苎麻生物脱胶菌株Dickeya dadantii DCE-01来源多聚半乳糖醛酸酶DdpgA的异源表达、酶学特性及苎麻脱胶应用研究

《Polymers》：Heterologous Expression and Characterization of a Novel Polygalacturonase (DdpgA) from Dickeya dadantii DCE-01 and Its Application in Bioscouring of Ramie Fabric

　　

摘要

苎麻织物的高效环保生物脱胶是纺织工业中的关键步骤。为了获得适用于苎麻织物生物脱胶的多聚半乳糖醛酸酶 (DdpgA)，来自苎麻生物脱胶菌株 Dickeya dadantii DCE-01 的一种新型多聚半乳糖醛酸酶基因 (ddpgA) 进行了生物信息学分析和异源表达。重组质粒 pET28a-ddpgA 被导入 E. coli BL21(DE3)，构建了工程菌株 BL21/pET28a-ddpgA；随后通过响应面法优化了诱导条件。重组 DdpgA 经过纯化并进行酶学特性表征，并进一步与甘露聚糖酶和木聚糖酶联合应用于苎麻坯布的处理。结果表明，DdpgA 的最适 pH 为 5.0，最适温度为 55 °C；该酶在 pH 3.0–6.0 范围内稳定，并在 55 °C 孵育 60 分钟后保留超过 50% 的活性。DdpgA 对多聚半乳糖醛酸钠表现出最高的催化活性。Mn²⁺显著激活了 DdpgA，而 Ba²⁺、Pb²⁺和 Cu²⁺抑制了其活性。由 DdpgA 配伍的苎麻织物复合酶脱胶实现了 15.22% 的失重率，51.28% 的果胶去除率，以及小于 2 秒的水滴润湿时间；扫描电子显微镜证实了胶质复合物从苎麻纤维表面的有效去除。这种苎麻织物的酶法脱胶避免了传统碱法脱胶所需的强碱和高温，因此代表了苎麻纤维加工的一种环保替代方案。因此，本研究实现了 ddpgA 在 E. coli 中的高水平可溶表达，并获得了一种具有已验证苎麻生物脱胶性能的酸性中温多聚半乳糖醛酸酶。