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阿魏酸酯酶(FAE)是半纤维素降解酶体系的重要组成成员,它的功能是水解植物细胞壁中阿魏酸酯、多糖阿魏酸酯和低聚糖阿魏酸酯中的酯键,释放出阿魏酸等功能性物质。它可以协同木聚糖酶、木质素酶等破坏木质纤维的致密网状结构,使细胞壁结构变得疏松,从而提高木质纤维素的降解率。将阿魏酸酯酶应用于动物饲料中,可增加饲料成分的利用率,且产生有生物活性的物质。本文研究了来自黑曲霉的FAE在毕赤酵母 GS115中的表达及重组阿魏酸酯酶(ex-reFAE)的酶学性质,主要研究结果如下: (1)从UniProt数据库中筛选到FAE O42807,根据毕赤酵母密码子偏好性表达,将FAE O42807的氨基酸序列转换成fae基因序列,化学合成fae基因序列,并连接到质粒pAO815,成功构建了胞内表达载体pAO815-fae。将表达质粒电转化到毕赤酵母 GS115中,经 PCR验证表明,成功获得基因工程菌GS1115/pAO815-fae。GS115/pAO815-fae的表达产物经SDS-PAGE分析,in-reFAE粗酶液酶活仅为2.8 U/L。 (2)从胞内表达载体pAO815-fae将fae片段克隆出来,连接到胞外表达载体pPIC9K上,成功构建表达载体pPIC9K-fae。将pPIC9K-fae电转化到宿主GS115中,得到5个GS1115/pPIC9K-fae阳性转化子。诱导培养4 d后,SDS-PAGE分析显示发酵上清液为单一条带,表观分子量为42 kDa,其中一个阳性转化子产生的ex-reFAE活力最高,为4.71 U/mL,比活为31.44 U/mg。 (3)采用单因素实验对重组菌GS1115/pPIC9K-fae的发酵条件进行了优化,得到其最优发酵条件为:接种量为7.5%,甲醇浓度为1%,诱导时间为3 d。 (4)ex-reFAE的理化性质为:最适反应温度为50℃,在40~45℃温度范围内较稳定,最适反应pH为5.0,且在pH6.0稳定性较好,金属离子K+、Ca2+、Na+对其活性有促进作用,Fe2+、Zn2+有一定的抑制作用,而 Mn2+、Cu2+对其有明显的抑制作用。 (5)通过单因素及L9(34)正交实验得到酶的最佳稳定剂组合是:40%麦麸、3% PEG400、3%纤维素酶。温度为50℃时,实验组的酶活力最高,相对酶活为97.3%,比对照组提高了近20%;pH为5.5时,实验组酶活残留率最高,相对酶活为81.75%,较对照组的酶活提高了8.76%;将添加复合稳定剂的ex-reFAE酶液保存在4℃下,20d后酶活残留率达86.34%,而对照组只能保存初始酶活的67.1%。 本研究结果为阿魏酸酯酶在饲料开发应用等方面提供基础研究,并为后续定向化改造酶奠定了基础。