BG蛋白中苯丙氨酸的吸收峰和二硫键发生改变。
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