木聚糖酶降解木聚糖的酶

木聚糖酶（xylan）是一种存在于植物细胞壁中的异质多糖，约占植物细胞干重的15%~35%，是植物半纤维素（hemicellose）的主要成分。 大多数木聚糖是一种结构复杂的、具有高度分枝的异质多糖，含有许多不同的取代基。 木聚糖的生物降解也因此需要一个复杂的酶系统，通过其中各种组分的相互协同作用来降解木聚糖。 因此，木聚糖酶是一组酶，而非一种酶。

中文名

木聚糖酶

别名

内1，4-β-木聚糖酶

英文名

Pentopan Mono

简介

木聚糖酶可从动物、植物和微生物中获得，目前木聚糖酶的生产主要依靠真菌、细菌等微生物的发酵。 木聚糖酶水解木聚糖，是以随机方式作用于木聚糖主链，使之降解为低聚木糖及木糖。

木聚糖的催化机制主要为双替位机制(DoubledisplacemeChemicalbookntmechanism)，也有极少数的木聚糖酶执行单替位机制(Singledisplacementmechanism)。 木聚糖酶是一种可将木聚糖降解成低聚木糖和木糖的多组分复合酶系，在半纤维多聚糖资源的利用以及工业应用方面有巨大潜力。

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。 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。

来源

木聚糖的结构复杂，在主链上常常连有种类不一的支链。 因而要降解利用木聚糖，亦需要相应的各种酶的作用。 木聚糖酶广义上说是一种多聚复合酶，是能降解木聚糖的一类酶的总称。

它在自然界中来源极为广泛，存在于细菌、真菌、蜗牛、甲壳动物、反刍动物、海洋藻类、陆地植物组织等。 被报道的产木聚糖酶的微生物有木霉、曲霉、青霉、链霉菌、细菌等，其中被研究较多的是木霉、曲霉、细菌所产生的木聚糖酶，且不同来源的木聚糖酶它们的酶学性质也有所差异。

制备方法

聚糖酶的纯化技术与纯度是决定其生产成本及市场竞争力的重要因素。 在传统工艺中，微生物产木聚糖酶大部分是通过色谱法得到纯化。 虽然色谱法具有较高的分辨率，但多步纯化耗时、回收率低，不适合高纯度木聚糖酶的产业化生产

。 目前，研究者在研究基于双水相纯化技术(AqueousTwo-Phase，ATPS)的衍生技术、三相分离体系(Three-phasChemicalbookepartitioning，TPP)和扩张床吸附技术(Expandedbedadsorption，EBD)。

通过TPP纯化Aspergillusniger木聚糖酶，活性回收率达60%，纯化倍数达95倍。 用扩张床吸附技术纯化木聚糖酶，虽然最大只有21.8%的活性回收率和30倍纯化，但该技术有经济、省时、木聚糖酶发酵液不需沉淀澄清等优点。

应用领域

1、木聚糖酶在造纸中的应用制浆和造纸工业中常常用氯来进行漂白，将对环境造成一定的破坏。 而木材半纤维素主链中的两种基本成分是木聚糖和葡甘露聚糖，木聚糖酶能够水解木聚糖，它能增强纸浆纤维的多孔性，有利化学药品的渗透，从而提高木质素的提取率，用少量的氯来达到漂白效果。

2、木聚糖酶在饲料中的应用在谷物细胞壁中含有阿拉伯木聚糖等抗营养因子，从而会影响家禽对营养的吸收。 木聚糖酶伴随着葡聚糖酶、果胶酶、纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、植酸酶等运用于动物饲料中，这些酶能够破坏阿拉伯木聚糖等抗营养因子的完整性，从而减小原材料的粘度，促进动物对饲料营养物质的消化吸收。

3、木聚糖酶在食品工业中的应用木聚糖酶已广泛的被用在面包加工制作业上，木聚糖酶能作用于水不溶性的木聚糖主干，释放出水溶性的阿拉伯木聚糖，降低水不溶性木聚糖的分子量，提高面包的烘焙质量。 阿拉伯木聚糖的广泛水解所引起的水在面筋及淀粉的分配，使得面团更加柔软且更有粘性。 小麦中的木聚糖会影响面团的流变学特性和面制品的品质，而木聚糖酶能够有效的改变生面团的流变性质。 [1]

注意事项

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。

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。

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。

参考资料

1.木聚糖酶·Chemical Book

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