竹笋作为优秀的食品原料,不仅含有丰富的膳食纤维、蛋白质、有机酸等多种营养成分,还有少量的矿物质,如K,Ca,P,Zn,Mn,Cu,Co,Ni等。竹笋膳食纤维不仅具有优秀的理化性质,而且能够吸附胆固醇和NO₂^-,对重金属也具有束缚作用。作为膳食纤维重要部分的可溶性膳食纤维（SDF）被认为具有更强的生理功能,且占比10%以上被认为是较为平衡的膳食纤维组成。然而,竹笋膳食纤维中可溶性膳食纤维（SDF）成分较低、SDF与不可溶性膳食纤维（IDF）成分配比不合理等缺点,无法充分发挥膳食纤维的保健功能,严重限制了竹笋膳食纤维的进一步利用。因此有必要对竹笋纤维进行改性,使竹笋纤维可溶性成分溶出,达到增加膳食纤维的生理活性和保健功能的目的。利用纤维素酶是膳食纤维改性手段之一,然而由于成本较高、酶活性不高等原因,其在工业生产中不常见。目前,植食性动物源纤维素酶被认为具有高酶活,是一类制备新型纤维素酶的来源。长足大竹象（Cyrtotrachelus bugueti）,一种专一性取食竹笋的昆虫,具有较高的纤维素降解能力。为了验证该昆虫纤维素降解能力,本研究首先测定了全国不同地理种群昆虫肠道中的纤维素酶活,并利用生物信息学手段挖掘基因组内编码纤维素酶的基因,通过幼虫及成虫肠道转录组测序筛选出高表达纤维素酶基因,并作为后续研究目标基因。将筛选出的高表达基因通过体外克隆、构建表达载体、转化毕赤酵母、诱导表达、蛋白提取得到重组活性酶,并测定其基本性质。最后将重组表达的活性酶用于竹笋膳食纤维的改性,获得品质更高的竹笋膳食纤维。本研究主要结果如下:1.测定了全国16个不同地理种群长足大竹象的肠道纤维素酶活。结果表明不同地理种群纤维素酶活具有差异,且同一地理种群内雌雄虫体间也存在差异。乐山地区雌雄虫体内切-β-1,4-葡聚糖酶活性明显高于其他地区,而外切-β-1,4-葡聚糖酶活性则明显偏低;绵阳雌雄虫β-1,4-葡萄糖苷酶活性明显高于其他地区;其他地理种群间纤维素酶活性差异相对较小。总体而言,β-葡萄糖苷酶活性较内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶低。肠道不同区段纤维素酶活性测定结果表明,内切葡聚糖酶在前肠和中肠活性最高;外切葡聚糖酶在中后肠活性最高;β-葡聚糖苷酶在中肠比活力最高。pH5.0,2%底物浓度下三种纤维素酶活性达到最大,内切酶和β-葡聚糖苷酶的在35℃,外切葡聚糖酶30℃达到最高活性。2.长足大竹象基因组中包含106个糖基水解酶（GH）序列,分别分布于32个亚家族中,其中GH1、GH18所占比例最大。转录组结果表明大多数GH基因在成虫及幼虫肠道的三个区段中（前肠、中肠和后肠）,在前肠及中肠表达量基本一致并显著高于后肠。与纤维素酶合成相关的家族中,GH45（EVM0010931和EVM0004297）、GH48（EVM0009291和EVM0007401）以及GH30（EVM0004361）在前中肠表达量显著高于其他基因,属于高表达基因,推测与纤维素降解相关。并从这些基因中筛选出内切葡聚糖酶基因EVM0004297,命名为CbGH45-1。3.构建了pPICZaA-CbGH45-1重组质粒,并在毕赤酵母KM71中诱导表达,获得了具有活性的重组异源表达内切-β-1,4-葡聚糖酶。对该重组酶的酶学性质进行了测定,结果显示45℃为其最适反应温度,最适pH为7.0,酶活性在0.50%的底物浓度时达到最高。4.将具有活性的重组异源表达的内切-β-1,4-葡聚糖酶应用于竹笋膳食纤维的改性,结果表明该重组内切-β-1,4-葡聚糖酶显著增强了纤维素酶对竹笋膳食纤维的改性能力。重组内切-β-1,4-葡聚糖酶对竹笋SDF得率有促进作用,使SDF得率达到了5.68%。在与商业纤维素酶混合使用时,SDF得率和葡萄糖吸收率达到最大,SDF得率达到13.17%,葡萄糖吸收率达到了16.13 mmol/g。重组内切-β-1,4-葡聚糖酶CbGH45-1的加入,增强了纤维素酶改变膳食纤维结构的能力,导致SDF含量的增加,同时酶作用下膳食纤维结构被破坏,表面疏松,SDF与葡萄糖的结合面积增大,进一步提高了SDF的葡萄糖吸附能力。综上所述,本研究通过对长足大竹象基因组中GH基因的转录组及相关生物信息学分析,筛选到了在肠道中高表达的CbGH45-1基因,并在毕赤酵母中成功异源表达,获得具有活性的内切-β-1,4-葡聚糖酶,并将这种新型内切-β-1,4-葡聚糖酶运用于竹笋膳食纤维的改性。本研究是首次全面测定全国不同地理种群长足大竹象纤维素酶活,是首次异源表达长足大竹象纤维素酶,也是首次将昆虫源纤维素酶用于竹笋膳食纤维改性,为长足大竹象纤维素酶基因的克隆表达奠定了基础,为竹笋膳食纤维的改性提供了新的途径,也为昆虫源纤维素酶的发展和利用提供了新的思路。