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β-葡萄糖苷酶(β-D-glucopyranoside glucohydrolases,E.C.3.2.1.21)存在于多种生物体中,能够水解糖苷结合物并释放出非还原末端葡萄糖残基,包括葡萄糖苷,1-O-葡萄糖酯和寡糖。在植物、动物和微生物中发挥着一系列功能,包括植物的木质化,细胞壁寡糖的分解代谢、防御、植物激素共价激活、香气成分释放以及植物-微生物和植物-昆虫的相互作用,动物中糖脂和外源葡萄糖苷的分解、微生物中的生物质转化等。应用于食品、农业和能源等多种领域,特别在食品风味中,β-葡萄糖苷酶促进酒类、果汁与茶叶的增香作用,该酶通过生物精炼工艺将纤维素转化为可持续生产液体燃料和化学产品原料,此外还与糖苷类香料前体结合能够作为天然香料,为新品种天然香料提供新的领域。该酶在植物界中具有最广泛的生物学功能,芦荟分布广泛,且含有丰富的营养价值和保健价值,在食品、医疗以及化妆品领域的发展较为成熟,而大部分芦荟叶皮作为加工副产物被丢弃,本课题以芦荟叶皮为材料分离纯化β-葡萄糖苷酶,并对其酶学性质和功能基团进行研究,为获得β-葡萄糖苷酶提供新的途径,有效缓解资源浪费和环境污染,为进一步探索多种应用功能提供理论基础。1.芦荟叶皮β-葡萄糖苷酶的分离纯化将新鲜库拉索芦荟叶皮洗净后经柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液匀浆抽提、硫酸铵分级沉淀后透析、DEAE-Sepharosefastflow 层析和 Superdex-200prepgrade 层析,获得电泳纯的β-葡萄糖苷酶样品。实验结果得知:该酶的回收率为9.87%,纯化倍数为328.27,酶比活力为98.48 U/mg。2.芦荟叶皮β-葡萄糖苷酶的酶学性质芦荟叶皮β-葡萄糖苷酶的全酶分子质量约为69.7 kD,亚基分子质量约为69.3 kD,由此推测该酶由单亚基构成。最适反应pH值和温度分别是5.0和40 ℃,在4℃、pH 5.0～8.0及20～30 ℃稳定性较好,最适反应条件下对底物pNPG的米氏常数 Km值 2.21 mmol/L,Vmax为 1.381 μmol/min.L。3.不同金属离子、化合物和有机溶剂对芦荟叶皮β-葡萄糖苷酶的影响乙醇、抗坏血酸、Mn2+、K+表现较强的激活作用;SDS、Cu2+表现较强的抑制作用;Cd2+、Co2+、Ba2+、Ca2+表现较弱的抑制作用;甲醇、EDTA、Zn2+均表现双重作用;异丙醇、尿素、草酸、Mg2+、Li+无显著影响。4.芦荟叶皮β-葡萄糖苷酶的功能基团通过不同浓度的化学修饰剂对芦荟叶皮β-葡萄糖苷酶侧链残基进行特定修饰的结果:甲硫氨酸巯醚基、色氨酸吲哚基可能是该酶的必需基团且参与活性中心的组成;精氨酸残基、赖氨酸氨基、组氨酸咪唑基、酪氨酸酚羟基、半胱氨酸巯基及二硫键可能不是该酶的必需基团且未参与活性中心的组成。