关键词：毕赤酵母;木聚糖酶;响应面;发酵优化;酶学性质;棉籽壳;去除率
摘 要：木聚糖酶是目前研究最为广泛的半纤维素酶,也是一种重要的工业用酶,在造纸、食品、纺织、饲料等工艺领域具有广阔的应用,其来源也非常广泛,主要存在于微生物、原生动物、甲壳类动物以及陆地植物组织中。鉴于目前工业上使用的微生物产木聚糖酶产量低、稳定性不高等缺陷,本文将来源于坎皮纳斯类芽胞杆菌Paenibibacillus campinasensis G1-1的木聚糖酶基因成功整合到毕赤酵母GS115基因组上,研究了该木聚糖酶在毕赤酵母中的表达、发酵条件优化、应用于纺织工艺等方面。主要结果如下:(1)从坎皮纳斯类芽胞杆菌Paenibacillus campinasensis G1-1中PCR扩增得到木聚糖酶基因XynGl-1,然后将该基因插入到质粒pPIC9K的EcoR Ⅰ和Not Ⅰ酶切位点之间,构建重组质粒pPIC9K-XynG1-1,并将该重组质粒转入毕赤酵母GS115的基因组上,成功构建分泌木聚糖酶的重组毕赤酵母工程菌。(2)该重组毕赤酵母工程菌诱导表达后,产生的木聚糖酶酶活为89.5 IU/mL,并对其酶学性质进行了检测,重组木聚糖酶的最适作用温度是55 ℃,在55 ℃保温50 min剩余酶活分别为50%,最适作用pH为6.5,该木聚糖酶在pH 6.5的环境中具有极好的稳定性,适用于纺织工业。(3)采用响应面法对该工程菌的发酵条件进行优化。得出优化后的发酵培养条件为:酵母粉20 g/L、蛋白胨20 g/L、YNB 30 g/L、生物素4 mg/L、甲醇含量2.3%、装液量100 mL、培养时间37.3 h、转速250 r/min、温度28 ℃、磷酸缓冲液pH 6.0,在该条件下的胞外酶活达到707.2 IU/mL,较优化前木聚糖酶酶活提高了 7.9倍。(4)将该重组毕赤酵母菌株经10 L发酵罐扩大培养之后,重组木聚糖酶的酶活达到2703 IU/mL,该酶液的比酶活为751 IU/mg,比摇瓶发酵提高了 7.9倍;SDS-PAGE验证得知该木聚糖酶的分子量约为41 kD。(5)将发酵后的木聚糖酶酶液用于纺织工艺去除坯布棉籽壳的过程中,在冷堆实验过程中,木聚糖酶的添加量为6 g/L、处理时间为14 h时棉籽壳去除率最大。长车实验表明,木聚糖酶的添加量为4 g/L、处理时间为1 h时棉籽壳去除率最大。木聚糖酶的添加在一定程度上能够提高棉籽壳的去除率,实验发现淀粉酶、果胶酶和木聚糖酶三种酶的复配使用,对于棉籽壳去除的效果最好。
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