木聚糖酶水解壳聚糖的研究

论文摘要

国内外许多研究报道表明,已发现有37种酶能够非专一性地水解壳聚糖,其中包括纤维素酶、木瓜蛋白酶、半纤维素酶、脂肪酶、溶菌酶等。木聚糖酶是半纤维素酶的一种,目前其水解壳聚糖的研究报道较少。本论文的研究,对于进一步阐明木聚糖酶水解壳聚糖的作用机理具有重要的学术意义,同时对于酶法生产低分子量壳聚糖具有重要的应用价值。本文首先对木聚糖酶及其他四种酶水解壳聚糖的活性进行了比较,结果表明:木聚糖酶对壳聚糖的水解活性最高。该酶水解壳聚糖的最佳条件是:pH4.75、温度60℃、加酶量15%。在底物的浓度不超过20g/L时,木聚糖酶对壳聚糖的水解过程是符合Michaelis-Menten方程的,其中,Vmax=15.3μmol/min·L,Km=3.5g/L。这也说明,在底物浓度足够低的情况下,木聚糖酶对壳聚糖的水解过程是单底物酶促反应,每个酶分子只有一个结合位点,反应中只形成一种络合物。在了解酶解动力学的基础上,使用Sepharose CL-6B凝胶色谱法测定了水解产物的分子量分布,并将其他几种酶水解壳聚糖的产物分子量分布与它进行了比较,结果表明:经过木聚糖酶水解6h后的壳聚糖的分子量集中在8.6kDa左右;而加入灭活木聚糖酶水解6h后的壳聚糖分子量集中在18.4kDa;,黑曲霉来源的纤维素酶液水解0.5h后的壳聚糖分子量为11.9kDa;青霉来源的纤维素酶粉水解0.5h后的壳聚糖分子量为13.3kDa;黑曲霉来源的纤维素酶粉水解0.5h后的壳聚糖分子量为12.6kDa。最后,对商业来源的木聚糖酶液进行了分离纯化。纯化过程中酶活损失较小,木聚糖酶活损失为5200U,壳聚糖酶活损失为3000U。并使用SDS-PAGE和HPLC对酶的组分进行了分析。从结果来看,木聚糖酶中主要由以下几种分子量的组分组成:55kDa,34kDa。具体是哪一种组分对壳聚糖的水解有效果,目前还不清楚,还需要作进一步的研究和探讨。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 甲壳素和壳聚糖的结构及理化性质
• 1.2 壳聚糖水解产物的应用
• 1.3 对壳聚糖水解的研究
• 1.3.1 酸水解法
• 1.3.2 氧化法
• 1.3.3 酶解法
• 1.4 酶解法降解壳聚糖的国内外研发现状
• 1.4.1 酶法降解的分类
• 1.4.2 非专一性酶降解壳聚糖的国内外研发现状
• 1.5 木聚糖酶的性质及研发现状
• 1.5.1 木聚糖酶的性质
• 1.5.2 木聚糖酶的研发现状
• 1.6 课题研究的意义和内容
• 第二章 木聚糖酶降解壳聚糖的酶学性质研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 方法
• 2.2 实验内容
• 2.2.1 样品还原糖测定的前处理
• 2.2.2 酶促水解壳聚糖的最佳反应条件
• 2.2.3 木聚糖酶降解壳聚糖的作用与其他酶的比较
• 2.2.4 木聚糖酶水解反应过程中的粘度变化
• 2.2.5 酶水解动力学研究
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 壳聚糖原料的性质
• 2.3.2 原料酶制剂的测定
• 2.3.3 样品还原糖测定的前处理
• 2.3.4 木聚糖酶降解壳聚糖的最佳反应条件
• 2.3.5 木聚糖酶降解壳聚糖的作用与其他酶的比较
• 2.3.6 木聚糖酶水解反应过程中的粘度变化
• 2.3.7 酶水解动力学研究
• 2.4 小结与讨论
• 第三章 木聚糖酶降解壳聚糖的产物分子量研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 方法
• 3.2 实验内容
• 3.2.1 木聚糖酶降解壳聚糖产物的凝胶色谱分析
• 3.2.2 几种酶制剂降解壳聚糖产物的凝胶色谱分析
• 3.2.3 壳聚糖分子量测定方法的比较
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 凝胶色谱法与端基法的比较
• 3.3.2 木聚糖酶水解壳聚糖产物的分子量分析
• 3.3.3 几种酶制剂降解壳聚糖产物的凝胶色谱分析
• 3.4 小结与讨论
• 第四章 木聚糖酶制剂的分离纯化及其组分分析
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 方法
• 4.2 实验内容
• 4.2.1 木聚糖酶制剂的分离纯化
• 4.2.2 纯化过程中酶的活性变化
• 4.2.3 纯化过程中酶制剂的组分分析
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 木聚糖酶制剂的分离纯化
• 4.3.2 纯化过程中酶制剂的组分分析
• 4.4 小结与讨论
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录A