木聚糖酶

木聚糖酶在当前最被看好的应用前景是在生产燃料方面。 国际上利用植物资源生产酒精成为了主要方向。在1991年 美国运用基因重组技术成功的培养出可同时发酵五碳糖和 六碳糖的微生物菌株后，使植物纤维水解生产酒精的扶持 到了很大的发展。水解植物纤维的方法包括酸解法和酶解 法，用生物酶制剂水解植物纤维比酸解法具有极大的优势 和实际应用效果。用纤维素酶和木聚糖酸协同作用可以将 植物纤维彻底水解为单糖，再运用基因工程和发酵工程生 产酒精，是现在燃料酒精研究开发的热点和最为推崇的一 种生产工艺，已有众多的科研机构、院校对这一方向进行 了多方面深入的研究和开发。
木聚糖酶
第五组：
马艳迎 郑玉玲 沈媛
什么是木聚糖酶 ？
• 中文名称：木聚糖酶 • 英文名称：xylanase • 定义：能破坏植物的纤维组织，将木 聚糖分解成木糖的酶。 • 所属学科：生物化学与分子生物学 （一级学科）；酶（二级学科）
• 木聚糖酶（Xylanase） : 是采用液体深层发酵、超 滤及喷雾干燥等工艺制得， 用于啤酒酿造，可以有效 分解麦芽汁中的木聚糖和 戊聚糖，降低麦芽汁中的 粘度，改善其过滤性能, 防止非碳水化合物混浊的 产生。

木聚糖酶产品的优势
1.特节能木聚糖酶采用基因工程改良菌，经液体 深层发酵技术生产，全流程为不锈钢发酵设备，通过 ISO9001和HACCP国际质量认证，确保挑战特节能 木聚糖酶的优良品质。 2.特节能木聚糖酶以β-1,4-D-内切木聚糖酶为主，另 有合适比例的β-1,4-D-外切木糖苷酶和脱支链酶，对 阿拉伯木聚糖酶解效率高。 3.特节能木聚糖酶抗逆性好，对胃蛋白酶、胰蛋白酶 具有良好的抗性。 4.特节能木聚糖酶的酶活特性符合动物消化生理特点， 可以在动物体的胃肠道内保持最佳活性状态。 5.特节能木聚糖酶可以通过消化道酸性环境，并且pH 值适应范围广。 6.特节能木聚糖酶具有良好的生产（高温）稳定性， 可以耐受普通饲料制粒工艺，并具备较好的储存稳定 性。 7.特节能木聚糖酶提高了非常规原料的使用量，提高 了饲料品质，降低了配方成本。






产品应用
• 木聚糖是麦类、谷物等作物中含有的一 种抗营养因子，它能增加食糜的粘性，降 低养分的消化和吸收。 • 木聚糖酶可以应用在酿造、饲料工业 中。还可以分解酿造或饲料工业中的原料 细胞壁以及β-葡聚糖，降低酿造中物料的 粘度，促进有效物质的释放，以及降低饲 料用粮中的非淀粉多糖，促进营养物质的 吸收利用，并因而更易取可溶性脂类成分。 • 木聚糖酶应用pH范围3.5～6.0,适宜温 度范围40℃～60℃，并能耐受高温制粒 的温度及分钟。 可在糖化过程蛋白质休止期或后发酵中 添加。通常为25~75 g/吨麦汁或发酵液汁。 最佳用量应通过实验决定。
★阿拉伯木聚糖本身难以被单胃动物消化吸收，而且阿拉伯木聚糖形成
一种胞衣剂，阻碍植物细胞壁内蛋白质、碳水化合物、脂肪等底物与 消化酶结合，同时使消化物的黏稠度提高，阻碍营养物质尤其是脂肪、 蛋白质的消化、吸收和利用，降低饲料的转化效率。
★阿拉伯木聚糖能直接结合消化道中胰蛋白酶、脂肪酶等消化酶，使其
活性降低，同时和胆汁盐、脂类、胆固醇结合，影响脂类在小肠的吸 收。
★可溶性阿拉伯木聚糖提高了动物肠道中食穈的黏度，降低了食穈在消
化道中的移动速度，促进细菌的大量增殖，使畜禽腹泻率增加，包括 氮和磷在内的排泄物也增加，造成对环境的污染。
目录：
1. 什么是木聚糖酶 2. 木聚糖酶的特性 3. 产品活力 4. 木聚糖酶及作用机理 5. 木聚糖酶的作用 6.木聚糖酶产品的优势 7.贮存及注意事项 8.木聚糖酶的应用及应用前景
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注意事项：
（一） 木聚糖酶应用于饲料工业中时，必须进行逐渐稀 释达到与其物料混匀的程度。稀释度应根据取食者的 特性准确计量。 （二） 酶制剂是蛋白质和可吸入的尘物，可能对某些人 会诱发或导致过敏症或过敏反应；长期接触可能会引 起皮肤、眼睛和鼻粘膜的不适；因此，任何溢出，甚 至是极少的溢出都应立即清理。沾染在皮肤或眼睛上 的酶粉或酶液立即用清水清洗，并寻求专科医生的指
导。
（三） 每次开袋或开桶后，若未使用完，应扎紧
袋口或拧紧桶盖，以免受潮或污染。对于酶粉 尘敏感的人来说，吸入酶粉尘可能会产生过敏 反应。因此，建议使用固体酶制剂时，操作人 员应穿工作服，带防尘面罩和手套，不要让本 品粉末溅入眼睛、口、鼻之中。
贮存要求
• 保质期 ：在规定的贮存条件 下，固态酶为12个月，液态 酶为6个月。建议密封储藏 于干燥、低温的环境中 （≤20℃），最好在冷藏条 件下（4-8℃）储藏。应置于 干燥、通风、阴凉处，避免 高温或阳光直射防曝晒、雨 淋，禁止与有毒有害物质混 运、混存。
★阿木聚糖在植物细胞壁中的含量仅次于纤维素，是半纤维素中含量最
丰富的一种，在各种饲料原料特别是麦类、谷物副产品及杂粕中含量 较多。木聚糖是由D－木糖主链(以β-1,4键相连)和L－阿拉伯糖分枝 (a-1,2和a-1,3相连)所组成的聚合物，由于它是由阿拉伯糖和木糖两种 单糖聚合而成，因此也称阿拉伯木聚糖。

木聚糖酶另一个很重要的用途为饲料工业。饲料被动物摄入后，各种营养 成分不可能被动物完全吸收利用。饲料的主要成分为农物秸秆（稻草、麦草、 玉米秸、红薯蔓、豆蔓等），结构紧密，含有大量的纤维素、半纤维素，而 且纤维素被木质素和硅酸盐包着，动物消化液难以接触、分解，所以利用率 低。同时，饲料中的大分子营养成分也不可能完全被动物的消化液分解成小 分子物质而被动物所吸收。半纤维素的主要成分木聚糖，是一种非淀粉多糖 （NSP），不能被单胃动物消化；具有可溶性，可导致单胃动物的小肠黏度 提高，最终使消化受阻。木聚糖酶能破坏植物的纤维组织。将木聚糖分解成 木糖，为动物所利用；并降低肠内的黏度，提高饲料利用率。通常该酶与α－ 淀粉酶、蛋白酶等酶制剂成复合酶，特别适合添加于采用小麦和大麦为基础 的家禽日粮。小麦和大麦含有较高的非淀粉多糖，玉米则含非淀粉多糖很少。 目前，世界各国约80％的肉鸡小麦基础日粮均添加该复合酶制剂，其效果与 被认为是肉鸡和其他家禽最佳饲料的玉米－豆粕日粮相同。我国饲料工业是 个大行业，2000年配合饲料产量达到65 00万吨，如果全部加酶，添加量以 0．1％计，需要65000吨酶制剂，对酶制剂的需求量是很大的。饲料中添加 木聚糖酶还可以减少动物结肠炎的发生，同时低聚木糖对人体的保健作用对 动物同样适用，用木聚糖酶分解饲料中的木聚糖产生低聚木糖用于调节动物 肠道的微生态环境，可以减少抗生素等兽药的使用量，减少残留，增强我国 畜产品在国际市场上的实力，扩大出口。
Hale Waihona Puke 木聚糖酶在保健品方面的应用主要指用来生产功能性低聚木 糖。低聚糖又称寡糖，是指2～10个单糖以糖苷键连接，形成直链或 支链的低聚合度的糖类总称。由于单糖分子结合的位置和结合的类型 不同，低聚糖种类繁多。目前已知达1000种以上，它们的结构特征和 功能特性不尽相同。根据低聚糖是否具有保健功能可将其分为普通低 聚糖和功能性低聚糖两大类。功能性低聚糖是指在人体肠道中没有水 解那些低聚糖的酶系统，因为它们不被人体消化吸收而直接进入大肠 内优先为双歧杆菌利用，是双歧杆菌的增殖因子，如低聚木糖、低聚 果糖等。功能性低聚糖具有良好的生理学功能，同时具有与蔗糖相似 的物理化学特性，因而已作为一类新型保健型甜味剂而逐渐受到了越 来越多的重视。截至1995年底，全世界约有20多家公司正在商业化 生产各种低聚糖。约有50％的产品用于饮料业，其他的主要用在婴儿 配方食品、糖果业和奶制甜食中。低聚糖工业在我国刚刚起步，就以 超常的速度发展壮大起来，许多极具规模与实力的企业纷纷投资低聚 糖市场，从而也带动了相关的酶制剂市场的发展。低聚木糖在众多低 聚糖中，就增殖双歧杆菌来说效果是最好的，成人每日的服用量只要 达到0．7克，就有明显的增殖效果，远远低于其他低聚糖的服用量 （如低聚果糖的服用量为13克左右／天）。
木聚糖酶(蛋白质晶体结构)
酶活： 5000IU/g；酶活力单位：在 50℃，pH为6.5条件下，每分钟从 浓度为10mg/ml的燕麦木聚糖溶液 中降解释放1umol还原糖所需要的 酶量为一个活力单位（IU），还原 糖以木糖等量。
• 木聚糖酶及作用机理 • 木聚糖酶是专一降解木聚糖的酶，属于水解酶 类，可将木聚糖分解为木寡糖。木聚糖酶主要 由β-1,4-D-内切木聚糖酶、β-1,4-D-外切木糖苷 酶和α-L-阿拉伯糖苷酶、α-D-氨基酸醛酸酶等 脱支链酶构成。木聚糖酶是具有四级结构的大 分子活性蛋白。 • 木聚糖酶通过破坏木聚糖分子中的共价交联 （阿拉伯糖残基取代区）及通过氢键形成的连 接区（主链上的非取代区），使木聚糖降解。
产品特性
该品是经现代生物工程技术生产，纯 化的颗粒状制剂。该品的活性来源于经选 择的木霉菌，经基因工程的转化、发酵、 提取而得。作用PH范围为3.5-6.5,最佳PH 值为5.0；作用温度范围为50-60℃，最佳温 度为55℃。具体的最佳条件应根据厂家的 工艺确定
产品活力
定义： lg酶粉于50摄氏度、pH4.8条 件下，每分钟催化分解木聚糖产生 1μ mol木糖的量为一个酶活力单位， 以IU/g表示。。该品活力为：木聚 糖酶 42，000IU/g；β-葡聚糖酶 17，000IU/g；CMCase 50,000IU/g
木聚糖酶的作用
1.降解饲料中非淀粉多糖，降低消化道内容物黏度； 2.提高内源性消化酶的活性，促进养分的消化吸收； 3.破坏植物细胞壁，使营养物质释放，提高营养物质的消 化率； 4.提高饲料代谢能，降低配方成本，提升饲料产品品质； 5.木聚糖酶的分解产物木寡糖能调节动物肠道微生态平衡； 6.减少肠道有害微生物的含量，降低动物腹泻率的发生； 7.减少粪便排放，保护环境，减少畜禽呼吸道疾病的发生。

阿木聚糖酶还有一个重要用途为食品工业，新鲜蔬菜、水果是富含维生素营养的食品，一般可直接 食用，但要加工成婴儿食品、膏状物、干燥蔬菜粉末和速溶食品等，主要是利用其嫩软组织中所有 的物质。而这些物质被一层坚硬的细胞壁所包围，成熟的细胞壁主要是由纤维素、半纤维素、果胶 等物质组成。常见的生产方法是将果蔬榨汁或将它们浸泡取汁。再进行冷冻干燥或直接喷雾等。这 样一方面被纤维素、半纤维素、果胶包裹的淀粉蛋白质、油脂、色素、精油、香料、维生素等不能 充分提取，如果采用蒸煮、酸碱等法，使组织柔化来充分提取，会使维生素等遭到破坏，色、香、 味发生变化，很不合理；另一方面可溶性的木聚糖、果胶都是黏性物质，会造成提取液黏度过大给 后来的浓缩干燥等带来困难。如果采用含有纤维素酶、木聚糖酶、果稳定酶的制剂来处理，则可在 极温的条件下使组织柔化，使细胞破壁，将有效物质充分提取出来，同时大大地降低提取液的黏度， 而黏度的降低，可使生产中的浓缩或干燥效率成倍提高，也相应降低生产成本，在果汁生产过程中， 特别是用超滤的方法来生产浓缩苹果汁，单独使用果胶酶是不够的，往往在这种酶中添加一定比例 的木聚糖酶，来分解其中的阿拉伯木聚糖，这样可提高超滤浓缩速度，减少膜的清洗次数，明显地 提高生产效率和产品质量。小麦和黑麦加工成粉后，其中的非淀粉多糖是戊聚糖，这种戊聚糖主要 成分是阿拉伯木聚糖，约占 2％～3％，其中水浸出性阿拉伯木聚糖约占20％～30％，水不可溶性 阿拉伯木聚糖约占70％～80％，在面包的生产中，1／3的水分是面团中的戊聚糖吸收，这种戊聚糖 的高吸水性被认为对面团和面包的质量有显著的影响。由于它们的高的水结合能力，它们参与面包 吸水过程。木聚糖酶通过与面粉中的可溶性及不可溶性戊聚糖发生反应而提高面筋网络的弹性，从 而改善面团的加工及稳定性能，改善面包瓤的组织结构，增大面包体积。在各种面包加工中，该酶 可以取代乳化剂或与之配合使用。由于该酶不含有α－淀粉酶，为获得最佳效果，该酶应与真菌淀 粉酶配合使用。在农作物副产品中，玉米芯的碳水化合物中半纤维素含量达32．5％，这种半纤维 素主要是木聚糖，将其中的木聚糖提出，将它分解成低聚糖或单糖———木糖，可做食品添加剂或 医药产品，也可作中间产品进行一步转化，以往从玉米蕊中提取木糖的方法是采用硫酸酸解法，这 种方法虽然比较经济，但对环境污染很大，同时提取时产生很多副反应，损害了产品的可接受性， 用木聚糖酶酶促分解木聚糖为低聚木糖或木糖可以做到清洁生产，同时产品得率高，副产物少，后 续精制提取容易，商品价格低，质量高，优势十分明显。 阿