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菊糖是一种存在于菊芋等植物中的天然果聚糖。菊粉酶是一种水解果聚糖中β- 2,1-糖苷键的水解酶类,菊粉酶是由内切菊粉酶和外切菊粉酶组成的复合酶系,可用于水解菊糖制备果糖和低聚果糖。本文以菊芋为原料,研究了菊芋中菊糖的提取、黑曲霉菊粉酶的生物合成、菊粉酶的分离纯化和酶学性质研究以及内切菊粉酶在低聚果糖制备上的应用研究。主要研究结果如下:采用水热法提取菊糖,菊芋粉在固液比1:25、80℃条件下浸提35min,浸提液总糖含量达到38.1g/L,每克菊芋粉可提取0.839g总糖,菊糖提取率为83.89%。黑曲霉NL02液态发酵制备内切菊粉酶的合适碳源是菊芋粉,氮源是氯化铵,C/N为30,最适初始pH值为5.0,在此条件下合成的内切菊粉酶酶活力达22.26U/ml。采用快速蛋白层析色谱仪(FPLC)从菊粉酶中分离纯化得到内切菊粉酶。纯化后内切菊粉酶比活力12958U/mg。经SDS-PAGE电泳鉴定,该内切酶为单一纯组分,分子量为64.2kDa。黑曲霉内切菊粉酶的最适反应温度为60℃,在30℃下具有良好的热稳定性。当温度高于60℃时,酶的稳定性差。黑曲霉内切菊粉酶的最适pH值为4.4。酸碱稳定性范围为pH4.0~5.6。黑曲霉内切菊粉酶以菊糖为底物的米氏常数Km为7.71mg/ml。菊糖在酶用量40U/g菊糖、温度55℃、pH值4.5条件下经菊粉酶和内切菊粉酶水解4h,菊粉酶水解菊糖的产物主要是果糖和一种聚合度的低聚果糖,低聚果糖占水解产物中总糖的27.70%;内切菊粉酶水解菊糖的产物主要是多种聚合度的低聚果糖和果糖,低聚果糖占水解产物中总糖的56.72%。内切菊粉酶可用于定向水解菊糖制备功能性低聚果糖。内切菊粉酶在酶用量40U/g菊糖、温度55℃、pH值4.5条件下水解菊糖24h,菊糖水解得率和低聚果糖得率分别为86.94%和52.29%,水解产物中低聚果糖和果糖含量分别为5.23和3.70g/L,低聚果糖占总糖的百分率为57.91%。