论文部分内容阅读
木聚糖酶为半纤维素降解酶系的一种，可由真菌、放线菌、细菌及酵母等微生物发酵获取，不同来源木聚糖酶理化性质存在较大差异，这也决定了木聚糖酶应用领域的多样性。酸性木聚糖酶能够在偏酸的水解体系下对半纤维素保持较高的降解活性，在饲料加工、果汁加工、酿酒工业等领域具有广阔的应用前景。目前，关于酸性木聚糖酶的研究仍存在着产酶菌株匮乏、菌株产酶能力低、产酶过程需要添加特殊诱导发酵物等问题，对此亟待开展深入系统的研究。本研究对来自全国各地的近285份土样进行筛选，获得一株可高产酸性木聚糖酶菌株XAF01，通过形态学、生理生化、分子生物学鉴定该菌株为微紫青霉（Penicillium janthinellum）。通过对该菌株液体发酵条件的单因素优化，确定其最佳产酶条件为：碳源6%玉米芯粉，氮源1.5%硫酸铵，培养基初始pH3.0~3.5，培养温度25℃，摇床转速125r/min。在此条件下，菌株XAF01产酶能力高达1807.9U/mL，发酵液终点pH为1.3~2.1。菌株XAF01在发酵过程中可产生3种不同分子量的木聚糖酶，通过硫酸铵分级沉淀、SP-SephroseTMFast Flow离子交换层析将三种木聚糖酶蛋白分离（XynA、XynB、XynC），通过Q-SephroseTMFast Flow离子交换层析获得电泳级纯XynA。纯化后XynA的回收率为50.1%，纯化倍数6.3，分子量约为25.2kDa。对木聚糖酶XynA酶学性质及水解性质考察显示，XynA最适pH为4.8，在pH3.8~4.8醋酸-醋酸钠缓冲溶液中具有较好的pH稳定性，50℃处理30min，相对酶活力仍在60%以上。该酶最适反应温度为50℃，在40℃~50℃处理5h仍保留70%以上的酶活力。木聚糖酶XynA对玉米芯水溶性木聚糖底物表现出较高的底物特异性，对其它多糖及人工合成糖苷底物（pNP-β-D-纤维二糖苷、pNP-β-D-吡喃木糖苷、pNP-α-L-呋喃阿拉伯糖苷等）均无活性。该酶对榉木木聚糖的酶反应动力学常数Km为3.14±0.25mg/mL，Vmax为2407±69μmol/min/mg。木聚糖酶XynA在以桦木木聚糖、榉木木聚糖、玉米芯水不溶性木聚糖及玉米芯高温蒸煮液作为底物水解时，产物中基本无木糖生成，结果显示该酶在低聚木糖制备中具有较大潜力。利用木聚糖酶XynA进行了玉米芯高温蒸煮液水解制备低聚木糖试验。通过单因素与响应面优化，确定酶解最佳条件为：pH4.5，加酶量15.0U/mL，温度42℃，反应时间8h。此条件下酶解产物中低聚木糖（X2-X6）得率为74.0%，浓度为9.45mg/mL；（X2+X3）得率为62.3%，浓度为7.18mg/mL，较酶解前分别提高了320.0%和348.7%。