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深绿木霉嗜酸性阿魏酸酯酶酶学性质及生物质转化分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-08-18
核心提示:阿魏酸酯酶(EC 3.1.1.73)是羧酸酯酶的一个亚类,能水解植物细胞壁中阿魏酸或酚酸与多糖之间的酯键,使植物细胞壁容易释放出阿魏酸和多糖。
   阿魏酸酯酶(EC 3.1.1.73)是羧酸酯酶的一个亚类,能水解植物细胞壁中阿魏酸或酚酸与多糖之间的酯键,使植物细胞壁容易释放出阿魏酸和多糖。
 
  实验室从深绿木霉XS6的发酵液中提取到了一种深绿木霉阿魏酸酯酶(Trichoderma atroatroviride feruloyl esterase,TaFAE)。该酶的酸碱稳定性强、酸性环境下活性高,在食品和饲料行业应用前景广阔。徐州工程学院食品(生物)工程学院的高兆建、许 祥、王先凤等人是从保藏菌株中分离出阿魏酸酯酶,并研究其酶学性质。本实验旨在为后续研究提供理论基础,扩大阿魏酸酯酶在生产实践中的应用。
 
  1、TaFAE的分离纯化
 
  将经过(NH4)2SO4盐析、透析6?h除盐后的粗酶液上样。DEAE-Cellulose DE52弱阴离子交换柱,缓冲溶液充分洗脱,去除未结合的杂蛋白,然后改用线性NaCl浓度对蛋白进行梯度洗脱,得到多个较大洗脱峰。将收集管进行酶活性检测,活性主要分布在40~52号收集管,对应NaCl洗脱浓度0.5~0.7?mol/L。
 
  2、TaFAE纯度和分子质量的测定
 
  只经过(NH4)2SO4盐析后的酶液有许多条蛋白条带,说明杂蛋白含量多;再经过离子交换层析后得到的条带明显减少,共9 条带,蛋白质得到了较好的纯化;最后经过凝胶过滤层析后只得到1 条带,说明得到了纯的TaFAE。根据标准蛋白的标准曲线方程计算出TaFAE的分子质量为66.4?kDa。
 
  3、温度对TaFAE活性的影响
 
  TaFAE的最适反应温度为40 ℃,在30~45 ℃范围内TaFAE均能保持90%以上的活性,当温度超过50 ℃时酶活性下降较快。
 
  4、pH值对TaFAE活性及稳定性的影响
 
  TaFAE活性在pH 3.0~7.0内略有起伏但均能保持80%以上,最适pH值在4.0。pH值大于7.0时酶活性急剧下降,在pH?8.0,酶活性骤降至40%,pH值为11.0时酶几乎失活。这说明碱性条件不利于TaFAE的催化降解反应,而中酸性条件酶活性都非常高。
 
  5、金属离子及化学试剂对TaFAE活性的影响
 
  SDS对酶活性具有明显的促进作用,相对酶活性达到115%;β-巯基乙醇仅次于SDS,相对酶活性达到了112%;另外,二硫苏糖醇和Trition X-100对酶活性也具有促进作用。说明硫醇基团对酶的稳定性有促进作用。
 
  6、TaFAE底物特异性及动力学分析
 
  TaFAE对阿魏酸甲酯的亲和性最高,芥子酸甲酯次之,对对羟基肉桂酸甲酯亲和性最小,对咖啡酸甲酯无活性。从最大酶促反应速率来看,以芥子酸甲酯为底物时反应速率最大,为32.21?μmol/(min·mg),约是阿魏酸甲酯的2 倍,阿魏酸乙酯的3.3倍,对羟基肉桂酸甲酯的23 倍。
 
  7、TaFAE作用于脱淀粉麸皮释放阿魏酸的功能
 
  随着酶解时间的延长,TaFAE和木聚糖酶共同作用产生阿魏酸的量是TaFAE单独水解麸皮产生阿魏酸的2 倍以上,这说明,TaFAE和木聚糖酶在水解麸皮释放阿魏酸上具有良好的协同作用,能够促进阿魏酸的生成。
 
  结论
 
  结 论
 
  本研究从野生菌株深绿木霉XS6中纯化出阿魏酸酯酶,与基因工程菌株重组得到的阿魏酸酯酶相比更易为消费者所接受。通过对TaFAE酶学特性研究发现,与以往文献报道的阿魏酸酯酶有较大区别,在多方面有创新特性。TaFAE的突出特点是能够在非常酸的环境下保持高稳定性和活性,为特定环境下的酶的需求提供了更好的来源。另外,TaFAE在较高的温度下保持了较好的稳定性,60 ℃维持80?min,相对活性在75%以上。在金属离子、表面活性剂、还原剂等作用下以及底物降解特异性等方面TaFAE也表现出了优良的酶学特性。因此,本研究的TaFAE有潜力在食品、饲料、生物燃料、纺织、造纸、医药等领域广泛应用。
 
 
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