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里氏木霉木聚糖酶的分离纯化、酶学特性及降解机理的研究

江小华  
【摘要】: 木聚糖酶在植物纤维原料糖化、饲料行业、制浆造纸工业、低聚木糖生产和酿造行业的应用已引起了人们的广泛关注。本文研究了里氏木霉(Trichoderma reesei)Rut C30木聚糖酶的分离纯化、木聚糖酶组分的酶学特性及其对木聚糖的降解机理。主要研究结果如下: 从里氏木霉木聚糖酶中分离纯化得到一种木糖苷酶(XYND)和两种内切木聚糖酶组分XYN I和XYNⅡ。纯化后三个木聚糖酶组分的比活力分别为23942.86、4523.61和61.99IU/mg。 经SDS-PAGE电泳鉴定,XYN I、XYNⅡ和XYND三种木聚糖酶组分均为单一纯组分,分子量分别为19.9、20.3和110.8kDa。XYN I和XYNⅡ采用HiPrep Sephacryl S-100 HR凝胶过滤手段测定的分子量分别为6.2和9.1kDa。 XYN I、XYNⅡ和XYND的最适pH值分别为5.5、4.0和3.5,pH稳定性范围分别为5.5-8.0、3.0-5.0和3.0-8.0。XYNⅠ和XYNⅡ最适温度都为50℃,XYND的最适温度为60℃,XYNⅠ和XYNⅡ在低于50℃时较为稳定,而XYND耐热性较好,在温度达到60℃时,仍能保持较高的酶活力。XYNⅠ和XYNⅡ以桦木木聚糖为底物时的Km值分别为12.28和25.42mg/mL,Vmax值分别为8142.42和2513.93IU/mg蛋白, XYND作用于对硝基苯基-β-木糖苷的Km值为0.29μmol/mL,Vmax值为169.99IU/mg蛋白。 XYNⅠ和XYNⅡ随机切断木聚糖主链中的β-1,4-糖苷键,生成低聚木糖,XYNⅠ适合作用于长链木聚糖,XYNⅡ适合作用于短链木聚糖。XYND的作用机理是从低聚木糖的非还原末端切断β-1,4-糖苷键,释放出木糖,其最适底物是短链的低聚木糖,随着低聚木糖碳链的增加,XYND作用于低聚木糖的效率逐渐下降,对木聚糖几乎不降解。当XYNⅠ和XYNⅡ以一定比例混合后作用于木聚糖时,主要产物为聚合度为2-7的低聚木糖,其中木二糖、木三糖和木四糖的含量最多。XYND、XYNⅠ和XYNⅡ以一定比例混合后作用于木聚糖,产物主要是木糖,最佳酶用量为1.5:10:1-2.0:10:1。木聚糖是在木聚糖酶三个组分XYNⅠ、XYNⅡ和XYND的协同作用下降解成木糖的,其机理为:长链木聚糖首先在XYNⅠ、XYNⅡ的作用下生成低聚木糖,低聚木糖在XYND的进一步作用下被彻底降解生成木糖。


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