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本实验以两株芽孢杆菌作为实验材料,对其产生的纤维素酶,进行分离纯化,并进行了酶学以及理化性质方面研究。 将芽孢杆菌X10-1-2进行液体发酵培养60h,芽孢杆菌X1.813进行液体发酵培养20h后,收集发酵液,去除菌体和残渣,经(NH4)2SO4分级沉淀、SephadexG-75凝胶过滤层析分别分离得到电泳纯的内切型-β-葡聚糖酶。利用高效液相色谱检测分离得到的纤维素酶,其中来自芽孢杆菌X10-1-2的内切型-β-葡聚糖酶的纯度为92.83%,来自芽孢杆菌X1.813内切型-β-葡聚糖酶的纯度为90.04%。 对分离纯化的纤维素酶进行酶学性质研究,结果显示,两株芽孢杆菌的纤维素酶的分子量分别为51.3kDa和37.2kDa,酶促反应的最适温度分别为55℃和50℃,芽孢杆菌X10-1-2的纤维素酶具有较好的温度稳定性,在60℃以下均保持较高的酶活性,芽孢杆菌X1.813的纤维素酶的温度稳定性较差,当温度在50℃以上时,纤维素酶基本失活。两株芽孢杆菌的纤维素酶都属于偏碱性的纤维素酶,其酶促反应的最适pH值分别为8.0和9.0,并且在pH值7.0~9.0的范围内均保持良好的稳定性。Mn2+、Fe2+、Zn2+和EDTA对芽孢杆菌X10-1-2的纤维素酶在酶促反应中有激活作用,尤其是Mn2+的激活作用最为显著,Ba2+、Cu2+、Mg2+和C2O42-则对纤维素酶在酶促反应中均有不同程度的抑制作用,其中以Ba2+和C2O42-的抑制作用最为明显,而脲、Ca2+、Co2+、K+和Na+的作用效果不明显;Fe2+、Mn2+、Mg2+、Cu2+、Co2+和K+对芽孢杆菌X1.813的纤维素酶在酶促反应中有激活作用,特别是Fe2+和Cu2+的激活作用尤为显著,Zn2+、脲、SDS、Ba2+和Na+则对纤维素酶在酶促反应有抑制作用,其中以SDS的抑制作用最为明显,而C2O42-、Ca2+和EDTA的作用效果不明显。两株芽孢杆菌的纤维素酶对底物羧甲基纤维素钠的专一性都比较强,说明这两株芽孢杆菌的纤维素酶的底物专一性较强。同时,纤维素酶吸附性实验也说明,这两株芽孢杆菌的纤维素酶的吸附性能都比较差,与不溶性底物的结合能力非常微弱。酶学动力学实验结果表明,芽孢杆菌X10-1-2的纤维素酶的米氏常数Km=2.12mg/mL,最大反应速率Vmax=5.37μg/mL·min;芽孢杆菌X1.813的纤维素酶的米氏常数Km=9.84mg/mL,最大反应速率Vmax=11.19μg/mL·min。 傅立叶红外光谱表明,这两株芽孢杆菌的纤维素酶具有纤维素酶的特征频率,在固相中,主要都是以有氢键的缔合分子的形式存在,蛋白质的二级结构主要以α-螺旋为主。核磁共振一维氢谱表明,在这两株芽孢杆菌的纤维素酶一级结构中,主要由脂肪族氨基酸组成,而且碱性氨基酸含量相对较高。来自于芽孢杆菌X10-1-2的纤维素酶,其直链骨架的饱和度较高,而来自芽孢杆菌X1.813的纤维素酶,其直链骨架的不饱和度相对较高。