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果胶是植物细胞壁中的重要组成成分,主要由不同酯化度和带有不同侧链的半乳糖醛酸以α-1,4糖苷键连接而成。能够降解果胶的酶有很多种,统称为果胶酶。果胶裂解酶是果胶酶的一种,能够随机的断裂果胶糖苷键,从而降解果胶。本研究以一株产果胶酶菌株ZJ5为研究对象,18S rDNA序列比对发现其与黑曲霉的相似性为99%。其果胶裂解酶基因片段(PF00544家族)与GenBank中Aspergillus niger CBS 513.88和Aspergillus Kawachii IFO 4308的果胶裂解酶基因相似性为97%,参考已公布的A.tawachii IFO 4308的全基因组序列设计引物扩增得到了 ZJ5菌株中的8个果胶裂解酶基因,并研究了 ZJ5菌株中各果胶裂解酶基因的转录水平。通过荧光定量PCR分析发现ZJ5菌株的其中2个果胶裂解酶基因pnl-zj5a和pnl-zj5b转录水平较高,与果胶水解密切相关。将pnl-zj5a和pnl-zj5b分别在毕赤酵母中进行了异源表达,并研究了其酶学性质及在果汁处理中的应用效果。以黑曲霉ZJ5的cDNA为模板,PCR扩增得到去除信号肽序列的果胶裂解酶基因pnl-zj5a和pnl-zj5b。将两个基因分别连接到表达载体pPIC9并转化毕赤酵母感受态细胞GS115,进行异源表达。结果表明,果胶裂解酶基因pnl-zj5a和pnl-zj5b均在毕赤酵母中成功分泌表达。在3 1发酵罐水平,发酵液中果胶裂解酶酶活分别为4.64 U/ml和108.9 U/ml。其中,PNL-ZJ5B的表达量是原始菌株活力的7000倍。重组酶PNL-ZJ5A最适pH和最适温度为5.0和43℃,而重组酶PNL-ZJ5B最适pH和最适温度为4.5和58℃。以来源于柑橘类果皮的果胶为底物,PNL-ZJ5A 的Km值是 0.66 mg/ml,Vmax值是 32.6 μmol·min-1·mg-1,PNL-ZJ5B的Km值是0.81 mg/ml,Vmax值是372.8 μmol·min-1。经糖苷水解酶Endo H处理后,重组PNL-ZJ5A糖基化程度降低,而PNL-ZJ5B糖基化程度不变。底物特异性研究中,两种果胶裂解酶均对高酯化度的果胶有更好的催化作用。两种果胶裂解酶在处理苹果汁的过程中,都能够有效地降低果汁粘度,提高出汁率和增加光穿透率,在果汁加工领域有较好的应用前景。