李夏蘭，程珊影，楊道秀，方柏山，2

（1華僑大學(xué)化工學(xué)院生物工程系，福建 廈門 361021；2廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程與生物工程系，福建 廈門 361005）

研究開(kāi)發(fā)

阿魏酸酯酶和木聚糖酶協(xié)同降解麥糟

李夏蘭1，程珊影1，楊道秀1，方柏山1，2

（1華僑大學(xué)化工學(xué)院生物工程系，福建 廈門 361021；2廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程與生物工程系，福建 廈門 361005）

橘青霉以麥糟為唯一碳源培養(yǎng)時(shí)，阿魏酸酯酶的最佳發(fā)酵時(shí)間為60 h，其酶活力可達(dá)40.8 mU/m L。在pH值為5.0、45 ℃、料液比1∶30（g∶m L）條件下，取47.5 U/m L的木聚糖酶粗酶液15 m L，加入1.0 g 麥糟的乙醇不溶物，反應(yīng)12 h后，加入40.8 U/m L的阿魏酸酯酶粗酶液15 m L再反應(yīng)12 h，阿魏酸和低聚木糖釋放率分別為54.1%和161 mg/g （麥糟的乙醇不溶物）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，阿魏酸酯酶與木聚糖酶存在協(xié)同作用，能極大提高麥糟中阿魏酸及低聚木糖的釋放率，有利于麥糟的降解。

阿魏酸酯酶；木聚糖酶；麥糟；生物降解

已有報(bào)道表明，阿魏酸酯酶可以和其它的半纖維素酶（如木聚糖酶）協(xié)同作用使微生物對(duì)植物細(xì)胞壁進(jìn)行最大程度的降解[1-3]。如Faulds等[4]報(bào)道黑曲霉分泌的阿魏酸酯酶自身也能釋放FA，但同時(shí)加入木聚糖酶，其FA的釋放量增加近24倍。Topakas等[5]報(bào)道，嗜熱側(cè)孢霉產(chǎn)生的阿魏酸酯酶StFaeC與木聚糖酶協(xié)同作用從植物纖維質(zhì)中釋放的FA是無(wú)木聚糖酶時(shí)的10倍。Yu等[6]報(bào)道，黑曲霉分泌的FAE單獨(dú)作用燕麥殼，其FA的釋放率僅為14%，但加入木聚糖酶后，F(xiàn)A的最高釋放量可達(dá) 69%。本文報(bào)道了實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵的阿魏酸酯酶（命名為PcFAE）協(xié)同木聚糖酶將麥糟中的半纖維素轉(zhuǎn)化低聚木糖（xylooligosaccharide，簡(jiǎn)稱 XOS），同時(shí)釋放FA的結(jié)果，并初步探討PcFAE降解麥糟（BSG）的作用機(jī)理。全面利用木質(zhì)纖維素中的三大主要成分有很多報(bào)道，日前還未見(jiàn)有關(guān)阿魏酸酯酶和木聚糖酶協(xié)同作用降解木質(zhì)纖維中的半纖維素同時(shí)產(chǎn)FA及XOS的報(bào)道。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)器材與試劑

FA標(biāo)準(zhǔn)品、木聚糖，美國(guó) Sigma公司；木二糖及低聚木糖標(biāo)準(zhǔn)品，日本和光純藥工業(yè)株式會(huì)社；木聚糖酶XG180，廣州博士奧生化公司；其它常規(guī)試劑，均為國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口分析純。BSG，福建泉州雪花啤酒廠提供。

Agilent 1100高效液相色譜儀，美國(guó)Agilent公司；SP-2000型光度計(jì)，上海光譜儀器有限公司；6890N安捷倫氣相色譜儀，美國(guó)Agilent公司。

橘青霉，本實(shí)驗(yàn)室從土壤中篩選得到，已鑒定為橘青霉[7]。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 阿魏酸含量的測(cè)定

按文獻(xiàn)[8]的方法分析。

1.2.2 酶活力的測(cè)定方法

PcFAE活力測(cè)定：以阿魏酸甲酯為底物，按文獻(xiàn)[8]的方法測(cè)定。阿拉伯木聚糖酶活力測(cè)定：以燕麥木聚糖為底物，按文獻(xiàn)[9]的方法測(cè)定。纖維素酶總酶活力測(cè)定：以定量濾紙為底物，按文獻(xiàn)[10]的方法測(cè)定。阿拉伯糖糖苷酶活力測(cè)定：以對(duì)硝基苯基-α-L型阿拉伯呋喃糖為底物，按文獻(xiàn)[11]的方法測(cè)定。

1.2.3 低聚木糖總量的測(cè)定

采用HPLC法[12]。色譜柱為Aminex HPX-42A柱，示差折光檢測(cè)器。流動(dòng)相為超純水，流速 0.6 m L/min，柱溫85 ℃。

1.2.4 阿魏酸釋放率的測(cè)定

[13]的方法測(cè)定。阿魏酸釋放率為FA的釋放量占BSG中堿提取的FA總量的百分率。

1.2.5 PcFAE粗酶液的制備

PcFAE的發(fā)酵工藝見(jiàn)文獻(xiàn)[8]。將產(chǎn)PcFAE發(fā)酵液，10 000 r/m in、4 ℃離心5 m in，得PcFAE粗酶液。

1.2.6 木聚糖酶粗酶液制備

取木聚糖酶XG180（簡(jiǎn)稱XG180 ）0.25 g，加入20 m L蒸餾水、40 ℃浸提1 h，過(guò)濾，稀釋10倍，得木聚糖酶粗酶液。

1.2.7 麥糟的乙醇預(yù)處理

把BSG浸沒(méi)在85%的乙醇中煮沸5 min冷卻后過(guò)濾，重復(fù)該步驟兩次。分別用無(wú)水乙醇和乙醚清洗烘干，過(guò) 50目篩，得到 BSG的乙醇不溶物（A lcohol insoluble residue of brewers’ spent grain，簡(jiǎn)稱BSG-AIR）[14]。

1.2.8 預(yù)處理后BSG-AIR殘?jiān)康臏y(cè)定

將酶解液10 000 r/m in、4 ℃離心5 min，蒸餾水洗滌，取殘?jiān)?0 ℃干燥8 h，稱重。

1.2.9 PcFAE與XG180協(xié)同酶解BSG-AIR

將1 g的BSG-AIR同時(shí)加入PcFAE粗酶液和XG180粗酶液各15 m L，在pH值5.0、45 ℃、料液比1∶30（g∶m L）條件下，酶解BSG-AIR 24 h?？疾霧A釋放率和XOS的釋放量。

1.2.10 PcFAE與XG180酶解BSG-AIR的協(xié)同方式

將PcFAE粗酶液和XG180粗酶液以不同的順序加入，在pH值5.0、45 ℃、料液比1∶30（g∶m L）條件下酶解BSG-AIR?？疾霵cFAE和XG180協(xié)同方式對(duì) FA、XOS、單糖釋放量及酶解后BSG-AIR干重的影響。

1.2.11 掃描電子顯微鏡對(duì) BSG-AIR纖維結(jié)構(gòu)的觀察

將樣品烘干，均勻粘在貼有雙面膠的樣品臺(tái)上，噴金后置于S-3500N型掃描電子顯微鏡下觀察照相，加速電壓為15 kV，放大倍數(shù)為600倍。

2 結(jié)果與討論

2.1 發(fā)酵過(guò)程主要木質(zhì)纖維降解酶的產(chǎn)生

橘青霉以BSG為唯一碳源，在220 r/min、28 ℃發(fā)酵5天，發(fā)酵過(guò)程中PcFAE酶、阿拉伯木聚糖酶和纖維素酶酶活力的變化情況見(jiàn)圖1。

由圖1可知，發(fā)酵液中PcFAE酶活力隨時(shí)間的延長(zhǎng)開(kāi)始逐漸上升，在 60 h達(dá)到最高值，為 40.8 mU/m L，之后酶活力逐漸下降。阿拉伯木聚糖酶及纖維素酶活力與PcFAE酶活力的變化趨勢(shì)一致，阿拉伯木聚糖酶在發(fā)酵24 h后酶活力逐漸上升，在96 h達(dá)到最高值，為32.0 mU/m L；纖維素酶在發(fā)酵48 h酶活力開(kāi)始逐漸上升，在84 h達(dá)到最高值，為5.50 U/m L左右。

圖1 PcFAE、木聚糖酶和纖維素酶活力的時(shí)間曲線

在PcFAE、阿拉伯木聚糖酶和纖維素酶這3種酶的酶活力均在達(dá)到一定值后逐漸降低，可能的原因是：一方面在發(fā)酵過(guò)程中菌體生長(zhǎng)代謝產(chǎn)生甲酸、乙酸等有機(jī)酸類，抑制了酶活力；另一方面是從BSG釋放得到的FA、XOS及葡萄糖等產(chǎn)物對(duì)酶產(chǎn)生反饋抑制作用，從而降低了酶活力。

日前報(bào)道的有關(guān)微生物同時(shí)分泌阿魏酸酯酶與木聚糖酶時(shí)，發(fā)酵過(guò)程中酶活力達(dá)最高的時(shí)間，阿魏酸酯酶比木聚糖酶延后一定的時(shí)間。Bartolome等[9]研究以 BSG 為唯一碳源培養(yǎng)除蟲(chóng)鏈霉菌（Streptomyces avermitili）時(shí)發(fā)現(xiàn)阿拉伯木聚糖酶的酶活力在24 h就達(dá)到最大值，而PcFAE酶活力延后24 h才到達(dá)最大值。Ferreira等[11]研究以甜菜漿為唯一碳源，培養(yǎng)唐德鏈霉菌（Streptomyces tendae）時(shí)也發(fā)現(xiàn)碳水化合物水解酶的酶活力在24 h達(dá)到最大值，而 PcFAE活力則在 72 h達(dá)到最大值。Panagiotou等[15]研究以BSG為唯一碳源培養(yǎng)巴西青霉（Penicillium brasilianum），木聚糖酶酶活力在96 h達(dá)到最高，而阿魏酸酶酶活力延后24 h。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻表明，橘青霉以 BSG為唯一碳源發(fā)酵時(shí)，PcFAE產(chǎn)酶最大值比阿拉伯木聚糖酶的產(chǎn)酶最大值提前36 h。這與文獻(xiàn)報(bào)道的不一致。PcFAE的產(chǎn)酶誘導(dǎo)機(jī)制需深入研究。

各菌株產(chǎn)PcFAE的能力見(jiàn)文獻(xiàn)[16-18]，由于發(fā)酵培養(yǎng)基中使用的木質(zhì)纖維不同，測(cè)定PcFAE的底物不同，很難一一比較。在所報(bào)道的43種產(chǎn)PcFAE的菌株，酶活力最高的是菌株黃柄曲霉（Aspergillus flavipes），其以1%玉米麩皮為碳源、28 ℃、發(fā)酵5天，其酶活力最高可達(dá)33 180 mU/m L（以阿魏酸甲酯為底物測(cè)定酶活力）[19]。最低的為Streptomyces avermitili，其以1%燕麥木聚糖為碳源，37 ℃、發(fā)酵4天，其酶活力只有1.55m U/m L（以去淀粉麥麩為底物測(cè)定酶活力）[20]。能與本文工作直接比較的，都以阿魏酸甲酯為底物測(cè)定酶活力，Bartolome等[9]研究的Streptomyces avermitili，其以1%BSG為碳源、37 ℃、發(fā)酵2天，其酶活力為82 mU/m L。Panagiotou等[21]研究以BSG為唯一碳源培養(yǎng)Penicillium brasilianum，其以2% BSG為碳源、30 ℃、發(fā)酵 4 天，其酶活力為 64 mU/m L）。Mandalari等[22]研究以 BSG 為唯一碳源培養(yǎng)Talaromyces stipitatus，其以2% BSG為碳源、37 ℃、發(fā)酵10天，其酶活力為140 mU/m L。本實(shí)驗(yàn)的橘青霉最高產(chǎn)酶酶活力為40.8 mU/m L。

2.2 粗酶液中各種木質(zhì)纖維降解酶的酶活力測(cè)定結(jié)果

測(cè)定PcFAE粗酶液及XG180粗酶液中木質(zhì)纖維降解酶的酶活力，結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1可知，PcFAE粗酶液及XG180粗酶液中還含有一定酶活力的纖維素酶和阿拉伯糖苷酶。

2.3 PcFAE與XG180協(xié)同酶解BSG-AIR的結(jié)果

將表1中的PcFAE粗酶液及XG180粗酶液按1.2.9節(jié)步驟操作，F(xiàn)A及XOS的釋放情況見(jiàn)表2。

當(dāng)加入的是 PcFAE純酶時(shí)，在 40.8 mU PcFAE/g（BSG-AIR）溶液中，不加X(jué)G180時(shí)其FA的釋放量為8.30%，當(dāng)同時(shí)添加47.5 U/m L XG180時(shí)，F(xiàn)A釋放量可達(dá)20.5%，說(shuō)明XG180和阿魏酯酶對(duì)FA的釋放有協(xié)同作用。當(dāng)加入的是PcFAE粗酶液時(shí)，在40.8 mU PcFAE/g（BSG-AIR）溶液中，加入了47.5 U/m L XG180，其FA釋放率最高可達(dá)50.3%，與PcFAE純酶相比，相應(yīng)的FA釋放量至少提高了1.5倍以上。這是因?yàn)镻cFAE粗酶還含有其它木質(zhì)纖維降解酶，加強(qiáng)了PcFAE的協(xié)同作用。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，若僅加X(jué)G180酶解BSG-AIR，而不添加PcFAE純酶或PcFAE粗酶液，其FA釋放率僅為1.45%，這表明，PcFAE是降解BSG-AIR釋放FA的關(guān)鍵酶。

表1 粗酶液中各種木質(zhì)纖維降解酶的酶活力

表2 PcFAE添加或不添加X(jué)G180酶解BSG-AIR時(shí)FA及XOS釋放

Faulds等[23-24]報(bào)道了阿魏酸低聚糖中 FA釋放率與FA與單糖的連結(jié)方式、單糖的種類及阿魏酸低聚糖長(zhǎng)度大小有關(guān)，因此選擇合適的阿魏酸酯酶種類及木聚糖酶種類是提高木質(zhì)纖維降解率的關(guān)鍵。Faulds等報(bào)道3種不同類型的阿魏酸酯酶（分別屬于A、B、C類）與不同家族的木聚糖酶作用，結(jié)果表明不同種類的阿魏酸酯酶、不同家族的木聚糖酶及細(xì)胞壁材料（麩皮、BSG）不同、FA釋放率不同；經(jīng)純化的阿魏酸酯酶與木聚糖酶協(xié)同作用時(shí)，BSG的FA釋放率最高為26%；其實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，與阿魏酸酯酶作用時(shí)，11家族的木聚糖酶更傾向于釋放FA，而10家族的木聚糖酶更傾向于釋放雙阿魏酸[25]。從表2可知，本實(shí)驗(yàn)經(jīng)純化的阿魏酸酯酶與木聚糖酶協(xié)同作用時(shí)，F(xiàn)A的釋放率最高為20.5%，與Faulds等[25]研究結(jié)果相比，其FA釋放率相對(duì)較小。這是因?yàn)榘⑽核狨ッ阜N類不同，作用的底物不同，阿魏酸酯酶表現(xiàn)出的活性就不同，如阿魏酸酯酶A類，不能作用于與阿拉伯糖2-O連接的阿魏酸酯鍵，而阿魏酸酯酶B類，卻有效地作用于與阿拉伯糖2-O連接的阿魏酸酯鍵[26-27]。本研究中所用的木聚糖酶為11家族，PcFAE也初步推定為A類[8]，麥糟中的阿拉伯糖2-O連接的阿魏酸酯酶存在較多[25]，因此其FA的釋放率相對(duì)較低。

從表2可知，當(dāng)加入的是PcFAE純酶時(shí)，若不添加 XG180，釋放的 XOS量很小，為 1.2 mg/g（BSG-AIR）。說(shuō)明PcFAE不是釋放XOS的關(guān)鍵酶；當(dāng)添加X(jué)G180，XOS增加到22.3 mg/g（BSG-AIR），說(shuō)明木聚糖酶與PcFAE有協(xié)同作用，有利于XOS的釋放。當(dāng)加入的是PcFAE粗酶液時(shí)，釋放的XOS量為12.9 mg/g（BSG-AIR），與僅加PcFAE純酶相比較大，這是因?yàn)閜cFAE粗酶液已含有一定酶活力的木聚糖。當(dāng)同時(shí)添加X(jué)G180，釋放的XOS量為158 mg/g（BSG-AIR）。

XOS的釋放量與所采用的木質(zhì)纖維降解酶種類、阿拉伯木聚糖主鏈上的取代基團(tuán)及取代密度，尤其是FA在阿拉伯木聚糖主鏈上的取代位置及密度有關(guān)[28-30]。因?yàn)?FA在木聚糖上的取代，使得木聚糖形成有柔性而不是剛性的結(jié)構(gòu)，易于木質(zhì)纖維降解酶的進(jìn)攻[31]。但有關(guān)木質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)與木質(zhì)纖維降解酶的相互關(guān)系的生物信息學(xué)的報(bào)道非常少。

2.4 木聚糖酶添加方式對(duì)FA和XOS釋放量的影響效果

在pH值5.0、45 ℃、料液比1∶30（g∶m L）條件下，將40.8 mU/m L的PcFAE粗酶液和47.5 U/m L的XG180粗酶液（各酶活力見(jiàn)表1）以不同的方式加入，探討木聚糖酶與PcFAE的加入方式對(duì)BSG-AIR中FA和XOS釋放量的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2～圖7。

圖2～圖7橫坐標(biāo)的數(shù)字代表了下面不同的具體實(shí)驗(yàn)方案。

（1）方案1 取PcFAE粗酶液15 m L，加入1.0 g BSG-AIR，反應(yīng)12 h后，加入15 m L pH值為5.0的緩沖液再反應(yīng)12 h。

圖2 協(xié)同作用方式對(duì)FA釋放量的影響

圖3 協(xié)同作用方式對(duì)XOS釋放量的影響

圖4 協(xié)同作用方式對(duì)木糖釋放量的影響

圖5 協(xié)同作用方式對(duì)阿拉伯糖釋放量的影響

圖6 協(xié)同作用方式對(duì)葡萄糖釋放量的影響

圖7 協(xié)同作用方式對(duì)酶解后BSG-AIR干重的影響

（2）方案2 取XG180粗酶液15 m L，加入1.0 g BSG-AIR，反應(yīng)12 h后，加入15 m L pH值為5.0的緩沖液再反應(yīng)12 h。

（3）方案3 取PcFAE粗酶液15 m L，加入1.0 g BSG-AIR，反應(yīng)12 h后，加入XG180粗酶液15 m L再反應(yīng)12 h。

（4）方案4 取XG180粗酶液15 m L，加入1.0 g BSG-AIR，反應(yīng)12 h后，加入PcFAE粗酶液15 m L再反應(yīng)12 h。

（5）方案5 取PcFAE粗酶液7.5 m L，加入1.0 g BSG-AIR反應(yīng)6 h，加入XG180粗酶液7.5 m L反應(yīng)6 h，再加入PcFAE液7.5 m L反應(yīng)6 h，最后加X(jué)G180液7.5m L反應(yīng)6 h。

（6）方案6 取XG180粗酶液7.5 m L，加入1.0 g BSG-AIR反應(yīng)6 h，加入PcFAE粗酶液7.5 m L反應(yīng)6 h，再加入XG180粗酶液7.5 m L反應(yīng)6 h，最后加PcFAE粗酶液7.5 m L再反應(yīng)6 h。

（7）方案7 取PcFAE粗酶液15 m L，同時(shí)加入XG180粗酶液15 m L，加入1.0 g BSG-AIR，反應(yīng)24 h。

從圖2可知，只要加入PcFAE，就有FA釋放。方案2未加入PcFAE，F(xiàn)A釋放量為0。酶的添加順序以方案4降解BSG-AIR釋放FA的量最多，可達(dá)0.97 mg/g（BSG-AIR），對(duì)應(yīng)的FA釋放量為54.1%，方案6次之，說(shuō)明在協(xié)同作用過(guò)程中先加入XG180，反應(yīng)一定時(shí)間后再加入PcFAE時(shí)，BSG-AIR釋放FA和XOS的協(xié)同效果相對(duì)較好。通過(guò)木糖和阿拉伯糖的釋放情況（圖4、圖5）也進(jìn)一步說(shuō)明BSG-AIR中的半纖維素在第4組的協(xié)同作用方式下得到了較好的降解。

從圖3可知，未加PcFAE的第1組XOS的釋放量最小，盡管第 1組沒(méi)有添加 XG180，但是因PcFAE粗酶液中存在木聚糖酶，仍有少量的的XOS的釋放，其它組的XOS釋放量幾乎相同，第4組XOS釋放量相對(duì)最大，為161 mg/g（BSG-AIR）。說(shuō)明PcFAE可增強(qiáng)XOS的釋放量，有利于BSG-AIR中半纖維素的降解，加入順序?qū)?XOS釋放量影響較小。從圖4、圖5可知，6種酶加入方式，都有阿拉伯糖及木糖的釋放，也進(jìn)一步說(shuō)明 PcFAE及XG180含有阿拉伯糖苷酶和木糖苷酶，能降解半纖維素中木聚糖的糖苷鍵或與木聚糖連結(jié)的阿拉伯糖苷鍵。第4組加入方式，木糖及阿拉伯糖釋放量相對(duì)最大，這是因?yàn)榈?組加入方式是先加入木聚糖酶，半纖維素已有一定的初步降解，酶的空間位阻相對(duì)最小。比較第4組和第6組的加入方式，其FA、單糖和 XOS的釋放量都幾乎相同，這說(shuō)明影響木質(zhì)纖維降解的是其空間結(jié)構(gòu)，而非酶的失活，這與Faulds等[32]的研究結(jié)果一致。

從圖6可知，6種酶的加入方式，葡萄糖的釋放量都極小，說(shuō)明木質(zhì)素、半纖維素對(duì)纖維素的保護(hù)作用還未完全解除。

比較6種添加酶的方式，都表明先加入XG180而后加入PcFAE更有利于BSG-AIR的降解。圖7表明第4組加入方式所得的酶解后的BSG-AIR殘?jiān)母芍刈钚?，間接說(shuō)明 BSG-AIR木質(zhì)纖維降解程度最大。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可推測(cè)，木聚糖酶是先水解半纖維素中的木聚糖主鏈斷裂成小分子的片斷，降低了PcFAE的空間位阻，PcFAE才進(jìn)行酯解。

Bartolome等[4，33]研究表明，從復(fù)雜的植物細(xì)胞壁中釋放出FA可能有兩步驟：第一步為特定的細(xì)胞壁降解酶（如木聚糖酶）將細(xì)胞壁中的半纖維素降解為分子量相對(duì)較小的阿魏酸寡聚多糖，改變細(xì)胞壁的物理化學(xué)性質(zhì)；第二步為PcFAE作用于在阿魏酸寡聚多糖，使FA釋放。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也證明這一結(jié)論。

圖8 BSG-AIR結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖（×600）

從圖2和圖3可知，在pH值為5.0、45 ℃下，取47.5 U/m L的XG180粗酶液15 m L，加入1.0 g BSG-AIR，反應(yīng)12 h后，加入40.8 mU/m L的PcFAE粗酶液15 m L再反應(yīng)12 h，酶解BSG-AIR的效果最好，F(xiàn)A釋放量為0.97 mg/g（BSG-AIR）（FA釋放率為 54.1%），XOS的釋放量為 161 mg/g（BSG-AIR）。Faulds等[34]將1 kg的去淀粉麥麩加入10 L的水，加入總單位為105U木聚糖酶，37 ℃反應(yīng)16 h，再加入PcFAE17 U，37 ℃再反應(yīng)16 h，得到5.7 g的FA，麥麩的FA釋放率為57%。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與之相近。

2.5 BSG-AIR酶解前后結(jié)構(gòu)的變化

BSG-AIR酶解前后顯微結(jié)構(gòu)圖，見(jiàn)圖8。

由圖8可見(jiàn)，未經(jīng)過(guò)酶降解的BSG-AIR表面比較光滑，質(zhì)地緊密[圖8(a)]；經(jīng)過(guò)PcFAE液降解后的BSG-AIR表面出現(xiàn)較深的凹痕[圖8(b)]；經(jīng)過(guò)XG180降解后的 BSG-AIR 與未經(jīng)酶處理的BSG-AIR相比，表面得多一些破壞但效果不明顯[圖8(c)]；而經(jīng)過(guò)PcFAE液和XG180協(xié)同降解后的 BSG-AIR橫斷面均出現(xiàn)了明顯的斷裂和破損[圖8(d)]。實(shí)驗(yàn)表明BSG-AIR的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在PcFAE粗酶液和XG180酶液的協(xié)同作用下得到了一定程度的破壞。

3 結(jié) 論

（1）橘青霉以BSG為唯一碳源培養(yǎng)時(shí)，PcFAE最佳發(fā)酵時(shí)間為60 h，其酶活力為40.8 mU/m L，而阿拉伯木聚糖酶最佳發(fā)酵時(shí)間為96 h，其酶活力為32 mU/m L。PcFAE產(chǎn)酶最大值比阿拉伯木聚糖酶的產(chǎn)酶最大值提前36 h。

（2）在pH值為5.0、45 ℃、料液比1∶30（g∶m L）條件下，取47.5 U/m L的XG180粗酶液15 m L，加入1.0 g BSG-AIR，反應(yīng)12 h后，加入40.8 U/m L的PcFAE粗酶液15 m L再反應(yīng)12 h，酶解BSG-AIR的效果最好，F(xiàn)A的釋放量為0.97 mg/g（BSG-AIR）（FA的釋放量為54.1%），XOS的釋放量為161 mg/g（BSG-AIR）。

參 考 文 獻(xiàn)

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Utilization of feruloyl esterase and xylanase for the degradation of brewers’spent grain

LI Xialan1，CHENG Shanying1，YANG Daoxiu1，F(xiàn)ANG Baishan1，2（1Department of Chemical and Biochemical Engineering，Institute of Chemical Technology，Huaqiao University，Xiamen 362021，F(xiàn)ujian，China；2Department of Chem ical and Biochem ical Engineering，College of Chem istry and Chem ical Engineering，Xiamen University，Xiamen 361005，F(xiàn)ujian，China）

The optimal fermentation time ofPenicillium citrinumferuloyl esterase（PcFAE）was 60 h and its activity was 40.8 mU/m L when the Brewers’ Spent Grain（BSG）was used as the sole carbon source forPenicillium citrinum. One gram of alcohol-insoluble residue（AIR）of Brewers’spent grain（BSG）was processed by the solution of crude xylanase（XG180）（47.5 U/m L，15 m L）for 12 hours at the condition of the material-liquid ratio 1∶30（W/V），pH 5.0 and 45 ℃，respectively. And then the solution of crude PcFAE（40.8 mU/m L）was added and the sample was processed for another 12 h. The maximum release rate of Ferulic acid（FA）was 54.1% and the release amount of xylooligosaccharide（XOS）was 161 mg/g（BSG-AIR），respectively. The results of our experiments showed that the release rate of FA and XOS from BSG-AIR increased significantly as the PcFAE could coordinate w ith the xylanase and enzymolysis process was also conducive to the degradation of BSG.

feruloyl esterases；xylanase；brewers’ spent grain；biodegradation

TQ 353.9

A

1000–6613（2012）05–1096–08

2011-11-16；修改稿日期：2011-12-15。

華僑大學(xué)人才啟動(dòng)基金（11BS221）及福建省科技重點(diǎn)項(xiàng)目（2011N0020）。

李夏蘭（1965—），女，博士，研究方向?yàn)樯锘?。E-mail xialan@hqu.edu.cn。聯(lián)系人：方柏山，教授，博士生導(dǎo)師。E-mail fbs@xmu.edu.cn。