黑曲霉DB056分泌的柚苷酶的分离纯化及酶学性质的研究

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柚苷酶是一种由α-L-鼠李糖苷酶(EC3.2.1.40)和β-D-葡萄糖苷酶(EC3.2.1.21)组成的酶系,它可以特异性地将柚皮苷水解成柚苷素,在柑桔类水果加工、食品增香、工业制备鼠李糖等方面具有重要用途。在前期研究中,本研究室选育获得了柚苷酶的高产菌株--黑曲霉DB056,建立了柚苷酶高产发酵工艺,本论文主要对黑曲霉DB056柚苷酶的分离纯化进行研究,研究内容包括柚苷酶活性检测方法的建立、柚苷酶的分离纯化与酶学性质、α-L-鼠李糖苷酶的分离纯化与酶学性质、β-D-葡萄糖苷酶的分离纯化与酶学性质等几个方面。主要实验结果如下:(1)用Waters1525液相色谱仪及Symmetry C18色谱柱测定柚苷酶活力的流动相流速为0.4mL/min;流动相中38%为有机相,62%为超纯水,有机相中30%为甲醇,70%为乙腈;紫外检测波长为280nm;柱温为35℃;走样时间为28min;柚皮苷和柚皮素在50-300μg/mL的浓度范围内具有良好线性关系,R2分别为0.9964、0.9999;柚皮苷和柚皮素的方法检出限分别为0.00109μg/mL和0.0046μg/mL,定量检出限分别为0.00363μg/mL和0.01534μg/mL;柚皮苷和柚皮素的回收率分别为96.85%-101.65%和88.83-100.66%;在酶液稀释比例为0.50-1.0之间时,α-L-鼠李糖苷酶、β-D-葡萄糖苷酶和柚苷酶的酶活回收率分别为100-102.57%、100-108.30%、100-116.43%。(2)通过硫酸盐沉淀、离子交换层析及凝胶层析分离得到了柚苷酶、α-L-鼠李糖苷酶和β-D-葡萄糖苷酶,比活力分别为1716.41U/mg、8256.14U/mg和662.07U/mg,纯化倍数分别为17.52、77.68和68.35倍。其中,α-L-鼠李糖苷酶和β-D-葡萄糖苷酶的分子量约分别为90kDa和95kDa。(3)柚苷酶、α-L-鼠李糖苷酶和β-D-葡萄糖苷酶的最适pH值范围分别为4.0-5.0、5和4.5-5.0,稳定的pH值分别为4.5-5、3.5-7.5和5.0-6.0;最适作用温度分别为50℃、50-55℃和55℃,它们在低温条件下稳定性好。(4)Ag+、Hg2+对柚苷酶、α-L-鼠李糖苷酶和β-D-葡萄糖苷酶的活性都有强烈的抑制作用,Fe2+、Fe3+、Al3+、Cu2+对α-L-鼠李糖苷酶和β-D-葡萄糖苷酶具有强烈的抑制作用,Zn2+、Mn2+和1mmol/L Ca2+、Na+、Mg2+对β-D-葡萄糖苷酶有抑制作用而5.0mmol/L的Fe2+、Al3+对柚苷酶显示出了抑制作用;0.1mmol/L的Ca2+、K+、Al3+、Mn2+、Cu2+可提高柚苷酶的活力,Na+、Ba2+对α-L-鼠李糖苷酶的活力有促进作用,K+、Ba2+和5mmol/L Ca2+、Na+、Mg2+对β-D-葡萄糖苷酶的酶活性有促进作用。(5)α-L-鼠李糖苷酶对芸香苷、柚皮苷和对硝基酚-α-鼠李糖苷有水解性,以柚皮苷为底物,它的Km和Vm分别为157.24μg/mL和588.24μg/(mL·min);β-D-葡萄糖苷酶对七叶苷、熊果苷、对硝基苯酚-β-葡萄糖苷、杨梅苷、普鲁宁有一定的水解性,以普鲁宁为底物,它的Km和Vm分别为550.33μg/mL和1670μg/(mL·min)。本文建立了柚苷酶活性测定的HPLC方法,分离纯化了黑曲霉DB056的柚苷酶及其活性组分,阐明它们的基本酶学性质,为生产柚苷酶制剂及开发其应用技术奠定了基础。
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