微生物发酵木聚糖酶的研究进展
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
４木 聚糖 酶的发 酵 工艺 当前 ， 聚 糖 酶主 要 通过 真 菌 、 菌 等微 生物 木 细 发 酵生 产获得 。根 据发 酵工 艺 的不 同 ， 分为 固态 可 发酵 和液态 发酵两 种 。
４１固 态发 酵 ．
丝状 真菌对木聚糖酶的分泌水平一般超过酵 母和细菌很多 ， 同时真菌中一般产生木聚糖降解酶
发酵方式
酶活
固态发酵 １６７ 干物质） ４３ ｕ／
固态发 酵 ３９ ／（ ０９Ｕ ｇ干物质 ） Ｉ 液态深层发酵 ２３ ２ Ｕ ｍ ９． ／ Ｌ ８Ｉ 固态发酵 １ ００ ／（ １ ０ ｇ干物质） ５ Ｕ
３ 木聚糖酶生产菌种 到 目前为止 ，产木聚糖酶的微生物有几十个 属， 一百多个种 ， 主要来源于细菌和真菌 。 研究者们 不 断 的 寻找 着 自然 界 中能高 效 表达 木 聚 糖酶 的菌 种， 并且利用基 因工程技术构建出新的菌株。
广东饲料 第 ２ 卷第 １ 期 ２ １ 年 ｌ 月 ０ ０ ０１ ０
微生 物发 酵 木聚糖 酶的 研 穷进展
周平发 王敏 崔细鹏 刘金 山 史宝军
（ 广东溢多利生物科技股份有限公司， 广东省饲料添加剂生物工程技术研究开发中心， 珠海 ５９６ ） １ ０ ０
【 中图分类号】８ ６７ Ｓ １ ． 【 文献标识码】 Ａ ［ 文章编－ １０ — ６ ３ ２ １ ）０ ０ ２ — ４ ￣］０ ５ ８ １ （０ １ １— ０ ７ ０
木聚糖酶（ｙ ｎ ｓ） ｘｌ ａ 是指可将木 聚糖降解成低 ａ ｅ 聚糖 和木 糖 的一 组 酶 的总称 ，主要 包括 外切 ／— ， ３１
４ 聚糖 酶 、 一木 内切 Ｊ一 ，一木 聚糖 酶和 Ｊ一木 聚糖 Ｂ １ ４ Ｂ
期 研究 工作 ， 首次从 海枣 曲酶 （ ｐｒｉｕ ｈｅｉｓ Ａｓｅｇｌｓ ｏｎｃ ） ｌ ｐ ｉ 中纯化 得 到 了 四种 木 聚糖 酶 ： Ｉ酶 Ⅱ、 Ⅲ和酶 酶 、 酶 Ⅳ， 并深人 研究 了活力较 高 的组 分酶 Ⅲ的酶学 性质 。
木聚糖酶和高分子量的酸 ｌ木聚糖酶 ， 生 但真菌一般 只产生低分子量的碱性木聚糖酶 。 对于不 同生物来 源的木聚糖酶 ， 分子量范围为 ８ ４ Ｄ 生长 ｐ —１５ ， ｋ Ｈ 范 围为 ｐ ｌ．， Ｈ ３ ０ 大多数酶反应 的最适 ｐ ５ Ｈ范围
为 ４～ ， 适 反应 温 度为 ４ ７最 ０—６ Ｏｃ ｃ。不 同木 聚糖 酶 的等 电点 的变化 范 围在 ｐ ０之 问 。 Ｈ３～１
表 １近年细菌木聚糖酶的研究
得菌体 ； 然后是产物表达期 ， 甘油耗尽后 ， 加入适量
甲醇诱 导产物 表达 。
Ｈ 等对 来 源 于 Ｔｉ ｏｅ ａｒ ｓｉ ｅ ｒ ｈｄｒ ｅ 编码 内切 ｃ ｍ ｅｅ
一 一
菌种
Ｂａ ｉｌｓｃｒｕｌｎ １ ｃｌｕ ｉｃ ａ ｓＤ Ｂａ ｉｕｓｐｕ ｉ Ｈ ｃｌ ｍ ｌ ＡＳ ｌ ｕｓ Ｂａ ｉ ｕ ｉ ｓ ｃＵｕｓｓ ｂｔｉ ｌ Ｂａ ｉｕｓｓ ｉｉ ＡＳ ｃｌ ｕｂｔ ｓ Ｈ ｌ ｌ Ｅｓ ｈ ｒｃ ａｃ ｌ Ｄ Ｈ ５ ｃ ｅ ｉｈｉ ｏｉ Ｂｃｌｕｓｓ ｔｌ ｉｌ ｕｂ ｉｓ ｉ
将木聚糖分解成低聚木糖 ， 而后者则作用于低聚木 糖 的末 端 ， 释放 出木 糖 。木 聚糖 酶 由功能 或非 功 能 结构域与连接区组成 ， 功能结构域又可进一步分为 催化结构域 和纤维素结合结构域。 木聚糖酶的催化 结构域决定酶 的水解特性 ，并作为该酶分类 的基 础， 非功能结构域主要是连接序列 。木聚糖酶广泛 存在于细菌 、 放线菌 、 真菌和酵母菌。目 前已经从微
留在产酶菌 株 的筛 选和驯化 、木 聚糖酶 的纯化 和理
酶可 以有效解除木聚糖的抗营养作用 ， 促进畜禽对 粗饲料的消化吸收 ；作为新型的纸浆漂 白助剂 ， 木 聚糖酶能降低漂 白用氯 ， 解决纸浆工业中的环境污
染问题 ； 聚糖酶水解植物 中的半纤维素 ， 木 形成 的
戊糖进一步用于生产木糖醇 、 酒精 、 有机酸等产品， 在可再生资源生物转化利用 中具有重要作用。
发 酵 方 式 液 态深 层 发 酵
酶 活 ８ ｍＬ ．Ｕ／ ４
１ 一木 聚糖 酶 的 Ｘ ｎ ， ４ ｙ２基 因在 毕 赤 酵 母 中表
达进行 了研究 ， 发现其发酵的重组木聚糖酶最适反 应温 度为 ６ Ｃ，Ｈ作 用范 围 为 ３ ８ ，Ｈ 为 ０。 ｐ ． ．ｐ ０— ０ ６ ． ０时，酶活达到最高。该重组木聚糖酶稳定性很 好， ５ ， ｉ后仍保留 ９％的活力。 ０℃ ３ ｍｎ ０ ４ Ｒ ａｇ ｋ ｕｎｌ 等对一株重组毕赤酵母进行研究 ， ｅ 发
３１ 菌 ．细
Ａ ｐ ｒｉｕ ｅ ｄ ｓ ｓ ｅｇ ｌｓｏ ｔ ｕ ｌ ｆ ｉ ＭＴＣ ４ ９ Ｃ ８ ８
Ｐｅ ｉｉ ｍ ａ ｅｃ ｎ ０ ０ ｎｃｍｕ ｃｎ ｓｅ ｓ１ －１ ｃ
固态发 酵 ２５ ｕ ｇ干物质 ） ３０ ／（
固态发酵 １００ ／（ ４０ Ｕ ｇ干物质 ）
系， 其中包括几个能降解木聚糖支链 的辅助酶。在 真菌发酵木聚糖酶方面 ， 霉菌和毕赤酵母应用最为
广泛。
３． ． １霉菌。霉菌具有许多表达木聚糖酶的基 ２ 因， 产酶水平高于酵母菌和细菌 ， 在木聚糖酶的发 酵方面应用最为广泛 。 目前用于表达木聚糖酶的霉
菌主要有黑 曲霉 （ ｓｅ ｉｕ ｎ ｅ）青霉菌 （ｅｉ Ａｐｒ ｌ ｓ ｉ ｒ、 ｇｌ ｇ Ｐｎ — ｃｌｍ ｃｎｓｅｓ、伯克霍尔德 氏菌 （ ｕｋｌ ｅ ａ ｉｕ ｅ ｎ） ｌ ｉ ａ ｃ Ｂ ｒｈ ｄｆ ｏｉ
现 其表 达 的 重组 木 聚糖 酶 最适 反 应 温度 为 ５ Ｃ， ５ｃ
固 态发 酵
液 态深 层 发 酵
７ ８ ｇ 千 物 质 ） ０ ７Ｕ／（
３ ９ ．５ ｍＬ １４ ２ Ｕ／
固态发 酵
液 态 深层 发 酵 液 态深 层 发 酵
８ ６ ｇ 干 物 质 ） ９ ４Ｕ／（
２２ ．Ｕ／ １２ ｍＬ ５ １８ ｍＬ ２ Ｕ／
３２真 菌 ．
比原木聚糖酶提高 了 ５℃，Ｈ作用范 围为 ３ ～ ｐ ． ６ ６ ， ． 并且在 ｐ ５ Ｈ５时具有最高酶活 （０ ７ ／ ｇ ， ８ ０ ｍ ）相 Ｕ 对部分商业酶， 该酶对米糠 和大豆粉纤维的体外消 化率分别提高 １ 和 ２ 倍。 ． ８ ． ４
通常细菌可产生两种木聚糖酶 ， 即低分子量的碱性
・
２ ・ ７
广东饲料 第 ２ 卷第 １ 期 Ｏ ０
２１ 年 １ 月 ０１ ０
表 ２ 近年霉菌木聚糖酶的研 究 菌株
Ａｓｅｇｌ ｉｅ ｐ ｒｉｕｓ ｇ ｒＸＹ一１ ｌ ｎ Ａｓ ｒｉＵ ｉｅ ＢＰ３ ６ ｐｅｇｌ Ｓ ｇｒＬ ２ ｌ ｎ Ａｓ ｒｉＵ ｉｅ Ｓ ｐｅｇＵ Ｓ ｇｒＳ ７ ｎ Ａｓｅｇｌ ｓｔｒｅ ｓ ＴＣＣ ６ ｐ ｒｉｕ ｅｒｕ ｌ Ｍ ８ ６１
固态发酵 １８５ ／（－ ８９ ｇ －￣ Ｕ Ｔ ）
Ｐｅ ｉｉｉｍ ａ ｅｃ ｎ ｎｃｌｕ ｃｎ ｓｅ ｓ ｌ Ｔｈ ｒ ｎ ｃ ｓａ ｕ ｉ ｏｕ ９ ｅｍｏ ｙ ｅ ｎ ｇｎ ｓｓ１ ５ ｌ Ｔｒｃ ｏ ｅｍａｈｒｉｎ ｍ Ｒ一２ ｉｈ ｄ ｒ ａｚａ ｕ ＫＳ Ｂｕｋ ｏｄ ｒａ叩 ． ｒｈ ｉｅｉ ＤＭ ＡＸ
以来 ， 已有 １０ ５ 多种来 自真菌和细菌 的木聚糖酶基
因被克 隆并 在大 肠杆 菌 中表达 。 我 国在木 聚糖酶方 面 的研 究起 步较 晚 ，但发 展
生物中分离 出许多不 同性质的木聚糖酶。 按照其氨
基酸序列的同源性 ， 木聚糖酶被归人多糖代谢酶类 的第 １ 、１ ０ １ 组。这两组木聚糖酶在作用方式 、 分子 量 、碱性和酸性氨基酸的比例等方面均有较大差 别。 根据酶的理化特性 ， 可分为两大类 ， 即分子量小 于 ３ Ｄ的木聚糖酶和分 子量大 于 ３ Ｄ的木聚 ０ ｋ ０ｋ 糖酶。 前者通常为碱性蛋白， 后者通常为酸 ｌ蛋 白。 生
固态发酵 ２３ ／（ ３５ ｇ干物质） Ｕ
固态发酵 １６ Ｕ ｍ ４ ／ Ｌ Ｉ
固态发酵 ５０ ｇ干物质） ６０ （ Ｕ／
大多数细菌属于体温型微生物 ， 适宜生长温度
３ ． 毕 赤酵 母 。毕赤 酵 母 （ｉ ｉ ｐｓ ｒ ） ．２ ２ Ｐｃ ａ ａｔ ｉ 能 ｈ ｏｓ
ｓ．、 ｐ）嗜热拟青酶（ａｃｏ ｙｅ ｔ ｍ ｐ ｉ ）里氏木 Ｐｅｉｍ ｃｓｈ ｏｈａ 、 ｌ ｅ ｌ
霉 （ｒ ｈｄｒ ｅｅ）绿 色 木霉 （ｒ ｈｄｒ ｉ— Ｔｉ ｏｅｍａｅｓｉ、 ｃ ｒ Ｔｉ ｏｅｍａ ｒ ｃ ｖｉ ｄｓ等 。近几 年 的研究 成果 见表 ２ ｅ） 。
木聚糖酶是一组 可将木聚糖降解成低聚糖和 木糖 的复合酶系。 一个木聚糖分子的完全酶解需要 酶系统 中不 同组分之间的协 同作用 ， 其中作用于主 链的酶有两种 ： — ， ／ １ 一内切木聚糖酶和 ／ ３ ４ ３ 一木糖
研究热点等方面进行了综述。
１木 聚糖 酶 的研究 近况
苷酶。 一般而言， 前者从主链 内部作用于木糖苷键 ，
国 外 对 木 聚 糖 酶 的 研 究 开 较 早 。 １５ ９ ５年 ，
Ｓｒ ｓｎ ｏｅ ｅ 就对动 物瘤 胃和土壤 中的木 聚糖酶进 行 ｎ 了研究。１９ 年 ， ９ ２ 国外就已实现了木聚糖酶的工业
化生 产 。目前 国际上研 究工作 主要集 中在 对微 生物 木 聚糖 酶 的诱 导 与 调节 机理 研究 ，以及 酶 的提 纯 、 鉴定 方 法 、 木聚 糖酶 基 因分 子 的克 隆和 表达 等 。 自 上世 纪 七 十 年代 末 开 展 木 聚 糖 酶 基 因 的研 究 工 作
在 ３ ４ ５ ０℃左右 ， 比一般真菌 （０～ ５℃ ） ２ ２ 要高 ， 所 以在细菌中更易于筛选到耐热性能好 的产酶菌
株。 并且 ， 菌属 于原核 生物 ， 细胞结 构及 基 因重 细 其
以甲醇为唯一碳源和能源生长 ，细胞 中醇氧化酶 （ Ｏ ） 甲醇利用途径中的第一个酶 ， Ａ Ｘ是 它催化甲醇
迅速。 上世纪八十年代初期 ， 中国科学院微生物所在 张树政院Leabharlann 的带领下 ，开始了我国对木聚糖酶的早
【 收稿 日￣］０ ０ — ５ ２ １ － ９ ０ １ 【 作者简介】 周平发（９ ５ ） 男， １ ８一 ， 江西 临川人 ， 士 ， 硕 工程 师 ， 主要从 事饲用酶制剂生物工程发 酵的应 用研 究。
由于木聚糖酶的应用价值广泛 ， 越来越多的研 究者对它进行广泛而深入的研究。 本文从木聚糖酶
的研 究 近况 、 物 学特 性 、 生 生产 菌种 、 酵 工艺 以及 发
化性质研究方面，部分课题 已涉及木聚糖酶的分子 生物学研究 、 木聚糖酶基因克隆、 表达和重组。
２木 聚糖 酶 的生物 学特 性
氧化成 甲醛和过 氧化 氢 ， 该酶 由 Ａ Ｘ１ Ａ Ｘ Ｏ 和 Ｏ ２两 个 基 因编 码 。毕 赤 酵母 发 酵 过程 一 般分 为 两 个 时 期， 首先 是菌体 生长 期 ， 主要 以甘油 为碳 源 ， 大量 获
组简单 ， 易于利用基因工程及诱变育种筛选出高产 菌株。 常用于表达木聚糖酶 的细菌主要有杆菌和放 线菌， 中大肠杆菌被用作基因工程宿主菌 。近年 其 来部分研究成果见表 ｌ 。
酶。 木聚糖酶在饲料、 品、 食 造纸 、 纺织 、 医药及能源 等领域有着广泛 的应用 。作为饲用酶制剂 ， 木聚糖
“ 九五” 间， 期 山东大学微生物技术 国家重点实验室 曲音波教授等开展 了木聚糖酶在造纸方面的应用研 究 ，从碱性假单胞菌 ｓ． ６２ ｐＧ — 分离出两种木聚糖酶 Ｘｎ ｙＡ和 Ｘ ｎ 。目前 ， 国对木聚糖酶 的研 究大多停 ｙＢ 我
４１固 态发 酵 ．
丝状 真菌对木聚糖酶的分泌水平一般超过酵 母和细菌很多 ， 同时真菌中一般产生木聚糖降解酶
发酵方式
酶活
固态发酵 １６７ 干物质） ４３ ｕ／
固态发 酵 ３９ ／（ ０９Ｕ ｇ干物质 ） Ｉ 液态深层发酵 ２３ ２ Ｕ ｍ ９． ／ Ｌ ８Ｉ 固态发酵 １ ００ ／（ １ ０ ｇ干物质） ５ Ｕ
３ 木聚糖酶生产菌种 到 目前为止 ，产木聚糖酶的微生物有几十个 属， 一百多个种 ， 主要来源于细菌和真菌 。 研究者们 不 断 的 寻找 着 自然 界 中能高 效 表达 木 聚 糖酶 的菌 种， 并且利用基 因工程技术构建出新的菌株。
广东饲料 第 ２ 卷第 １ 期 ２ １ 年 ｌ 月 ０ ０ ０１ ０
微生 物发 酵 木聚糖 酶的 研 穷进展
周平发 王敏 崔细鹏 刘金 山 史宝军
（ 广东溢多利生物科技股份有限公司， 广东省饲料添加剂生物工程技术研究开发中心， 珠海 ５９６ ） １ ０ ０
【 中图分类号】８ ６７ Ｓ １ ． 【 文献标识码】 Ａ ［ 文章编－ １０ — ６ ３ ２ １ ）０ ０ ２ — ４ ￣］０ ５ ８ １ （０ １ １— ０ ７ ０
木聚糖酶（ｙ ｎ ｓ） ｘｌ ａ 是指可将木 聚糖降解成低 ａ ｅ 聚糖 和木 糖 的一 组 酶 的总称 ，主要 包括 外切 ／— ， ３１
４ 聚糖 酶 、 一木 内切 Ｊ一 ，一木 聚糖 酶和 Ｊ一木 聚糖 Ｂ １ ４ Ｂ
期 研究 工作 ， 首次从 海枣 曲酶 （ ｐｒｉｕ ｈｅｉｓ Ａｓｅｇｌｓ ｏｎｃ ） ｌ ｐ ｉ 中纯化 得 到 了 四种 木 聚糖 酶 ： Ｉ酶 Ⅱ、 Ⅲ和酶 酶 、 酶 Ⅳ， 并深人 研究 了活力较 高 的组 分酶 Ⅲ的酶学 性质 。
木聚糖酶和高分子量的酸 ｌ木聚糖酶 ， 生 但真菌一般 只产生低分子量的碱性木聚糖酶 。 对于不 同生物来 源的木聚糖酶 ， 分子量范围为 ８ ４ Ｄ 生长 ｐ —１５ ， ｋ Ｈ 范 围为 ｐ ｌ．， Ｈ ３ ０ 大多数酶反应 的最适 ｐ ５ Ｈ范围
为 ４～ ， 适 反应 温 度为 ４ ７最 ０—６ Ｏｃ ｃ。不 同木 聚糖 酶 的等 电点 的变化 范 围在 ｐ ０之 问 。 Ｈ３～１
表 １近年细菌木聚糖酶的研究
得菌体 ； 然后是产物表达期 ， 甘油耗尽后 ， 加入适量
甲醇诱 导产物 表达 。
Ｈ 等对 来 源 于 Ｔｉ ｏｅ ａｒ ｓｉ ｅ ｒ ｈｄｒ ｅ 编码 内切 ｃ ｍ ｅｅ
一 一
菌种
Ｂａ ｉｌｓｃｒｕｌｎ １ ｃｌｕ ｉｃ ａ ｓＤ Ｂａ ｉｕｓｐｕ ｉ Ｈ ｃｌ ｍ ｌ ＡＳ ｌ ｕｓ Ｂａ ｉ ｕ ｉ ｓ ｃＵｕｓｓ ｂｔｉ ｌ Ｂａ ｉｕｓｓ ｉｉ ＡＳ ｃｌ ｕｂｔ ｓ Ｈ ｌ ｌ Ｅｓ ｈ ｒｃ ａｃ ｌ Ｄ Ｈ ５ ｃ ｅ ｉｈｉ ｏｉ Ｂｃｌｕｓｓ ｔｌ ｉｌ ｕｂ ｉｓ ｉ
将木聚糖分解成低聚木糖 ， 而后者则作用于低聚木 糖 的末 端 ， 释放 出木 糖 。木 聚糖 酶 由功能 或非 功 能 结构域与连接区组成 ， 功能结构域又可进一步分为 催化结构域 和纤维素结合结构域。 木聚糖酶的催化 结构域决定酶 的水解特性 ，并作为该酶分类 的基 础， 非功能结构域主要是连接序列 。木聚糖酶广泛 存在于细菌 、 放线菌 、 真菌和酵母菌。目 前已经从微
留在产酶菌 株 的筛 选和驯化 、木 聚糖酶 的纯化 和理
酶可 以有效解除木聚糖的抗营养作用 ， 促进畜禽对 粗饲料的消化吸收 ；作为新型的纸浆漂 白助剂 ， 木 聚糖酶能降低漂 白用氯 ， 解决纸浆工业中的环境污
染问题 ； 聚糖酶水解植物 中的半纤维素 ， 木 形成 的
戊糖进一步用于生产木糖醇 、 酒精 、 有机酸等产品， 在可再生资源生物转化利用 中具有重要作用。
发 酵 方 式 液 态深 层 发 酵
酶 活 ８ ｍＬ ．Ｕ／ ４
１ 一木 聚糖 酶 的 Ｘ ｎ ， ４ ｙ２基 因在 毕 赤 酵 母 中表
达进行 了研究 ， 发现其发酵的重组木聚糖酶最适反 应温 度为 ６ Ｃ，Ｈ作 用范 围 为 ３ ８ ，Ｈ 为 ０。 ｐ ． ．ｐ ０— ０ ６ ． ０时，酶活达到最高。该重组木聚糖酶稳定性很 好， ５ ， ｉ后仍保留 ９％的活力。 ０℃ ３ ｍｎ ０ ４ Ｒ ａｇ ｋ ｕｎｌ 等对一株重组毕赤酵母进行研究 ， ｅ 发
３１ 菌 ．细
Ａ ｐ ｒｉｕ ｅ ｄ ｓ ｓ ｅｇ ｌｓｏ ｔ ｕ ｌ ｆ ｉ ＭＴＣ ４ ９ Ｃ ８ ８
Ｐｅ ｉｉ ｍ ａ ｅｃ ｎ ０ ０ ｎｃｍｕ ｃｎ ｓｅ ｓ１ －１ ｃ
固态发 酵 ２５ ｕ ｇ干物质 ） ３０ ／（
固态发酵 １００ ／（ ４０ Ｕ ｇ干物质 ）
系， 其中包括几个能降解木聚糖支链 的辅助酶。在 真菌发酵木聚糖酶方面 ， 霉菌和毕赤酵母应用最为
广泛。
３． ． １霉菌。霉菌具有许多表达木聚糖酶的基 ２ 因， 产酶水平高于酵母菌和细菌 ， 在木聚糖酶的发 酵方面应用最为广泛 。 目前用于表达木聚糖酶的霉
菌主要有黑 曲霉 （ ｓｅ ｉｕ ｎ ｅ）青霉菌 （ｅｉ Ａｐｒ ｌ ｓ ｉ ｒ、 ｇｌ ｇ Ｐｎ — ｃｌｍ ｃｎｓｅｓ、伯克霍尔德 氏菌 （ ｕｋｌ ｅ ａ ｉｕ ｅ ｎ） ｌ ｉ ａ ｃ Ｂ ｒｈ ｄｆ ｏｉ
现 其表 达 的 重组 木 聚糖 酶 最适 反 应 温度 为 ５ Ｃ， ５ｃ
固 态发 酵
液 态深 层 发 酵
７ ８ ｇ 千 物 质 ） ０ ７Ｕ／（
３ ９ ．５ ｍＬ １４ ２ Ｕ／
固态发 酵
液 态 深层 发 酵 液 态深 层 发 酵
８ ６ ｇ 干 物 质 ） ９ ４Ｕ／（
２２ ．Ｕ／ １２ ｍＬ ５ １８ ｍＬ ２ Ｕ／
３２真 菌 ．
比原木聚糖酶提高 了 ５℃，Ｈ作用范 围为 ３ ～ ｐ ． ６ ６ ， ． 并且在 ｐ ５ Ｈ５时具有最高酶活 （０ ７ ／ ｇ ， ８ ０ ｍ ）相 Ｕ 对部分商业酶， 该酶对米糠 和大豆粉纤维的体外消 化率分别提高 １ 和 ２ 倍。 ． ８ ． ４
通常细菌可产生两种木聚糖酶 ， 即低分子量的碱性
・
２ ・ ７
广东饲料 第 ２ 卷第 １ 期 Ｏ ０
２１ 年 １ 月 ０１ ０
表 ２ 近年霉菌木聚糖酶的研 究 菌株
Ａｓｅｇｌ ｉｅ ｐ ｒｉｕｓ ｇ ｒＸＹ一１ ｌ ｎ Ａｓ ｒｉＵ ｉｅ ＢＰ３ ６ ｐｅｇｌ Ｓ ｇｒＬ ２ ｌ ｎ Ａｓ ｒｉＵ ｉｅ Ｓ ｐｅｇＵ Ｓ ｇｒＳ ７ ｎ Ａｓｅｇｌ ｓｔｒｅ ｓ ＴＣＣ ６ ｐ ｒｉｕ ｅｒｕ ｌ Ｍ ８ ６１
固态发酵 １８５ ／（－ ８９ ｇ －￣ Ｕ Ｔ ）
Ｐｅ ｉｉｉｍ ａ ｅｃ ｎ ｎｃｌｕ ｃｎ ｓｅ ｓ ｌ Ｔｈ ｒ ｎ ｃ ｓａ ｕ ｉ ｏｕ ９ ｅｍｏ ｙ ｅ ｎ ｇｎ ｓｓ１ ５ ｌ Ｔｒｃ ｏ ｅｍａｈｒｉｎ ｍ Ｒ一２ ｉｈ ｄ ｒ ａｚａ ｕ ＫＳ Ｂｕｋ ｏｄ ｒａ叩 ． ｒｈ ｉｅｉ ＤＭ ＡＸ
以来 ， 已有 １０ ５ 多种来 自真菌和细菌 的木聚糖酶基
因被克 隆并 在大 肠杆 菌 中表达 。 我 国在木 聚糖酶方 面 的研 究起 步较 晚 ，但发 展
生物中分离 出许多不 同性质的木聚糖酶。 按照其氨
基酸序列的同源性 ， 木聚糖酶被归人多糖代谢酶类 的第 １ 、１ ０ １ 组。这两组木聚糖酶在作用方式 、 分子 量 、碱性和酸性氨基酸的比例等方面均有较大差 别。 根据酶的理化特性 ， 可分为两大类 ， 即分子量小 于 ３ Ｄ的木聚糖酶和分 子量大 于 ３ Ｄ的木聚 ０ ｋ ０ｋ 糖酶。 前者通常为碱性蛋白， 后者通常为酸 ｌ蛋 白。 生
固态发酵 ２３ ／（ ３５ ｇ干物质） Ｕ
固态发酵 １６ Ｕ ｍ ４ ／ Ｌ Ｉ
固态发酵 ５０ ｇ干物质） ６０ （ Ｕ／
大多数细菌属于体温型微生物 ， 适宜生长温度
３ ． 毕 赤酵 母 。毕赤 酵 母 （ｉ ｉ ｐｓ ｒ ） ．２ ２ Ｐｃ ａ ａｔ ｉ 能 ｈ ｏｓ
ｓ．、 ｐ）嗜热拟青酶（ａｃｏ ｙｅ ｔ ｍ ｐ ｉ ）里氏木 Ｐｅｉｍ ｃｓｈ ｏｈａ 、 ｌ ｅ ｌ
霉 （ｒ ｈｄｒ ｅｅ）绿 色 木霉 （ｒ ｈｄｒ ｉ— Ｔｉ ｏｅｍａｅｓｉ、 ｃ ｒ Ｔｉ ｏｅｍａ ｒ ｃ ｖｉ ｄｓ等 。近几 年 的研究 成果 见表 ２ ｅ） 。
木聚糖酶是一组 可将木聚糖降解成低聚糖和 木糖 的复合酶系。 一个木聚糖分子的完全酶解需要 酶系统 中不 同组分之间的协 同作用 ， 其中作用于主 链的酶有两种 ： — ， ／ １ 一内切木聚糖酶和 ／ ３ ４ ３ 一木糖
研究热点等方面进行了综述。
１木 聚糖 酶 的研究 近况
苷酶。 一般而言， 前者从主链 内部作用于木糖苷键 ，
国 外 对 木 聚 糖 酶 的 研 究 开 较 早 。 １５ ９ ５年 ，
Ｓｒ ｓｎ ｏｅ ｅ 就对动 物瘤 胃和土壤 中的木 聚糖酶进 行 ｎ 了研究。１９ 年 ， ９ ２ 国外就已实现了木聚糖酶的工业
化生 产 。目前 国际上研 究工作 主要集 中在 对微 生物 木 聚糖 酶 的诱 导 与 调节 机理 研究 ，以及 酶 的提 纯 、 鉴定 方 法 、 木聚 糖酶 基 因分 子 的克 隆和 表达 等 。 自 上世 纪 七 十 年代 末 开 展 木 聚 糖 酶 基 因 的研 究 工 作
在 ３ ４ ５ ０℃左右 ， 比一般真菌 （０～ ５℃ ） ２ ２ 要高 ， 所 以在细菌中更易于筛选到耐热性能好 的产酶菌
株。 并且 ， 菌属 于原核 生物 ， 细胞结 构及 基 因重 细 其
以甲醇为唯一碳源和能源生长 ，细胞 中醇氧化酶 （ Ｏ ） 甲醇利用途径中的第一个酶 ， Ａ Ｘ是 它催化甲醇
迅速。 上世纪八十年代初期 ， 中国科学院微生物所在 张树政院Leabharlann 的带领下 ，开始了我国对木聚糖酶的早
【 收稿 日￣］０ ０ — ５ ２ １ － ９ ０ １ 【 作者简介】 周平发（９ ５ ） 男， １ ８一 ， 江西 临川人 ， 士 ， 硕 工程 师 ， 主要从 事饲用酶制剂生物工程发 酵的应 用研 究。
由于木聚糖酶的应用价值广泛 ， 越来越多的研 究者对它进行广泛而深入的研究。 本文从木聚糖酶
的研 究 近况 、 物 学特 性 、 生 生产 菌种 、 酵 工艺 以及 发
化性质研究方面，部分课题 已涉及木聚糖酶的分子 生物学研究 、 木聚糖酶基因克隆、 表达和重组。
２木 聚糖 酶 的生物 学特 性
氧化成 甲醛和过 氧化 氢 ， 该酶 由 Ａ Ｘ１ Ａ Ｘ Ｏ 和 Ｏ ２两 个 基 因编 码 。毕 赤 酵母 发 酵 过程 一 般分 为 两 个 时 期， 首先 是菌体 生长 期 ， 主要 以甘油 为碳 源 ， 大量 获
组简单 ， 易于利用基因工程及诱变育种筛选出高产 菌株。 常用于表达木聚糖酶 的细菌主要有杆菌和放 线菌， 中大肠杆菌被用作基因工程宿主菌 。近年 其 来部分研究成果见表 ｌ 。
酶。 木聚糖酶在饲料、 品、 食 造纸 、 纺织 、 医药及能源 等领域有着广泛 的应用 。作为饲用酶制剂 ， 木聚糖
“ 九五” 间， 期 山东大学微生物技术 国家重点实验室 曲音波教授等开展 了木聚糖酶在造纸方面的应用研 究 ，从碱性假单胞菌 ｓ． ６２ ｐＧ — 分离出两种木聚糖酶 Ｘｎ ｙＡ和 Ｘ ｎ 。目前 ， 国对木聚糖酶 的研 究大多停 ｙＢ 我