碱性木聚糖酶研究进展*

木聚糖是一种在自然界中含量仅次于纤维素的丰富的可再生资源,木聚糖酶是一类可以将木聚糖水解成单糖和寡糖的酶,利用木聚糖酶将木聚糖分解后的产物被广泛应用于食品、造纸以及纺织等行业。木聚糖酶按其对酸碱环境的耐受能力分为碱性木聚糖酶、中性木聚糖酶和酸性木聚糖酶,其中碱性木聚糖酶适合应用于造纸工业中,尤其在造纸的制浆、促进漂白及废纸脱墨等多种工艺中,可以显著提高纸张质量,有效降低氯气排放量,从而减少对环境的污染。随着生物技术的进步,利用基因工程技术可以对碱性木聚糖酶进行分子改造,以提高其耐碱、耐热能力,扩大其在工业应用中的条件范围。介绍碱性木聚糖酶在分子改造方面的研究进展以及其在造纸漂白和制浆、废纸脱墨中的应用。     

Bacillus pumilus WL-11木聚糖酶A的纯化、鉴定及其底物降解方式

对一株Bacilluspumilus WL_11木聚糖酶的纯化、酶学性质及其底物降解模式进行了研究。经过硫酸铵盐析、CM_Sephadex及SephadexG_75层析分离纯化,获得一种纯化的WL_11木聚糖酶A ,其分子量为26.0kD ,pI值9.5 ,以燕麦木聚糖为底物时的表观Km 值为16.6mg mL ,Vmax值为12.63μmol (min·mg)。木聚糖酶A的pH稳定范围为6 0至10 4 ,最适作用pH范围则在7.2至8.0之间,是耐碱性木聚糖酶;最适作用温度为45℃～55℃,在37℃、45℃以下时该酶热稳定性均较好;50℃保温时,该酶活力的半衰期大约为2h ,在超过50℃的环境下,该酶的热稳定较差,55℃和60℃时的酶活半衰期分别为35min和15min。WL_11木聚糖酶A对来源于燕麦、桦木和榉木的可溶性木聚糖的酶解结果发现,木聚糖酶A对几种不同来源的木聚糖的降解过程并不一致。采用HPLC法分析上述底物的降解产物生成过程发现木聚糖酶A为内切型木聚糖酶,不同底物的降解产物中都无单糖的积累,且三糖的积累量都较高;与禾本科的燕麦木聚糖底物降解不同的是,木聚糖酶A对硬木木聚糖降解形成的五糖的继续降解能力较强。采用TLC法分析了WL-11粗木聚糖酶降解燕麦木聚糖的过程,结果表明燕麦木聚糖能够被WL-11粗木聚糖酶降解生成系列木寡糖,未检出木糖,这说明WL-11主要合成内切型木聚糖酶A,同时发酵液中不含木糖苷酶,适合用来酶法制备低聚木糖。     

Bacillus pumilus WL-11木聚糖酶A的纯化、鉴定及其底物降解方式

对一株BacilluspumilusWL_11木聚糖酶的纯化、酶学性质及其底物降解模式进行了研究。经过硫酸铵盐析、CM_Sephadex及SephadexG_75层析分离纯化,获得一种纯化的WL_11木聚糖酶A ,其分子量为2 6 0kD ,pI值9 5 ,以燕麦木聚糖为底物时的表观Km 值为16 6mg mL ,Vmax值为12 6 3μmol (min·mg)。木聚糖酶A的pH稳定范围为6 0至10 4 ,最适作用pH范围则在7 2至8 0之间,是耐碱性木聚糖酶;最适作用温度为4 5℃～5 5℃,在37℃、4 5℃以下时该酶热稳定性均较好;5 0℃保温时,该酶活力的半衰期大约为2h ,在超过5 0℃的环境下,该酶的热稳定较差,5 5℃和6 0℃时的酶活半衰期分别为35min和15min。WL_11木聚糖酶A对来源于燕麦、桦木和榉木的可溶性木聚糖的酶解结果发现,木聚糖酶A对几种不同来源的木聚糖的降解过程并不一致。采用HPLC法分析上述底物的降解产物生成过程发现木聚糖酶A为内切型木聚糖酶,不同底物的降解产物中都无单糖的积累,且三糖的积累量都较高;与禾本科的燕麦木聚糖底物降解不同的是,木聚糖酶A对硬木木聚糖降解形成的五糖的继续降解能力较强。采用TLC法分析了WL_11粗木聚糖酶降解燕麦木聚糖的过程,结果表明燕麦木聚糖能够被WL_11粗木聚糖酶降解生成系列木寡糖,未检出木糖,这说明WL_11主要合成内切型木聚     

微生物木聚糖酶的研究进展及其在食品领域的应用

木聚糖是半纤维素的主要组成成分,也是自然界第二丰富的可再生资源。木聚糖的结构稳定、组成复杂,很难在自然条件下自我降解,只有通过多种酶组成的木聚糖酶系的协同作用才可以更好地水解木聚糖或含有木聚糖的底物。木聚糖酶系主要由微生物产生,不同来源的木聚糖酶的性质存在较大差异。介绍了木聚糖水解酶系的组成和作用机理,木聚糖酶的分类和酶学性质,并对木聚糖酶在食品领域的应用进行了综述。     

嗜极性木聚糖酶

木聚糖酶内切水解木聚糖主链的1,4-β-D-糖苷键,木聚糖是植物细胞壁中一种主要的多糖。自然界中木聚糖是多种糖类的复合体,这就使得木聚糖酶呈现多态性和多域性,由此需将繁多的木聚糖酶进行归类。木聚糖酶的催化反应属于双置换机制。在已研究的真菌或细菌性木聚糖酶中,大多数在温和的条件下表现出最佳活性,但有很多在极端环境下生长的生物体,为了适应极端环境而产生嗜极性的酶,其中嗜酸的、嗜碱的、嗜热的木聚糖酶,现在已有广泛的研究。对嗜极性木聚糖酶的研究进展作了论述。     

糖化过程中阿拉伯木聚糖溶解及内切木聚糖酶随机进攻预测模型的建立

建立了糖化过程中阿拉伯木聚糖溶解及内切木聚糖酶随机进攻的预测模型,希望通过此模型能预测在不同初始条件和参数设置下糖化过程中阿拉伯木聚糖的浓度,以减少其在酿造过程中的负面作用。结果显示,此模型预测麦汁中阿拉伯木聚糖浓度的误差在-9.5%到+13.6%之间。工业验证模型的误差要大于实验室条件下的误差,分别为16.8%和17.9%。仿真结果表明,麦汁中阿拉伯木聚糖的浓度随糖化初始温度的升高而增加,而延长糖化初始时间能降低阿拉伯木聚糖的含量。并且麦芽中内切木聚糖酶活对麦汁中阿拉伯木聚糖的浓度的影响要远远小于麦芽中阿拉伯木聚糖的初始值。     

微生物木聚糖酶及其应用

木聚糖酶(Xylanase)[EC 3.2.1.8]是木聚糖降解酶系中最关键的酶,它在食品、饲料、造纸等行业有着广泛的应用前景,已成为现代酶学研究的热点。该文简要介绍了微生物木聚糖酶的特点及其在工业领域的应用情况。     

嗜碱细菌Cellulomonas bogoriensis 69B4T木聚糖酶的表达纯化及性质研究

【目的】对嗜碱细菌Cellulomonas bogoriensis 69B4~T产碱性木聚糖酶进行研究,克隆来源于该菌株的木聚糖酶基因,并对其进行异源表达、纯化及酶学性质的表征,为后续研究碱性木聚糖酶的耐碱机制及应用奠定基础。【方法】采用单因素分析法对菌株产碱性木聚糖酶情况进行研究;通过基因组分析,锚定5个内切木聚糖酶基因,利用同源扩增的方法进行克隆,并在大肠杆菌中重组表达,利用亲和层析对重组酶进行纯化,以木聚糖为底物表征木聚糖酶的酶学性质。【结果】来源于C. bogoriensis 69B4~T的5种木聚糖酶Xyn370、Xyn393、Xyn425、Xyn466和Xyn486均在大肠杆菌内实现了异源表达,并经亲和层析获得纯酶组分,其最适反应温度分别为60、50、40、40、60°C,在50°C范围内保温2h,残余酶活均在90%以上;最适反应p H分别为7.0、8.0、8.0、8.0、9.0,在p H5.0–9.0时具有较好的稳定性;5种重组木聚糖酶对部分金属离子和高浓度盐表现出较好的耐受性,对榉木木聚糖的酶活性最高,均为内切型木聚糖酶。【结论】本研究表达纯化的5种重组木聚糖酶具有耐盐碱的优良特性,且对温度、某些金属离子和化学试剂耐受,为研究木聚糖酶的耐碱机制及工业应用提供了酶源。     

牦牛源木聚糖酶产生菌的筛选和鉴定

目的以牦牛粪便为样本,筛选并鉴定产木聚糖酶菌株。方法利用碱提取法从玉米芯中提取木聚糖,以自制木聚糖为唯一碳源,从牦牛牛粪中筛选产木聚糖酶细菌,利用16S rDNA基因序列分析鉴定菌种,3,5-二硝基水杨酸法(DNS)测定其产酶能力并分析所产酶的酶学特性。结果筛选获得牦牛源产木聚糖酶类芽胞杆菌,所产木聚糖酶的最适反应条件为50℃、pH 8.0,在pH值为7.0或8.0以及温度50℃条件下,表现出较好的稳定性,Mn~(2+)对酶活力具有显著抑制作用,该菌最佳发酵时间为12 h,酶活最高达到1.2 U/mL。结论该菌所产木聚糖酶能够针对性地降解玉米芯木聚糖,在畜牧业和工业上有一定的应用价值。     

短小芽孢杆菌A-30耐碱性木聚糖酶的纯化及性质研究

木聚糖广泛存在于自然界 ,通常占高等植物干重的 1 5%～ 30 % ,由木糖经β- 1 ,4-糖苷键连接起来形成主链 ,并由阿拉伯糖、乙酰基甘露糖、葡萄糖醛酸等复杂侧链共同组成 .在众多可降解木聚糖的酶中 ,β-内切木聚糖酶 ( E.C3.2 .1 .8,β- 1 ,4- xylanxylanohydrolase)起主要作用 .在纺织、制浆造纸、饲料及食品等工业中具有潜在的应用价值 .近年来 ,欧美等国已将其应用在造纸制浆工业 ,降低了漂白时氯的用量 ,改善了纸张性能 ,并且减少了环境污染 .对木聚糖酶的研究成为生物技术领域研究的热点之一 .国内外对来源于不同菌种的木聚糖酶的分离…