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果胶和木聚糖是存在于自然界中非常丰富的可再生资源，但有时这些资源并没有得到很好地发掘和利用，反而造成了环境污染。有效地转化和利用这类丰富的可再生资源需要多种酶的共同参与，其中α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶起着非常重要的作用，是本课题的研究重点。它减少阿拉伯糖侧枝产生的空间位阻，使得内切型酶更易结合和分解聚糖主链，从而大大增加水解效率。本研究主要包括以下四个部分: 第一部分，α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶的基因挖掘。本章共克隆7个基因，6个检测到活性。来自Ruminococcus albus7的AbfRumal在40℃温浴90小时后仍有35.7％的活力，该酶对底物的Km和Vmax值分别为1.0 mM和270.3μmol·(min·mg)-1。来自Cellulomonasfimi ATCC484的AbfCelf对底物的Km和Vmax值分别为1.5 mM和112.4μmol·(min·mg)-1。 第二部分，AbfCelf的底物特异性研究。本章尝试使用计算机辅助方法分析AbfCelf的底物特异性，将底物特异性实验数据和分子对接计算的结合能进行比对后，发现结合能(⊿G，kcal/mol)以及底物和产物之间的⊿G之差能描述酶反应，并预测反应的可能性。 第三部分，AbfRumal的理性设计。本章使用两种方法对AbfRumal进行温度稳定性的理性改造——基于结构的计算机辅助设计和基于大数据统计的热稳氨基酸替换，证实了两种方法能够不同程度增加α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶的活性和温度稳定性。其中，His337突变为Lys后，在50℃的半衰期提高5.3倍，酶活从73.9 U/mg提高到121.5 U/mg，Km和kcat值分别提高到0.8 mM和265.2 s-1，提高了该酶的催化效率。在筛选337位点饱和突变文库时，得到了温度稳定性进一步提高的阳性突变株，H337L和H337I。 第四部分，采用α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶和原果胶酶复配提取苹果皮中的果胶，并对果胶性质进行了检测和分析，平均得率为5.35％，水分含量为8.16％，灰分含量为1.82％，粘度为3.67 mPa·S，1％溶液的pH为6.56，酯化度为65.45％，酸法和酶法获得的果胶结构相似。