木聚糖酶研究进展

木聚糖酶在水产养殖中的应用
以木聚糖酶为主的酶制剂可以消除或降低非淀 粉多糖的抗营养作用。在提高饲料利用效率的同 时，还可减少氮、磷等元素的排放量。从而改善 水质，间接促进水生动物的生长。目前。木聚糖 酶应用于水产动物生产中已取得良好的生产效果 和经济效益。
木聚糖酶在饮料及酒类工业中的应用
木聚糖酶用于生产咖啡过程中咖啡胶的液化，以 及提取风味物质、色素物质、植物油和淀粉。由 于在制备饮料和酒类过程中所用原料含有非淀粉 多糖类物质，而这类物质水溶性较差，所以，会 在饮料和酒类中呈现不透明的混浊状态。木聚糖 酶用来水解这类多糖物质，从而达到澄清饮料和 酒类目的。现在市场上已经有用在啤酒生产工艺 中粉碎过程的商品化木聚糖酶，从而保证这类物 质彻底降解，这样可以避免在啤酒发酵过程中遇 到的过滤困难和混浊问题。
木聚糖的糖苷键彻底水解需要一系列主链和支 链酶的共同作用，其中，内切β一1，4一木聚糖 酶，β一木糖苷酶和外切β一1，4一木聚糖酶是降 解主链最主要的酶。 内切β一1，4一木聚糖酶以内切方式作用于木聚 糖主链内部的β一1，4一木糖苷键，使木聚糖降 解为短链的低聚糖；β一木糖苷酶是外切糖苷酶， 通过催化低聚木糖的还原末端来释放木糖残基。 外切β一1，4一木聚糖酶，主要作用于木聚糖和 木寡糖的非还原端，产物为木糖。
产酶菌种
• 近年来，多种木聚糖酶陆续从微生物中被分离出 来，其中包括细菌、放线菌、真菌以及某些酵母 。 • 真菌所产木聚糖酶的活性通常要高于细菌产的木 聚糖酶，所用菌种主要是黑曲霉、木霉。细菌产 生的木聚糖酶的pH稳定性和热稳定性比真菌高。
微生物产木聚糖酶的发酵方式
目前常用的发酵方式有固态发酵、液态深层发 酵、液态浅盘发酵等,在木聚糖酶的研究中,最常用 的是固态发酵和液态深层发酵两种。
木聚糖酶在家禽生产中的应用
木聚糖的存在导致肠道粘度增加，营养物质在 肠道内蓄积，形成富含养分的食糜，使微生物大 量繁殖而损害肠道黏膜的正常形态与功能。而木 聚糖酶降解木聚糖后，提高了食糜的排空速度， 从而降低养分在小肠内的发酵程度，降低肠道疾 病的发生率。 在家禽日粮中添加木聚糖酶能对家禽的生产性 能有所改善，提高饲料养分的利用率，降低死亡 率，减少肠道食糜粘度，减少环境污染。
木聚糖酶的分类
根据氨基酸序列相似度，可将木聚糖酶分为F̸10家 族和G̸11家族。F̸10家族分子量高(>30kDa)，等 电点低，G̸1l家族分子量低(19—25 kDa)，等电点 高。与G̸11家族相比，F̸10家族有更好的催化功能 和较低的底物特异性。
木聚糖酶生化特性
1 分子量 • 微生物木聚糖酶是简单的蛋白质亚单元，其分子量范围在 8 000～145 000Da之间。 2 耐热性 • 细菌、真菌产木聚内切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差一些。 3 耐酸碱性 • 不同生物体生产的木聚糖酶通常pH值范围较广（3～10范 围内稳定），而最适pH值范围是4～7。但真菌如曲霉和 青霉所产木聚糖酶的最适pH值范围则在2～6的酸性区域 。
木聚糖酶的应用
• • • • 木聚糖酶在纸浆造纸工业中的应用 木聚糖酶在家禽生产中的应用 木聚糖酶在水产养殖中的应用 木聚糖酶在饮料及酒类工业中的应用
木聚糖酶在纸浆造纸工业中的应用
因为纸浆造纸工业中的废水是环境污染很大的 来源，而木聚糖酶最重要的用途是在纸浆造纸工 业中对于纸浆的漂白。 木聚糖酶的作用就是对木聚糖进行水解从而加 快了纸浆中木质素的释放，使色素物质比较容易 地从纤维素中释放出来，从而达到纸浆漂白的效 果。研究表明，经木聚糖酶处理后的纸浆漂白可 以降低20％-40％漂白剂用量。
4 等电点 • 各种来源的木聚糖内切酶的等电点一般在3～10 之间。 5 氨基酸组成 • 不同来源的木聚糖酶的氨基酸组成相差不大，主 要为丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸 等。 6 糖类成分 • 真核生物的木聚糖酶通常为糖基化酶，原核生物 如链霉菌种、耐碱嗜温杆菌种等所产木聚糖酶则 为糖蛋白。这些糖类一般与蛋白质共价连接或与 木聚糖酶形成可解离复合体。糖基化是多糖酶对 非常环境保持稳定的一种手段。
液态深层发酵
液态深层发酵已经成为发酵工业的主导方式,该 方式表达的酶相对固态发酵表达的酶具有单一,稳 定性好,容易检测和分离。另外,液态深层发酵衍生 出许多分支,如分批发酵,连续发酵和细胞循环发酵 等,同时也使许多调控手段如溶氧反馈补料、pH 反馈补料等成为可能,这些发酵方式和调控策略都 极大地促进了液态发酵的发展,使菌体和产物的高 密度生产成为可能。
木聚木聚糖酶生化特性 产酶菌种 发酵方式 木聚糖酶应用
植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素和木质素等 物质组成。这些物质是自然界中最主要的可再生 资源，被广泛应用于造纸、食品等行业。木聚糖 是半纤维素的一种，在植物细胞壁中的含量仅次 于纤维素，约占细胞干重的35﹪。存在于各种陆 生植物的几乎所有部位。
固态发酵
固态发酵有如下优点： 1 .培养基简单且来源广泛，多为价格低廉的各种饲 料，如豆粕、麸皮、薯类、米糠等 2. 发酵过程一般不需要严格的无菌操作、环境污染 较少，后处理加工方便 3. 消耗少，设备简单 4. 产物浓度较高
• 固态发酵缺点： 1 限于耐低水活性的微生物，选择少 2 发酵速率慢，周期长 3 天然原料成分复杂，有时变化，影响产量与质量 4 工艺参数难检测和控制 5 产品少，操作消耗劳力多，强度大