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角质酶是一种多功能水解酶,能够水解短链或长链脂肪酸酯和甘油三酯,也可用于降解植物的多聚体角质,是棉织物生物精炼工业中的重要酶类。本研究首先将特异腐质霉来源(Humicola insolens,H.insolens)的角质酶基因(hic)在大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)中进行重组表达,研究其酶学性质;再通过3-L罐水平上的发酵优化,进一步提高该重组酶的表达水平;最后,对重组酶在棉织物生物精炼中的应用进行条件优化。主要研究结果如下:1.实现了H.insolens来源的角质酶基因在大肠杆菌中的克隆表达。构建重组菌E.coli BL21(DE3)/pET-20b(+)//hic,将重组菌在摇瓶中培养24h,发酵上清液中的角质酶活性为170 U·mL-1。通过硫酸铵沉淀、阳离子交换柱对重组角质酶进行纯化,考察其酶学性质。结果表明,重组酶的最适反应温度为80℃、最适pH为8.5;在80℃、pH 8.5条件下,重组酶半衰期为11 min;在60℃、pH 8.5条件下,重组酶的半衰期为14 h;在4℃、pH 5.0-10.0的条件下,均可保持长时间的稳定;比活力1047 U·g-1。2.在3-L罐的水平上,采用高诱导菌体浓度结合高诱导强度的发酵策略,对重组菌进行发酵。最终发酵条件及优化结果为:重组菌发酵初期,以37℃、pH 7.0培养,菌浓OD600达到75时,降温至30℃,以流速0.8g·L-1·h-1恒速流加乳糖进行诱导,诱导8 h,重组酶hic酶活力最高达到4778 U·mL-1,约为摇瓶发酵水平的28倍。3.对重组酶处理棉织物的工艺进行研究,考察了H.inolens单酶处理及H.insolens角质酶和T.fusca角质酶双酶复配处理两种方式。单酶处理的最佳条件:80℃,pH8.5,处理所需加酶量为800 U·g-1棉织物原布,总反应时间60 min。处理后的棉织物润湿时间为1.5 s,上染率87%,K/S值为11.2,失重率4%。双酶复配处理的最佳应用条件为:以1g棉织物原布为底物,加入200U·g-1底物的H.insolens角质酶,80℃、pH8.5,反应5 min;降温至60℃,加入300 U·g-1底物的T.fusca角质酶,反应60 min;总加酶量为500 U·g-1棉织物原布,总反应时间70 min。复配处理后的棉织物润湿时间为5 s,上染率84%,K/S值为11.0,失重率4%。使用H.insolens角质酶进行的单酶、双酶处理工艺,在不降低处理效果的基础上,无需预处理,可有效简化操作流程,降低生产成本,并且避免了化学法带来的高能耗、高污染等问题。