食品生物化学 木聚糖酶及其应用

附件一:

新疆农业大学

专业文献综述

题目: 木聚糖酶及其应用

姓名: 全莉

学院: 食品科学与药学学院

专业: 食品科学与工程

班级: 食科112班

学号: 114031226

指导教师: 蓬焕明职称: 副教授

20012 年12 月20 日

新疆农业大学教务处制

木聚糖酶及其应用

姓名：全莉指导老师：蓬焕明

摘要：木聚糖是一种多聚五碳糖，是植物半纤维素的主要成分，是仅次于纤维素的第二β-1，4-内切木聚糖酶能够以内切方式作用于木聚糖主链产生不同长度的木寡糖和少量的木糖，是木聚糖降解酶系中最关键的酶。木聚糖酶是可将木聚糖降解成低聚木糖和木糖的水解酶,在食品、制浆造纸、饲料等行业上有着广阔的应用前景.本文主要从木聚糖酶的分类、特性及其应用等方面进行阐述。

关键词：木聚糖酶；分类；特性；应用

引言：丰富的可再生资源。木聚糖木聚糖结构复杂，完全降解需要多种酶的参与，其中木聚糖是以木吡喃糖为单位的由β-1， 4键连接的半纤维素，富含于阔叶树和大多数一年生植物体内，是一种重要的可再生资源，仅次于纤维素。它多为异聚多糖，结构变化范围很大，从β-1，4糖苷键相连接的多聚木糖线性分子到高度分枝的异质多糖。目前，木聚糖酶主要由微生物生产，已报道能生产木聚糖酶的微生物有丝状真菌、细菌和链霉菌等。微生物产生的木聚糖酶具有多样性，即常常产生不止一种类型的木聚糖酶，而且这些木聚糖酶的特性也存在差异。木聚糖酶可广泛应用于食品、制浆造纸、饲料等行业。

正文：

1 木聚糖酶的分类

1.1木聚糖酶

木聚糖酶是指能够降解半纤维素木聚糖的一组酶的总称，主要包括三类:内切-β-1,4一木聚糖酶，作用于木聚糖和长链木寡糖，从β-1,4一木聚糖主链的内部切割木糖苷链，从而使木聚糖降解为木寡糖，其水解产物主要为木二糖与木二糖以上的寡聚木糖，也有少量的木糖和阿拉伯糖;外切-β-1,4一木聚糖酶，作用于木聚糖和木寡糖的非还原端，产物为木糖; β-木糖苷酶,该酶通过切割木寡糖末端而释放木糖残基[1]。

1.2 根据所水解的木聚糖苷键类型

木聚糖酶可分为β-1,4糖苷键木聚糖酶和β-1,3糖苷键木聚糖酶两类。陆上植物的木聚糖酶均属β-1,4糖苷键木聚糖酶，而β-1,3糖苷键木聚糖酶大都存在于海藻及海洋生物中。按木聚糖酶的序列同源性和疏水族，木聚糖酶分别属于糖苷水解酶的两个家族，即F家族(10家族)和G家族(11家族),属于同一家族的木聚糖酶催化区域具有同源性，可以根据已知家族的酶来推测未知酶的催化特性[2]。F家族的木聚糖酶分子量高，结构复杂，通常生成较小的低聚糖，该家族的木聚糖酶可以作用于对硝基苯和对硝基苯纤维二糖，与底物结合需要较少数量的点;G家族的木聚糖酶则对木聚糖有很高的特异性。

1.3 依据木聚糖酶对底物的特异性

木聚糖酶可分为特异性木聚糖酶和非特异性木聚糖酶。特异性木聚糖酶特异作用于木聚糖底物，非特异性酶除作用于木聚糖外，还能作用于纤维素及人工底物，称双功能酶。

另外，根据木聚糖酶的来源不同木聚糖酶可分为细菌木聚糖酶、曲霉木聚糖酶和木霉木聚糖酶。从酶的分子量上划分，可分低分子量木聚糖酶和高分子量木聚糖酶。

2 木聚糖酶的特性

2.1 理化性质

不同来源的木聚糖酶其组成和催化性质各不相同，但它们的理化性质有相似之处。大多数微生物木聚糖酶为单亚基蛋白，分子质量8～145ku，等电点pI值3～10，最适作用温度为40～75℃。细菌、真菌产木聚糖酶的最适温度范围是40～60℃，真菌木聚糖酶的耐热性通常比细菌木聚糖酶的差一些。嗜温性细菌产的木聚糖酶能在105～110℃，pH值5.3下具有最佳活力。

根据酶的理化特性，可分为两大类，即分子量小于30ku的酶和分子量大于30ku的酶，前者通常为碱性蛋白，后者通常为酸性蛋白[3]。一般情况下，细菌可产生两种木聚糖酶，即低分子量的碱性木聚糖酶和高分子量的酸性木聚糖酶，而真菌中没有这种现象，产生低分子量的碱性木聚糖酶。

2.2 诱导特性

微生物木聚糖酶通常是诱导型的，但也有很少数是组成型的。通常，木聚糖酶的诱导是相当复杂的，其诱导水平也因微生物的差异而差别较大：某种微生物的诱导物可能是另一种微生物的抑制剂。另外，底物衍生物和酶反应的终产物在木聚糖酶的诱导中也起到正向作用，在浓度较高时，可能成为微生物产酶的抑制剂。木聚糖酶是微生物常见的诱导物，它是一种大分子聚合物，不能穿过细胞壁，直接进入微生物细胞内。随着微生物细胞的生长，首先分泌除少量的组成型木聚糖酶，把木聚糖酶降解成低聚木糖、木二糖和木糖。少量的降解产物先结合到细胞表面上，再进入细胞内，启动转录加强酶的合成[4]。

3 木聚糖酶在食品、制浆造纸和饲料行业中的应用

3.1木聚糖酶在食品行业中的应用

3.1.1 在焙烤食品中的应用

面粉中的非淀粉多糖主要是戊聚糖，化学结构上属于阿拉伯木聚糖，占小麦粉干基的1.5%～3%，对面团的流变学特性及制品的品质等有显著的影响。木聚糖酶改良面包的作用机理仍不清楚，大多数研究认为是由于木聚糖酶降解阿拉伯木聚糖，尤其是其中的水不溶性木聚糖，不仅能提高面团的机械加工性能，而且可以增加面包体积，改善面包心质地以及延缓老化等，提高了面团的机械加工性能，改善了面制品的品质[5]。

由于在面粉类原材料中含有大量半纤维素类物质，如果木聚糖酶水解面团这类麸质部分物质，就可以在烘焙食品中使面包中的水分分布均匀，从而有效地增加面包的质地、体积和货架流通时间。提高面包质量的效果可以从面包体积的显著增加看到，如果同淀粉酶合用这种效果会更加明显。进一步研究发现，对于面包体积增加的因素主要取决于木聚糖酶溶解和降解面团中物质的比例。实验证实木聚糖酶在生产麦子面粉的分离过程中也有显著效果，因为对于可溶性阿拉伯-木聚糖有很高活性，明显地降低了面粉浆粘度。