木聚糖及木聚糖酶介绍及实际生产中存在的问题
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木聚糖酶综述摘要:木聚糖酶是半纤维素的主要一种,它是由β-D-吡喃型木糖单元通过1-4糖苷相连的直链高聚物。
分解木聚糖的最主要的酶为β-D-1,4内切木聚糖酶。
近十年来,木聚糖酶在饲料、食品、制浆造纸工业中显示了广阔的应用前景。
本文重点论述了木聚糖的结构、木聚糖酶的特性及其生产和应用。
关键词:木聚糖酶结构分类研究进展生产应用正文:1、引言木聚糖酶是半纤维素的主要一种,是除纤维素之外自然界中最为丰富的多糖,也是自然界中最为丰富的可再生资源之一。
它是由β-D-吡喃型木糖单元通过1-4糖苷相连的直链高聚物。
木聚糖的完全降解需要木聚糖水解酶系中各种酶相互之间协同完成,其中木聚糖酶是最关键的水解酶。
2、木聚糖酶的结构在分子水平上,木聚糖酶由功能结构域或非功能结构域和连接区组成,功能结构域又可分为催化结构域和纤维素结合结构域(CBD)。
CBD对催化功能虽然不是必需的,但它们可以调节酶对可溶性和不溶性纤维素底物的特殊活力。
通常木聚糖酶仅有一个催化结构域,根据对双功能酶酶活力测定和差示扫描热量测定显示,蛋白质的CBD和催化结构域是分别折叠的。
连接区连接在催化结构域和CBD 之间,此序列的长度变化很大,一般为6~59个氨基酸,富含脯氨酸或带羟基的氨基酸或两者都有。
连接区使蛋白质的结构有了一定的柔韧性。
3、木聚糖酶的分类木聚糖酶属于水解酶类,是一类可以将木聚糖降解成低聚木糖或木糖的复合酶系,包括多种内切酶和外切酶。
由于不同来源的木聚糖主链的聚合度有所不同,且其支链残基的种类、数量、长度及其在主链上结合位点的不同,要彻底降解木聚糖需要多种酶的共同参与和协同[7],主要包括以下几种类型的酶:1、内切β-1,4-D-木聚糖酶,简称木聚糖酶,作用于木聚糖主链的糖苷键,主要生成木二糖和木三糖等寡糖,很少生成木糖。
2、β-D-木糖苷酶,作用于寡聚木糖的还原端,并释放出木糖。
3、α-L-呋喃阿拉伯糖苷酶,分为两种类型,一种是外切型的α-L-呋喃阿拉伯糖苷酶;另一种是内切-1,5-α-L-阿拉伯聚糖酶。
木聚糖酶市场调查报告1. 引言本报告旨在对木聚糖酶市场进行全面的调查与分析。
木聚糖酶是一种生物催化剂,具有广泛的应用领域。
本报告将从市场规模、市场趋势、竞争状况和前景等方面对木聚糖酶市场进行深入剖析。
2. 市场规模根据我们的调查数据,木聚糖酶市场在过去几年呈现出稳步增长的态势。
预计在未来几年内,市场规模将继续扩大。
这主要得益于木聚糖酶广泛应用于农业、食品工业、生物医药等领域。
3. 市场趋势木聚糖酶市场存在一些明显的趋势和动态。
首先,随着生物技术的不断发展,木聚糖酶的生产成本逐渐降低,进一步促进了市场的增长。
其次,消费者对环保产品的需求日益增长,木聚糖酶作为一种环保的生物催化剂受到了更多关注。
此外,木聚糖酶在农业领域的应用前景巨大,预计在未来几年内将成为市场的主要增长点。
4. 竞争状况木聚糖酶市场存在激烈的竞争,主要来自国内外的生物技术公司。
这些公司通过不断创新、降低成本和提高产品质量来争夺市场份额。
目前市场上的主要竞争者有公司A、公司B和公司C等。
这些公司在产品研发、销售渠道和品牌建设等方面都有独特的优势。
5. 市场前景基于对木聚糖酶市场的调查与分析,我们认为木聚糖酶市场具有广阔的前景。
随着全球环保意识的提高和生物技术的发展,木聚糖酶在农业、食品工业和生物医药等领域的应用前景将不断增长。
我们建议相关企业加大技术研发投入,提高产品质量,并积极拓展市场,以获取更多的市场份额。
6. 结论本报告对木聚糖酶市场进行了全面的调查与分析。
通过分析市场规模、市场趋势、竞争状况和前景等方面的数据,我们认为木聚糖酶市场具有巨大的潜力和发展机会。
相关企业应该抓住市场机遇,不断提升技术水平和产品质量,积极拓展市场份额,以获取更大的商业利益。
以上为木聚糖酶市场调查报告,只是根据我们的调查数据和分析结果得出的结论,提供给相关企业参考。
木聚糖酶生产及酶学性质的研究一、本文概述木聚糖酶是一类能够水解木聚糖及其相关多糖的酶类,广泛存在于自然界中,尤其是在植物、微生物和动物体内。
由于其在生物质转化、食品加工、饲料工业以及医药等领域的重要应用价值,木聚糖酶的研究与生产日益受到关注。
本文旨在全面综述木聚糖酶的生产方法、纯化技术以及酶学性质的研究进展,以期为木聚糖酶的进一步研究和应用提供理论支持和实践指导。
本文将对木聚糖酶的生产方法进行详细阐述。
这包括从天然来源中提取木聚糖酶,以及通过微生物发酵、基因工程等生物技术手段生产木聚糖酶。
在此基础上,还将探讨不同生产方法的优缺点,以及影响木聚糖酶产量的关键因素。
本文将关注木聚糖酶的纯化技术。
纯化是获得高质量、高活性木聚糖酶的关键步骤,本文将介绍常见的纯化方法,如硫酸铵沉淀、离子交换层析、凝胶过滤层析等,并分析各方法的优缺点及适用范围。
本文将重点研究木聚糖酶的酶学性质。
这包括木聚糖酶的分子量、最适pH值、最适温度、动力学参数等基本性质,以及酶的稳定性、抑制剂和激活剂等影响因素。
通过对这些酶学性质的研究,可以更深入地了解木聚糖酶的作用机制和催化性能,为其在各个领域的应用提供理论依据。
本文旨在通过系统研究木聚糖酶的生产及酶学性质,为木聚糖酶的进一步研究和应用提供全面、深入的理论支持和实践指导。
二、木聚糖酶的生产方法木聚糖酶作为一种重要的工业酶,其生产方法主要包括微生物发酵法、化学合成法和基因工程法。
其中,微生物发酵法因其产量高、成本低、条件温和且易于工业化生产等优点,成为目前木聚糖酶生产的主要方法。
微生物发酵法生产木聚糖酶主要利用能够产生木聚糖酶的微生物,如真菌、细菌和放线菌等,通过优化培养基成分、发酵条件和菌种选育等手段,提高木聚糖酶的产量和活性。
目前,黑曲霉、米曲霉和里氏木霉等真菌是木聚糖酶的主要生产菌种。
在发酵过程中,碳源、氮源、无机盐和生长因子等营养成分对木聚糖酶的产量和活性具有重要影响。
常用的碳源包括木聚糖、葡萄糖、果糖等,氮源则包括蛋白胨、酵母粉、豆饼粉等。
科技成果——微生物木聚糖酶生产菌株和木聚糖酶生产一、项目简介:木质纤维素资源是地球上最丰富的可再生资源,我国每年仅农作物秸秆就可达7亿吨,其他丰富而廉价的自然资源包括农业废弃物,如麦草、玉米秸秆、玉米芯、大豆渣、甘蔗渣等;以及工业废弃物,如制浆和造纸厂的纤维渣、锯末等和林业废弃物,城市废弃物等。
木质纤维素主要包括纤维素,半纤维素和木质素,其中木聚糖是主要的半纤维素成分,占植物细胞干重35%,是一种丰富的生物质资源,是自然界中除纤维素之外含量最丰富的多糖。
然而自然界中很大一部分木聚糖未被有效利用,造成很大的资源浪费。
目前工业上降解木聚糖的方法有酸法,碱法和酶法,但前两者的水解产物中含有较多有毒物质,不利于进一步发酵生产。
因此,利用木聚糖酶水解木聚糖是目前最可行有效的方法。
降解木聚糖需要多种酶,主要有木聚糖酶、木糖苷酶、α-葡萄糖醛酸酶、乙酰木聚糖酶,糖酯酶、阿拉伯糖酶、阿魏酸酯酶、p-香豆酸酯酶等,其中木聚糖酶是一种内切糖苷酶,负责木聚糖主链骨架的降解,是木聚糖降解酶系中最关键的酶,也是当前木聚糖酶研究的热点。
木聚糖酶在纸浆造纸,食品,饲料,和生物能源生产等方面有重要应用。
获得高效生产木聚糖酶的生产菌株对于高效生物转化木质纤维素资源具有重要意义。
本课题组对不同来源的土壤样品进行纤维素降解酶筛选过程中,获得了两株微生物木聚糖酶生产菌株,分别为一株放线菌和一株绿色木霉菌,木聚糖酶酶活分别达到17IU/ml和68IU/ml,同时两株菌种的纤维素酶酶活也较高,具有较好的开发前景。
图木聚糖酶生产菌株M8(上)和M20(下)二、知识产权情况:木聚糖酶生产菌株M8和M20目前正在申请专利,具有独立知识产权,已掌握菌种遗传育种方法,酶活立检测,液体深层发酵等全套技术。
三、应用范围:可应用于纸浆造纸,食品加工(面包烘烤,果汁生产),饲料加工,和生物能源生产等多个领域。
四、提供技术的程度和合作方式:提供全套成熟技术,一次性全部转让或部分转让,或采取技术入股等多种合作形式。
木聚糖及木聚糖酶介绍及实际生产中存在的问题
作者:董亚维添加日期:2011-08-18 18:33:26 浏览:258次目前,饲料资源的短缺制约着我国畜牧业的发展,尤其是主要能量饲料玉米短缺所导致的一系列问题不容忽视。
因此,开发其它非常规饲料资源作为能量饲料对于我国饲料工业发展,尤其是饲料企业的生存具有积极的意义。
我国是小麦、大麦等麦类作物的盛产国。
在某些季节里,麦类作物的价格低于玉米,其常规营养成分含量相对于玉米也有一定的优势。
所以,开发麦类作物取代部分玉米作为能量饲料是非常必要的。
然而大量试验报道,麦类作物中含有的非淀粉多糖(NSP)具有影响动物消化吸收、阻滞养分消化代谢的作用,成为麦类作物作为能量饲料利用的瓶颈。
常见的非淀粉多糖包括以下几种:纤维素和半纤维素聚合物(如木聚糖、β-葡聚糖、苷露糖等)和果胶多糖。
目前,消除非淀粉多糖抗营养作用的主要方法是,在麦类作物中添加非淀粉多糖酶(NSP酶)。
本文就木聚糖的抗营养机理和木聚糖酶的添加效果做一简要概述。
1. 木聚糖
1.1 木聚糖的分布和物理结构
木聚糖是半纤维素的一种,是饲料作物中含有的一类粘性非淀粉多糖,主要存在于小麦、黑麦和黑小麦中,以黑麦中含量最高。
非淀粉多糖可分为可溶性和不溶性两种。
小麦、大麦等作物中的木聚糖主要是水溶性的,而玉米、高梁中的木聚糖大部分是不溶于水的。
木聚糖是由D-木糖主链(以β-1,4键相连)和L-阿拉伯糖分枝(α-1,2和α-1,3相连)所组成的聚合物,由于它是由阿拉伯糖和木糖两种单糖聚合而成,因此也称阿拉伯木聚糖或戊聚糖。
1.2麦类作物中木聚糖的含量
从总木聚糖含量来看,黑麦中含量最高,其次是燕麦、小黑麦、小麦和大麦;而从水溶性木聚糖含量来看,黑麦、小黑麦和小麦中的含量高于大麦和燕麦。
作物中木聚糖的含量除了受作物品种差异的因素影响以外,相同品种中品系的不同也会影响木聚糖的含量。
M.D.Fleurg试验测定,无壳大麦、六棱大麦和二棱大麦中的总木聚糖含量分别为4.07%、6.12%和5.61%,而水溶性木聚糖含量分别为0.58%、0.63%和0.52%。
当然,环境温湿度的变化也会影响麦类作物中木聚糖的含量,有学者发现,干燥地区生长的大麦和燕麦比潮湿地区的木聚糖含量高。
1.3木聚糖抗营养机理
水溶性木聚糖具有营养稀释作用,有抗营养特性。
对动物健康有多方面影响。
Fengler(1988)指出,水溶性NSP可以在动物肠道形成高粘性物质,延缓营养物质与消化液的混和速度。
阻滞营养物质向肠道粘膜表面绒毛的扩散(Ikegami,1990)。
使食糜内各组分混合不均,从而减慢食糜通过消化道的速度和养分的扩散速度,以至于造成肠粘膜不动水层加厚,导致营养物质在肠道内的积累,并且代偿性地增加内源性蛋白质、水分、矿物质的分泌,降低营养物质在动物体内的蓄积,影响动物的生产性能。
木聚糖由于阻碍养分的吸收,造成营养物质在胃中的大量蓄积,食糜通过消化道的速度降低,从而减小菌群的移动速度,使细菌得以在小肠上段大量定居下来。
富含养分的食糜是细菌尤其是致病菌处于
温暖湿润肠道环境中的良好培养基。
细菌的大量增殖会导致许多酸性物质产生,还会改变肠道PH值环境,从而影响消化酶发挥最佳效应。
细菌数量增多会竞争性地吸收大量营养物质,降低物质的利用率,同时也使动物腹泻的频率增加(冯涛,2003)。
此外,木聚糖可直接与肠道胰蛋白酶、脂肪酶结合,从而降低内源性消化酶在动物肠道内的活性。
2木聚糖酶
2.1木聚糖酶的结构及理化性质
木聚糖酶是木聚糖的专一降解酶,可将木聚糖分解为木寡糖。
木聚糖酶属于水解酶类,包括内切木聚糖酶、外切木聚糖酶和木糖苷酶三种。
木聚糖酶是具有四级结构的大分子活性蛋白。
在PH2.5~12范围内能保持85%的酶活,其最适温度50~55℃,60℃是酶活性保持在80%,以后随温度升高而降低。
2.2木聚糖酶生产工艺
木聚糖的生产主要依靠真菌、细菌等微生物发酵生产。
一般来说,细菌能生产两种木聚糖,分别是高分子量酸性木聚糖酶和低分子量碱性木聚糖酶。
真菌则大部分只能产低分子量碱性木聚糖酶。
目前条件下,真菌木聚糖酶活力高于细菌木聚糖。
2.3木聚糖酶的作用机理
添加木聚糖酶可以缓解动物因食用过量麦类作物而造成的肠道内容物粘度过高的症状。
此外,日粮中添加木聚糖酶可以促进畜禽的生长,提高内源性消化酶活性和饲料转化率,破坏植物细胞壁从而促进养分消化吸收,改善肠道形态结构,减少肠道微生物数量,降低畜禽发病率。
2.4木聚糖酶在实际应用中亟待解决的问题
2.4.1 由于不同作物之间木聚糖含量不同,因此有必要测定作物中其准确的含量,从而确定动物日粮中木聚糖酶的适宜添加量。
2.4.2 由于木聚糖酶可以清除部分抗营养因子的抗营养作用,因此它促进了非常规能量饲料在养禽业中的应用。
然而,在非常规能量饲料中木聚糖酶的适宜添加比例仍需要进一步研究。
进一步确定非常规能量饲料可以替代的常规能量饲料(玉米)的最适比例,为非常规能量饲料的大规模应用提供依据。
2.4.3 木聚糖酶使用效果的优劣主要受活性的影响。
而影响木聚糖酶活性的因素却很多。
例如PH值、温度。
由于酶制剂主要在肠道内发挥作用,而动物的肠道内的PH值和温度一般接近于6.0和40℃。
因此在生产木聚糖酶时,有必要使木聚糖酶最适PH值和最适温度接近于动物肠道内环境,这样才能最大程度发挥木聚糖酶的活性。
2.4.4 通过基因克隆、转移和分子杂交等生物技术进一步提高木聚糖酶稳定性,运用蛋白质工程技术增强其抗逆性,也是木聚糖酶生产和处理过程中今后研究的热点问题。
2.4.5 对酶原菌株进行筛选和改造,培养高产菌株并使用廉价原料,以生产高效、高活性、高稳定性、低成本的木聚糖酶,从而进一步扩大其商品化应用。
3结语
通过对木聚糖和木聚糖酶的不断研究和认识,把已有的研究成果推广到实际应用当中去,以解决用麦类作物作为能量饲料在生产中遇到的问题。
有理由相信,木聚糖酶在饲料工业中的应用,对于开辟新的饲料资源会有很大的帮助。
展望二十一世纪,酶制剂在我国饲料工业研究和应用有着广阔的前景。