粗毛栓菌木聚糖酶的分离纯化及性质研究

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木聚糖是植物半纤维素的主要组分,约占植物总糖的三分之一,是自然界中除纤维素以外含量最丰富的再生生物质资源。木聚糖酶(xylanases)指专一降解木聚糖为寡木聚糖、低聚木糖、木二糖和木糖的一组酶的总称,它们广泛存在于真核和原核生物中。木聚糖酶在造纸、食品、饲料和医药等工业中具有广阔的应用前景。粗毛栓菌Trametes gallica Fr.是一种白腐担子菌,在我国分布广泛,是杨木的一种主要生物降解者。已有研究表明,该菌具有较强降解木质纤维素的能力。本论文以粗毛栓菌为出发菌,对该菌在麦草粉基质上所产生的三种木聚糖酶进行了分离纯化和酶学性质的研究。将粗毛栓菌在麦草粉固态基质上培养40d,用去离子水浸提培养物得浸提液,再经超滤浓缩、硫酸铵盐析、Phenyl Sepharose CL-4B疏水层析、Sepharose-Qfast flow阴离子交换层析和Sephadex G-150分子筛层析等分离与纯化步骤,获得部分纯化的木聚糖酶,其回收率和纯化倍数分别为1.45%和15.6。部分纯化的木聚糖酶再经活性-聚丙烯酰胺凝胶电泳(活性-PAGE)回收,获得三种SDS-PAGE电泳纯级的木聚糖酶同工酶组分,即Ⅺ、Ⅻ和ⅩⅢ(按等电点从大到小排列)。对纯化出的三种木聚糖酶同工酶组分进行了酶学性质研究,结果如下:用SDS-PAGE法测得三种同工酶的分子量均约为19.0KDa;等电聚焦法其等电点分别为5.6、4.7和4.0;苯酚-硫酸法测其含糖量依次为Ⅺ0.25%、Ⅻ0.63%和ⅩⅢ3.4%。双功能性分析表明,Ⅺ既能降解木聚糖,又能降解纤维素。同工酶Ⅻ在pn5.0时表现出最大活性,最适作用温度为45℃;Mg2+和Fe2+对其有激活作用,Mn2+和Co2+有抑制作用;以桦木木聚糖为底物,测得Ⅻ的Km值为0.75mg/mL,Vmax为5000mmoL/(min.mg)。
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