重組角質(zhì)酶的發(fā)酵制備及其對(duì)滌綸纖維的表面改性

張瑤，陳晟，吳丹，何淼，朱孔亮，陳堅(jiān)，吳敬

1 江南大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，無錫 214122

2 江南大學(xué)生物工程學(xué)院 工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，無錫 214122

滌綸 (Poly (ethylene terephthalate)，PET) 是世界上需求量最大的合成纖維之一[1]。作為一種服用性纖維，滌綸具有很多優(yōu)良的特性，如強(qiáng)度高、彈性好、耐拉伸、抗皺耐磨、抗有機(jī)溶劑、耐熱耐腐蝕等等。然而，由于滌綸內(nèi)部分子排列緊密，結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)中無高極性基團(tuán)，因此親水性較差，這就在很大程度上限制了它的舒適性、可染性等[2-5]。為了改進(jìn)滌綸的親水性和染色性，必須對(duì)其進(jìn)行表面改性。傳統(tǒng)化學(xué)處理方法，需要消耗大量的能源，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。近來，生物酶處理作為一種節(jié)能降耗、環(huán)境友好的紡織品清潔生產(chǎn)技術(shù)，已成為國(guó)內(nèi)外染整行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)[3,5-6]。

角質(zhì)酶作為一種多功能解酯酶，可以水解滌綸表面的酯鍵，能有效提高織物親水性，改善纖維品質(zhì)[2-7]。角質(zhì)酶用于紡織纖維改性的研究主要以發(fā)現(xiàn)最早、研究最為廣泛的茄病鐮刀菌 Fusarium solani角質(zhì)酶為研究對(duì)象[8-13]。后來的研究發(fā)現(xiàn)來自尖孢鐮刀菌 Fusarium oxysporum[14-15]、植物病原真菌Pyrenopeziza brassicae[16-17]和腐質(zhì)霉菌 Humicola insolens[18]的角質(zhì)酶同樣能用于滌綸的改性，提高滌綸纖維的親水特性。然而真菌來源的角質(zhì)酶耐熱性差、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高等問題使角質(zhì)酶在纖維改性中的應(yīng)用受到了限制。本實(shí)驗(yàn)室前期成功鑒定了來源于嗜熱子囊菌 Thermobifida fusca WSH 03-11的耐熱角質(zhì)酶編碼基因，并將該基因克隆表達(dá)于E. coli BL21(DE3) 中[19]。重組T. fusca角質(zhì)酶表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性和酸堿抗性，在紡織纖維改性中具有潛在的應(yīng)用前景[19-20]。

本研究考察了重組大腸桿菌在搖瓶及3 L發(fā)酵罐中生產(chǎn)角質(zhì)酶的調(diào)控策略，并探討了細(xì)菌來源角質(zhì)酶對(duì)滌綸纖維表面改性的處理效果。

1 材料與方法

1.1 菌種和培養(yǎng)基

大腸桿菌 BL21(DE3) 含 pET-20b(+)/Tfu_0883重組質(zhì)粒作為生產(chǎn)菌種。該菌株由江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建及保藏。

種子培養(yǎng)基 (g/L)：工業(yè)級(jí)蛋白胨 10，工業(yè)級(jí)酵母粉5，NaCl 10，氨芐青霉素0.1，pH 7.1。

TB發(fā)酵培養(yǎng)基 (g/L)：甘油 6，工業(yè)級(jí)蛋白胨12，工業(yè)級(jí)酵母粉24，KH2PO42.31，K2HPO43H2O 16.43，氨芐青霉素0.1，pH 7.1。

補(bǔ)料液 (g/L)：甘油 500。乳糖誘導(dǎo)液 (g/L)：乳糖 200。IPTG誘導(dǎo)液 (mmol/mL)：IPTG 0.5。

1.2 材料與試劑

滌綸織物：無錫市益宏化纖有限公司提供，115 g/m2工業(yè)級(jí)酵母粉購(gòu)于宜昌安琪酵母有限公司；工業(yè)級(jí)蛋白胨購(gòu)于上海西王淀粉糖有限公司；氨芐青霉素購(gòu)于上海生工生物工程有限公司；亞甲基藍(lán)(上海染料廠)；其他常規(guī)試劑均購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.3 培養(yǎng)方法

1.3.1 種子液

將?80 ℃甘油管保存的菌種接100 μL菌液于50 mL (250 mL錐形瓶) 含100 μg/mL Amp的種子培養(yǎng)基中，使用回轉(zhuǎn)恒溫調(diào)速搖床進(jìn)行培養(yǎng)；控制轉(zhuǎn)速200 r/min，培養(yǎng)溫度37 ℃，初始pH值7.1，培養(yǎng)時(shí)間6~8 h。

1.3.2 搖瓶培養(yǎng)

將種子液以5%的接種量加入50 mL (250 mL錐形瓶) TB培養(yǎng)基中，30 ℃、200 r/min搖床培養(yǎng)3 h，當(dāng)菌體生長(zhǎng)到對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期 (OD600≈1) 時(shí)，加入誘導(dǎo)劑開始誘導(dǎo)。繼續(xù)培養(yǎng)至7 h，當(dāng)菌體生長(zhǎng)到對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期 (OD600≈5) 時(shí)添加 0.5%甘氨酸。搖床轉(zhuǎn)速與培養(yǎng)溫度不變。

1.3.3 發(fā)酵培養(yǎng)

分批培養(yǎng)：將培養(yǎng)好的種子液按 5%接種量接入3 L全自動(dòng)發(fā)酵罐NBS (New Brunswick Scientific Co., Ltd，美國(guó)) 中進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng) (裝液量1 L)。向發(fā)酵罐中通入無菌空氣，通氣量1.5 L/min，控制攪拌轉(zhuǎn)速維持溶氧濃度在 20%~30%左右，流加質(zhì)量濃度為 1 000 g/L的氨水控制發(fā)酵培養(yǎng) pH 在7.0~7.1。5 h后添加0.5%甘氨酸，6 h后加入乳糖至終濃度為2 g/L進(jìn)行誘導(dǎo)。

補(bǔ)料分批培養(yǎng)：1 L TB培養(yǎng)基中以10%接種量接入種子液后進(jìn)行分批培養(yǎng)，甘油耗盡后 (溶氧徒然上升) 流加生長(zhǎng)培養(yǎng)基，并維持甘油濃度2~3 g/L左右。6 h后開始添加0.5%甘氨酸。當(dāng)OD600=30時(shí)開始流加 2 g/L乳糖誘導(dǎo)液。生長(zhǎng)和誘導(dǎo)溫度均為30 ℃。整個(gè)發(fā)酵過程由發(fā)酵罐控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行在線控制和數(shù)據(jù)采集。

1.4 分析方法

1.4.1 菌體生物量的測(cè)定

采用分光光度計(jì)檢測(cè)菌液定在 600 nm波長(zhǎng)處的吸光度值，即OD600，以此測(cè)定菌體的生物量。

1.4.2 角質(zhì)酶發(fā)酵液酶活測(cè)定

發(fā)酵液經(jīng)12 000 r/min 離心10 min，上清液為粗酶液，用于后續(xù)酶活測(cè)定。酶活測(cè)定采用連續(xù)分光光度法。反應(yīng)液體積為1 mL，包括20 μL粗酶液和 980 μL 50 mmol/L的硫磺脫氧膽酸鈉緩沖液(pH 8.0，含50 mmol/L對(duì)硝基苯丁酸酯)。20 ℃反應(yīng)1 min后，在波長(zhǎng)405 nm處記錄對(duì)硝基酚的生成速率。酶活定義：20 ℃時(shí)每分鐘催化對(duì)硝基苯丁酸酯水解生成1 μmol對(duì)硝基苯酚的酶量即為一個(gè)酶活力單位。

1.4.3 甘油及乳糖濃度測(cè)定

安捷倫高效液相色譜 (HPLC)，色譜條件為色譜柱：Shodex Sugar SH1011，流動(dòng)相：0.01 mol/L H2SO4，流速：0.8 mL/min，柱溫：50 ℃，進(jìn)樣量：5 μL，檢測(cè)器：示差折光檢測(cè)器，檢測(cè)器溫度：30 ℃。

1.5 滌綸的角質(zhì)酶處理工藝及性能測(cè)試

1.5.1 角質(zhì)酶處理滌綸織物

將1 g 滌綸織物在60 ℃水浴振蕩清洗30 min后，按浴比1∶40放入磷酸鹽緩沖液 (pH 7) 中。取一定劑量 (400 U) 的角質(zhì)酶發(fā)酵罐培養(yǎng)液上清至上述處理液中，使角質(zhì)酶最終酶濃度為 10 U/mL；用Triton X-100表面活性劑來增強(qiáng)酶的活性，濃度為0.1% (W/V)。密封置于水浴恒溫振蕩器中處理3 h，取出纖維，用60 ℃蒸餾水充分洗滌。

1.5.2 滌綸織物的染色

將處理后的滌綸織物于50 ℃振蕩水洗1 h后，浸入40 mL染液中染色5 h。取出織物用50 ℃去離子水洗20 min，重復(fù)3次，然后在60 ℃烘箱中平衡2 h。

染色條件：亞甲基藍(lán)，濃度0.05 g/L，pH 6.0，浴比1∶40。

1.5.3 測(cè)試方法

角質(zhì)酶處理殘液紫外吸光度的測(cè)定：用紫外分光光度計(jì)測(cè)試不同處理時(shí)間下 240 nm處的紫外吸光度值。參比樣為相同條件下不加入滌綸纖維的角質(zhì)酶處理液。

潤(rùn)濕性能 (滴水時(shí)間) 按AATCC 79-1979測(cè)定。

上染率用UV-2100紫外可見分光光度計(jì)測(cè)定，以空白染浴的吸光值為基準(zhǔn)計(jì)算上染率。

2 結(jié)果

2.1 IPTG和乳糖誘導(dǎo)效果比較

將種子接入種子培養(yǎng)基中37 ℃培養(yǎng)過夜，后接入發(fā)酵培養(yǎng)基30 ℃培養(yǎng)至OD600達(dá)1.0后，分別用終濃度0.4 mmol/L IPTG和5 g/L乳糖進(jìn)行誘導(dǎo) (圖1)。從圖1中可知，發(fā)酵20 h時(shí)，無論添加何種誘導(dǎo)劑，菌體生長(zhǎng)都達(dá)到最大值，此后菌體生長(zhǎng)進(jìn)入平衡期，50 h菌體開始衰亡。IPTG對(duì)菌體生長(zhǎng)有較明顯的抑制作用，而乳糖對(duì)菌體生長(zhǎng)影響較小。以IPTG或乳糖作為誘導(dǎo)劑，角質(zhì)酶酶活50 h達(dá)最高值，分別為120 U/mL和96 U/mL。由于IPTG價(jià)格昂貴并對(duì)菌體生長(zhǎng)有明顯的抑制作用，而乳糖沒有毒性，價(jià)格低廉，可用于工業(yè)化生產(chǎn)，因而本研究選用乳糖作為誘導(dǎo)劑進(jìn)行后續(xù)研究。

圖1 IPTG 或乳糖誘導(dǎo)的重組大腸桿菌生長(zhǎng) (A) 及產(chǎn)角質(zhì)酶情況 (B)Fig. 1 Growth and cutinase production by IPTG or lactose induction. (A) The growth of E. coli. (B) The cutinase production.

2.2 乳糖濃度及誘導(dǎo)時(shí)間對(duì)角質(zhì)酶產(chǎn)量的影響

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[21-22]，過高或過低的乳糖濃度都會(huì)影響酶表達(dá)量。為進(jìn)一步確定合適的乳糖誘導(dǎo)濃度，分別以1~20 g/L不同濃度的乳糖進(jìn)行誘導(dǎo)。從圖2中看出，乳糖濃度為2 g/L時(shí)，角質(zhì)酶的表達(dá)量最大，達(dá)102 U/mL。隨著乳糖濃度的增大，角質(zhì)酶的表達(dá)量逐漸降低，菌體量也下降 (數(shù)據(jù)未顯示)，說明高濃度乳糖對(duì)菌體生長(zhǎng)有一定的抑制作用，這同以往的研究一致[21-22]。

實(shí)驗(yàn)考察了在菌體對(duì)數(shù)生長(zhǎng)前期 (OD600≈1)、中期 (OD600≈5) 和后期 (OD600≈8) 分別添加2 g/L乳糖誘導(dǎo)對(duì)角質(zhì)酶產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，在菌體對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期加入乳糖誘導(dǎo)，重組角質(zhì)酶的表達(dá)量略高于前期和或中期乳糖誘導(dǎo)的表達(dá)量。

圖2 不同乳糖濃度對(duì)大腸桿菌發(fā)酵生產(chǎn)角質(zhì)酶的影響Fig. 2 Cutinase production of E. coli by lactose induction at different concentrations.

2.3 甘氨酸對(duì)角質(zhì)酶產(chǎn)量的影響

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[23]，甘氨酸可導(dǎo)致大腸桿菌細(xì)胞膜透性的明顯增加，能提高重組蛋白的胞外產(chǎn)量和生產(chǎn)強(qiáng)度。程婧等[24]前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)前期添加甘氨酸能提高蛋白的胞外表達(dá)量。為能進(jìn)一步提高角質(zhì)酶的產(chǎn)量，考察了甘氨酸對(duì)乳糖誘導(dǎo)下的重組大腸桿菌生長(zhǎng)及產(chǎn)角質(zhì)酶的影響。如圖 3所示，在菌體生長(zhǎng)的對(duì)數(shù)前期 (OD600≈5) 添加0.5%甘氨酸和終濃度2 g/L乳糖后，菌體生長(zhǎng)沒有受到明顯影響，角質(zhì)酶酶活持續(xù)增加，最終達(dá)到128 U/mL。

2.4 分批發(fā)酵培養(yǎng)

在搖瓶實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在3 L發(fā)酵罐內(nèi)，采用工業(yè)級(jí) TB培養(yǎng)基，進(jìn)一步進(jìn)行了重組大腸桿菌產(chǎn)角質(zhì)酶分批發(fā)酵培養(yǎng)，結(jié)果見圖4。發(fā)酵培養(yǎng)5 h至OD600≈8時(shí)添加0.5%甘氨酸，當(dāng)進(jìn)入菌體對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期 (OD600≈12) 時(shí)加入終濃度 2 g/L乳糖進(jìn)行誘導(dǎo)。結(jié)果表明，發(fā)酵 6 h后培養(yǎng)基中的甘油幾乎消耗殆盡，此時(shí)溶氧開始上升。但由于乳糖作為誘導(dǎo)劑的同時(shí)，本身也是一種碳源，可以被菌體利用[21]，因此生物量維持穩(wěn)定，角質(zhì)酶的表達(dá)量開始逐漸增

圖3 甘氨酸對(duì)乳糖誘導(dǎo)下大腸桿菌生長(zhǎng)及產(chǎn)角質(zhì)酶的影響Fig. 3 Growth and cutinase production of E. coli by lactose induction and glycine addition.

加。發(fā)酵16 h后，酶活快速增長(zhǎng)，至發(fā)酵28 h時(shí)達(dá)到最大值，為180 U/mL。

2.5 分批補(bǔ)料發(fā)酵培養(yǎng)

在分批發(fā)酵生產(chǎn)角質(zhì)酶的過程中，由于甘油完全不能滿足菌體生長(zhǎng)需求，所以菌體生物量和產(chǎn)酶量較低。為進(jìn)一步提高角質(zhì)酶的產(chǎn)量，進(jìn)行了補(bǔ)料發(fā)酵培養(yǎng)生產(chǎn)角質(zhì)酶的研究。甘油作為菌體生長(zhǎng)的碳源尤為重要，但高濃度的甘油對(duì)菌體生長(zhǎng)不利，因而將甘油濃度控制到較低水平，可以有效利用原料，解除底物抑制，提高產(chǎn)物水平[25]。本實(shí)驗(yàn)中發(fā)酵培養(yǎng)約6 h后，待溶氧陡然上升，開始以1.5 g/h的速率補(bǔ)加甘油補(bǔ)料液，隨著生物量的增長(zhǎng)，逐步提高補(bǔ)料速率。發(fā)酵培養(yǎng)且自補(bǔ)料開始，每隔1小時(shí)，對(duì)發(fā)酵液中甘油濃度進(jìn)行一次測(cè)定，使發(fā)酵液中甘油濃度維持在2~4 g/L。進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后，隨著代謝產(chǎn)物的增多，發(fā)酵液pH會(huì)下降，需加入氨水以維持pH在7左右。此時(shí)，也需通入純氧將溶氧濃度維持在 20%~30%，為菌體生長(zhǎng)提供足夠的氧氣。發(fā)酵培養(yǎng) 6~7 h (OD600=15) 后，采用一次性添加的方式，加入0.5%甘氨酸。在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期，生物量達(dá)到OD600=30時(shí)，加入乳糖開始誘導(dǎo)。由搖瓶實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，高濃度乳糖存在抑制效應(yīng)，故乳糖以0.8 g/h速率進(jìn)行補(bǔ)加。發(fā)酵每隔 1小時(shí)，測(cè)定一次發(fā)酵液中乳糖濃度，使發(fā)酵液中乳糖濃度維持在2~3 g/L。結(jié)果如圖5所示，在整個(gè)發(fā)酵過程中，隨著限制性碳源甘油的加入，OD600值呈線性增加，發(fā)酵12 h，OD600達(dá)到最大值35，隨后OD600保持穩(wěn)定。角質(zhì)酶的表達(dá)量在誘導(dǎo)8 h后大幅增加，至發(fā)酵30 h酶活達(dá)到最高，為506 U/mL，比分批發(fā)酵培養(yǎng)提高了2.81倍。

圖4 分批發(fā)酵培養(yǎng)重組大腸桿菌的生物量及角質(zhì)酶產(chǎn)量Fig. 4 Growth and cutinase production of E. coli in batch culture.

圖5 分批補(bǔ)料發(fā)酵培養(yǎng)重組大腸桿菌的生物量及角質(zhì)酶產(chǎn)量Fig. 5 Growth and cutinase production of E. coli in fed-batch culture.

2.6 角質(zhì)酶處理滌綸纖維反應(yīng)液的紫外分析

采用上述補(bǔ)料培養(yǎng)角質(zhì)酶發(fā)酵液處理滌綸織物，進(jìn)一步開展角質(zhì)酶對(duì)滌綸表面改性的研究。Yoon等[1]和Alisch等[5]研究表明，滌綸的水解產(chǎn)物對(duì)苯二甲酸及其酯在240 nm處有強(qiáng)烈的吸收峰，因此測(cè)定了角質(zhì)酶處理液在240 nm下的紫外吸光度變化，以表示角質(zhì)酶對(duì)滌綸的處理效果。結(jié)果如圖 6所示，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，紫外吸光度隨之上升，但當(dāng)處理時(shí)間大于12 h時(shí)，紫外吸光度的增加逐漸趨于平緩。這說明反應(yīng)初期底物釋放的小分子對(duì)苯二甲酸衍生物類化合物的量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，從而證明了角質(zhì)酶可以催化作用于滌綸纖維。當(dāng)纖維表面酯鍵水解到一定程度時(shí)，即使再延長(zhǎng)處理時(shí)間，反應(yīng)產(chǎn)物量也不會(huì)增加，紫外吸光度曲線逐漸趨向平緩。

圖6 角質(zhì)酶對(duì)滌綸水解反應(yīng)的紫外吸光度Fig. 6 UV absorbency after hydrolysis of PET by cutinase.

2.7 角質(zhì)酶處理對(duì)滌綸纖維潤(rùn)濕性能的影響

紫外吸光度分析結(jié)果表明，角質(zhì)酶可以催化滌綸纖維的水解，使滌綸纖維表面上的羧基和羥基增加，從而提高滌綸的親水性。本研究通過滴水試驗(yàn)對(duì)角質(zhì)酶處理效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果如圖所 7示。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，僅用緩沖液空白液試樣和失活角質(zhì)酶試樣處理的滌綸親水性改變不大，說明酶蛋白和滌綸纖維之間的吸附作用較小。角質(zhì)酶單獨(dú)處理樣與Triton X-100單獨(dú)處理樣的潤(rùn)濕時(shí)間均在30~40 s，兩者聯(lián)合處理后潤(rùn)濕時(shí)間降至5 s。這說明，角質(zhì)酶和表面活性劑協(xié)同作用能有效降低滌綸表面張力，提高對(duì)角質(zhì)酶的親和力，從而增強(qiáng)對(duì)滌綸的處理效果，與劉延波等的研究結(jié)果一致[18]。

2.8 角質(zhì)酶處理對(duì)滌綸纖維染色性能的影響

圖7 角質(zhì)酶處理對(duì)滌綸潤(rùn)濕時(shí)間的影響Fig. 7 Effect of cutinase treatment on wetting time of PET.

圖8 角質(zhì)酶處理對(duì)滌綸上染率的影響Fig. 8 Effect of cutinase treatment on dyeing percent of PET.

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[4-5,9]，角質(zhì)酶處理滌綸纖維可以使其染色性能得到提高。本文通過測(cè)定染液的吸光度值計(jì)算上染率，以此衡量角質(zhì)酶對(duì)滌綸纖維的水解程度，結(jié)果見圖 8。由圖 8可知，與對(duì)照樣相比，失活酶處理樣的上染率變化不大，這說明滌綸在整個(gè)酶處理及洗滌過程中酶吸附的干擾較小。角質(zhì)酶處理樣的上染率均高于對(duì)照樣和失活樣，這是由于角質(zhì)酶催化水解滌綸纖維表面產(chǎn)生了羧基和羥基基團(tuán)。而羧基結(jié)構(gòu)可以與陽(yáng)離子染料中的陽(yáng)離子基團(tuán)發(fā)生吸附作用，從而達(dá)到使纖維染色的目的。表面活性劑Triton X-100單獨(dú)處理的滌綸纖維染色性能很差，這是因?yàn)門riton X-100處理滌綸表面并不能產(chǎn)生羧基和羥基親水基團(tuán)，因而不能與陽(yáng)離子染料結(jié)合進(jìn)行染色。但Triton X-100與角質(zhì)酶共同作用滌綸的效果要好于角質(zhì)酶單獨(dú)作用，這是因?yàn)門riton X-100是良好的纖維滲透劑，有助于酶“接近”纖維，從而提高角質(zhì)酶處理滌綸的效果。

3 結(jié)論

本研究考察了重組 T. fusca角質(zhì)酶發(fā)酵的搖瓶誘導(dǎo)條件、分批培養(yǎng)和分批補(bǔ)料培養(yǎng)調(diào)控策略，以及角質(zhì)酶處理滌綸纖維的潤(rùn)濕性能和染色性能。

搖瓶發(fā)酵采用工業(yè)級(jí)TB培養(yǎng)基，用2 g/L乳糖誘導(dǎo)，菌體培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)前期添加0.5%甘氨酸，角質(zhì)酶產(chǎn)量可以達(dá)到128 U/mL。在3 L發(fā)酵罐擴(kuò)大培養(yǎng)中，分批培養(yǎng)角質(zhì)酶產(chǎn)量為180 U/mL；補(bǔ)料培養(yǎng)生物量 (OD600) 最大達(dá)到35，角質(zhì)酶酶活最高達(dá)506 U/mL，該酶活是迄今國(guó)內(nèi)外報(bào)道細(xì)菌來源角質(zhì)酶的最高水平。

本文在國(guó)內(nèi)首次報(bào)道了細(xì)菌來源角質(zhì)酶對(duì)滌綸纖維改性的研究。紫外分光光度法分析結(jié)果初步表明，滌綸纖維經(jīng)角質(zhì)酶水解產(chǎn)生了對(duì)苯二甲酸類物質(zhì)。角質(zhì)酶處理滌綸纖維的滴水性和染色性均明顯高于對(duì)照樣，說明角質(zhì)酶的作用效果較為明顯。且角質(zhì)酶與 Triton X-100聯(lián)合作用，能顯著提高滌綸的潤(rùn)濕性和染色性。

REFERENCES

[1] Yoon MY, Kellis J, Poulose AJ. Enzymatic modification of polyester. AATCC Rev, 2002, 2(6): 33?36.

[2] Silva C, Cavaco-Paulo PA. Biotransformations in synthetic fibers. Biocatal Biotransform, 2008, 26(5): 350?356.

[3] Araújo R, Casal M, Cavaco-Paulo A. Application of enzymes for textile fibres processing. Biocatal Biotransfor, 2008, 26(5): 332?349.

[4] Guebitz MG, Cavaco-Paulo A. Enzymes go big: surface hydrolysis and functionalisation of synthetic polymers. Trends Biotechnol, 2008, 26(1): 32?38.

[5] Alisch M, Feuerhack A, Müller H, et al. Biocatalytic modification of polyethylene terephthalate fibres by esterases from actinomycete isolates. Biocatal Biotransfor, 2004, 22(5/6): 347?351.

[6] Mueller RJ. Biological degradation of synthetic polyesters-enzymes as potential catalysts for polyester recycling. Proc Biochem, 2006, 41(10): 2124?2128.

[7] Carvalho CM, Aires-Barros MR, Cabral JM. Cutinase: from molecular level to bioprocess development. Biotech Bioeng, 1999, 66(1): 17?34.

[8] Nimchua T, Punnapayak H, Zimmermann W, et al. Comparison of the hydrolysis of polyethylene terephthalate fibers by a hydrolase from Fusarium oxysporum LCH I and Fusarium solani f. sp. pisi. Biotechnol J, 2007, 2(3): 361–364.

[9] O’Neill A, Araújo R, Casal M, et al. Effect of the agitation on the adsorption and hydrolytic efficiency of cutinases on polyethylene terephthalate fibres. Enzyme Microb Tech, 2007, 40(7): 1801?1805.

[10] Eberl A, Heumann S, Brückner, et al. Enzymatic surface hydrolysis of poly (ethylene terephthalate) and bis (benzoyloxyethyl) terephthalate by lipase and cutinase in the presence of surface active molecules. J Biotechnol, 2009, 143(3): 207?212.

[11] Vertommen MAME, Nierstrasz VA, Veer MVD, et al. Enzymatic surface modification of poly (ethylene terephthalate). J Biotechnol, 2005, 120(4): 376?386.

[12] Alisch-Mark M, Herrmann A, Zimmermann W. Increase of the hydrophilicity of polyethylene terephthalate fibres by hydrolases from Thermomonospora fusca and Fusarium solani f. sp. pisi. Biotechnol Lett, 2006, 28(10): 681?685.

[13] O’Neill A, Cavaco-Paulo A. Monitoring biotransformations in polyesters. Biocatal Biotransfor, 2004, 22(5/6): 353?356.

[14] Piod TF, Macedo GA. Optimizing the production of cutinase by Fusarium oxysporum using response surface methodology. Enzyme Microb Tech, 2007, 41(5): 613?619.

[15] Macedo G, Fraga L. Production of cutinase by Fusarium oxysporum in solid-state fermentation using agroindustrial residues. Biotechnol, 2007, 131(2): 211?241.

[16] Davies KA, Lorono ID, Foster SJ, et al. Evidence for a role of cutinase in pathogenicity of Pyrenopeziza brassicae on brassicas. Physiol Mol Plan P, 2000, 57(2): 63?75.

[17] Li DH, Ashby AM, Johnstone K. Molecular evidence that the extracellular cutinase Pbc 1 is required for pathogenicity of Pyrenopeziza brassicae on oilseed rape. Mol Plant Microbe Interact, 2003, 16(6): 545?552.

[18] Liu YB, Wu GF, Gu LH. Enzymatic treatment of PET fabrics for improved hydrophilicity. China Textile Leader, 2008, (6): 96?98.劉延波, 吳桂芳, 顧榴紅. 使用生物酶法提高滌綸織物的親水性. 紡織導(dǎo)報(bào), 2008, (6): 96?98.

[19] Chen S, Tong X, Woodard RW, et al. Identification and characterization of bacterial cutinase. J Biol Chem, 2008, 283(38): 25854?25862.

[20] Chen S, Su LQ, Billig S, et al. Biochemical charaterization of the cutinases from Thermonbifida. J Mol Catal B-Enzym, 2010, 63(3/4): 121?127.

[21] Li ZP, Zhang X, Xu B, et al. Expression of hBLyS in the E. coli cell density culture using lactose as an inducer. Chin J Process Eng, 2005, 5(4): 446?449.李兆鵬, 張栩, 徐斌, 等. 重組大腸桿菌高密度發(fā)酵中乳糖誘導(dǎo)表達(dá) hBLyS. 過程工程學(xué)報(bào), 2005, 5(4): 446?449.

[22] Lin F, Qin S. Lactose-induced expression of recombinant allophycocyanin in Escherichia coli JM109(DE3). Mat Sci, 2005, 29(11): 22?27.林凡, 秦松. 乳糖誘導(dǎo)重組別藻藍(lán)蛋白基因在大腸桿菌中的表達(dá). 海洋科學(xué), 2005, 29(11): 22?27.

[23] Li ZF, Li B, Liu ZG, et al. Calcium leads to further increase in glycine-enhanced extracellular secretion of recombinant α-cyclodextrin glycosyltransferase in Escherichia coli. J Agric Food Chem, 2009, 57(14): 6231?6237.

[24] Cheng J, Wu D, Chen S, et al. Effect of complex and synthetic medium on extracellular production of α-cyclodextrin glycosyltransferase in E. coli. China Biotechnol, 2010, 30(9): 36?42.程婧, 吳丹, 陳晟, 等. 復(fù)合與合成培養(yǎng)基對(duì)大腸桿菌胞外生產(chǎn) α-環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶的影響. 中國(guó)生物工程雜志, 2010, 30(9): 36?42.

[25] Zhang HW, Wang L, Xu GR, et al. Fed-batch fermentation of ethanol from glycerol by mixed culture of microorganisms. Chin J Appl Environ Biol, 2008, 14(5): 678?683.張宏武, 王璐, 許贛榮, 等. 混合培養(yǎng)微生物利用甘油補(bǔ)料發(fā)酵生產(chǎn)乙醇研究. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào), 2008, 14(5): 678?683.