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半纤维素的主要成分是木聚糖,它是地球上第二大可再生碳源。自然界中能降解半纤维素的微生物种类很多,它们都能分泌多种木聚糖酶。木聚糖酶可将木聚糖降解成低聚木糖和木糖等小分子物质,它在生物转化、食品、饲料、医药、能源、造纸、纺织等行业中有着广泛的应用,具有广阔的开发前景。
本文以实验室内保存的一株可高效降解木聚糖的真菌SM0406为目的菌株。经土豆培养基培养后,SM0406菌落形态为:圆形,凸起,干燥,无光泽,呈深绿色,反正面颜色无差别。扫描电镜观察发现,SM0406的菌丝细长,分叉少,无横隔,表面光滑,直径约0.8~1.5 μm;分生孢子梗呈帚状分支,至少2级以上轮生,分生孢子从顶端脱落;分生孢子呈短棒状,单生,孢子直径1~2μm,长4~6μm。SM0406能降解纤维素和淀粉,明胶的液化不明显。经过18S rDNA和部分ITS基因序列的比对,本文分离到的这株真菌与Myrothecium sp.属同源性达到99%,故命名为Myrothecium sp.SM0406(以后简称M.sp.SM0406)。
同时,本文研究了利用M.sp.SM0406液体发酵生产木聚糖酶的最佳条件:2%麸皮为碳源,0.1%硫酸铵为氮源,500 ml三角瓶中装培养基100ml,接种量为3%,培养时间为6天。在上述条件下,发酵液中木聚糖酶的酶活可达到89.6IU/ml。
取M. sp.SM0406发酵的粗酶液,经过离心,超滤,分子筛层析和阳离子交换层析后,得到了一个分子量大约为48 kDa内切木聚糖酶。从分子量看,该酶属于糖基水解酶家族10。该酶的最适反应温度为45℃,最适反应pH值为pH6.5,最适反应时间是10 min,K<,m>为8.33 g/L,V<,max>为833μmol/g·min。酶在pH 5.5~7.5的缓冲体系内比较稳定,酶活可以保持在80%以上,在pH 6时最稳定。Na<+>、K<+>、Li<+>、Ba<2+>、Mn<2+>、Mg<2+>、Ca<2+>等金属离子对酶活有促进作用; Zn<2+>对酶活的作用不大;而Cu<2+>、Fe<2+>离子对酶活有很强的抑制作用。酶活达到一半时的NaCl浓度为0.82 mol/L;EDTA对酶促反应的影响不大。