食品生物化学 木聚糖酶及其应用
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木聚糖酶及其在食品工业中的应用闵兆升;郭会明;顾承真;洪厚胜【摘要】木聚糖酶(Xylanase,EC.3.2.1.8)是指一类能够将半纤维素木聚糖降解成低聚木糖和少量木糖、阿拉伯糖的一组酶系的总称.目前,木聚糖酶在制浆造纸业中的应用最为广泛,尤其是在纸浆生物漂白方面显示出了巨大的应用价值,引起了同行各界的关注.同时,近几年,有研究者开始将木聚糖酶的应用研究转移到了食品加工生产上,以期木聚糖酶能够在食品工业上形成规模化应用,进而加速促进我国木聚糖酶产业化的成熟.文章主要对木聚糖酶的特性,以及其在面制品制作、功能性低聚木糖制备等食品工业中的研究应用进行了综述,分析了木聚糖酶在工业化生产应用过程中面临的问题,并对其应用前景进行了展望.【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2013(039)010【总页数】6页(P168-173)【关键词】木聚糖酶;食品添加剂;特性;烘焙;低聚木糖【作者】闵兆升;郭会明;顾承真;洪厚胜【作者单位】南京工业大学理学院,江苏南京,210009;南京工业大学理学院,江苏南京,210009;南京工业大学生物与制药工程学院,江苏南京,210009;南京工业大学生物与制药工程学院,江苏南京,210009 ;南京汇科生物工程设备有限公司,江苏南京,210009【正文语种】中文半纤维素是植物组织中含量仅次于纤维素的一种极其丰富的可再生资源,约占植物干重的三分之一左右。
与纤维素相比,半纤维素更容易被微生物降解利用。
其中木聚糖为半纤维素的重要组成成分,是一种复杂的多聚五碳糖。
木聚糖的分子结构变化范围比较大,这是由于木聚糖是由β-1,4-糖苷键与β-D-吡喃型木糖单元相连接构成主链,当其分支程度不同以及糖不同(戊糖和己糖)时,主链或侧链上就会带有多种不同的取代基,如图1所示[1]。
因此,木聚糖的彻底降解需要多种酶的参与,其中最主要的就是我们通常所说的木聚糖酶(Xylanase,EC.3.2.1.8),其特指的是内切β-1,4-D-木聚糖酶。
木聚糖酶的作用
木聚糖酶是一种酶类,它能够分解木聚糖,为养殖业和畜牧业中的动物提供能量和营养。
木聚糖是由多个葡萄糖分子构成的多糖,是木质素的主要成分之一。
木质素是植物的重要结构材料,其中含有大量的木聚糖,这些木聚糖难以被动物消化吸收,需要通过酶的作用将它们分解为可以被吸收的单糖,从而提供能量。
除了在畜牧业中的应用,木聚糖酶也被广泛应用于食品加工和酿造工业。
在食品加工中,木聚糖酶可以帮助食品的消化和吸收,从而提高其营养价值。
在酿造工业中,木聚糖酶可以帮助酿酒或者制醋时,分解麦芽或者水稻等谷物中的木聚糖,提高其发酵效率和产量。
总之,木聚糖酶是一种重要的酶类,在畜牧业、食品加工和酿造工业等领域都有广泛的应用。
它能够帮助分解木聚糖和纤维素等难以消化的复杂碳水化合物,提供动物所需要的能量和营养,增强食物的营养价值和利用率,为人们的生活和健康做出重要贡献。
木聚糖酶在猪饲料中的研究进展与应用
小麦中的主要抗营养因子是阿拉伯木聚糖,其作用主要表现为增加动物消化道食糜粘度。
日粮中添加以木聚糖酶为主的复合酶,可有效消除其抗营养作用,提高猪的生产性能。
本文就近几年来,国内外学者对木聚糖酶在猪饲料中的研究与应用作一综述。
在传统饲料的玉米-豆粕型日粮中,玉米作为主要的能量饲料,常占到日粮配方组成的60%左右。
目前养猪生产中出现了玉米等能量饲料的短缺,因而必须充分地开发和利用我国资源丰富的麦类谷物和糠麸。
另外,中国已加入世贸组织,国外低价格小麦、大麦产品即将涌入中国市场,将进一步刺激木聚糖酶的市场需求。
同时,随着我国饲料安全工程的启动和实施,抗生素等产生残留,抗药性和污染环境的饲用添加剂的使用将受到限制,被逐步禁用或淘汰,而饲用酶制剂作为无残留,无抗药性又不污染环境的促生长添加剂,将会得到大力推广使用。
1木聚糖酶的作用机理谷物籽实中都会含有一定量的抗营养因子非淀粉多糖(NSP),NSP分为可溶性NSP(SNSP)和不可溶性NSP(INSP),影响动物对养分消化率的NSP主要是SNSP。
小麦、麦麸、米糠中的SNSP主要是木聚糖。
众多研究表明,酶制剂能消除NSP的抗营养作用,主要是NSP酶将NSP降解为小分子,从而改变NSP的抗营养特性。
木聚糖酶是专一降解木聚糖的复合酶,主要是由β-1,4-D-内切木聚糖酶和β-1,4-D-外切木
糖甘酶组成,此外,还有一些脱支链酶。
木聚糖酶破坏木聚糖分子中的共价交联(阿拉伯糖残基取代区)及通过氢键形成的连接区(主链上的非取代区),使木聚糖的水溶性及粘性大大下降,从而降低对肠道的负作用。
1.1降低胃肠道食糜的粘性DeSilva。
254木聚糖酶的作用机理及在畜禽饲料中的应用白立新(喀左县畜牧技术推广站,辽宁喀左 122300)摘 要:以猪、鸡为代表的单胃动物的饲料原料中主要以谷物为主,谷物籽实中除了含有大量的营养物质之外还含有大量的抗营养因子。
其中的一类抗营养因子就是阿拉伯木聚糖,简称木聚糖,是一类非淀粉多糖(NSP),分为可溶性的和不可溶性的。
木聚糖的存在降低了营养物质的吸收和利用。
其中可溶性的木聚糖主要是增加肠道内容物的粘度影响营养物质的吸收,而不可溶性的木聚糖是通过木聚糖的类细胞壁的“笼蔽效应”影响营养物质的吸收。
关键词:木聚糖酶;作用机理;畜禽饲料1 木聚糖酶概述木聚糖酶是一族能够将木聚糖中β-1,4-D-木糖苷键水解并生成低聚木糖或木糖的水解酶。
研究表明,木聚糖酶可通过消除细胞壁“笼蔽效应”、降低食糜黏度、减少内源损失以及改善肠道菌群结构来改善畜禽的生产性能及养分和能量利用率。
文章主要对木聚糖酶在畜禽饲料中的应用效果及其作用机制的相关研究进行综述。
2 作用机理 木聚糖是谷物及其副产品中NSP的重要组分,是细胞壁中半纤维素的主要成分,是自然界中除纤维素含量最多的多糖。
木聚糖常在纤维素和木质素连接的交界处,对纤维抱合力和细胞壁结构的完整性有重要作用。
由于单胃动物(包括禽类在内)自身不能合成水解木聚糖的酶,木聚糖表现出抗营养作用,阻止消化酶与细胞壁内养分的接触,增加食糜粘度,降低动物养分利用和生产性能。
而通过添加木聚糖酶的研究表明,外源木聚糖酶的添加能够降解木聚糖,消除其抗营养作用,提高动物生产性能和养分利用率。
3 低聚木糖的生理作用木聚糖被木聚糖酶降解后的产物低聚木糖具有很多生理功能。
王继成等(2006)研究指出,日粮中添加125g/T低聚木糖(35%)能促进仔猪盲肠中双歧杆菌的增殖;同一研究还指出,仔猪日粮中添加低聚木糖能有效抑制肠道大肠杆菌的增殖 。
朱汉静等(2007)报道:低聚木糖能诱导动物免疫细胞中的多种细胞因子,促进干扰素的生成,激活巨噬淋巴细胞和T、B淋巴细胞,提高天然杀伤细胞(NK)的杀伤力,促进抗体产生,从而增强动物免疫功能。
木聚糖酶主要用途
木聚糖酶是一种水解酶,可将木聚糖降解成低聚糖和木糖,具有广泛的应用领域。
其主要用途包括:
1. 改善消化系统功能:木聚糖酶可以分解食物中的木聚糖,使食物更容易被人体消化和吸收,还可以促进肠道蠕动,有助于改善便秘、消化不良等症状。
2. 促进营养物质的吸收:木聚糖酶可以分解食物中的蛋白质、脂肪等营养物质,使其更容易被人体吸收利用,有助于增强体质,提高免疫力。
3. 保护肝脏:木聚糖酶可以促进肝脏的代谢功能,有助于减轻肝脏负担,起到一定的保护肝脏的作用。
4. 调节血糖:木聚糖酶可以抑制胰岛素的分泌,还可以促进胰岛素的分泌,有助于调节血糖水平,避免出现血糖过高或过低的情况。
5. 预防心脑血管疾病:木聚糖酶可以降低血液中的胆固醇和甘油三酯水平,有助于预防心脑血管疾病。
此外,木聚糖酶还可以辅助降血压、降血脂等。
除此之外,木聚糖酶还可以应用于酿造、饲料工业等领域。
在酿造工业中,木聚糖酶可以分解酿造原料中的细胞壁和β-葡聚糖,降低物料的粘度,促进有效物质的释放。
在饲料工业中,木聚糖酶可以分解饲料中的非淀粉多糖,改善饲料性能,提高营养物质的吸收利用。
总的来说,木聚糖酶在各个领域中都具有重要的应用价值。
请注意,以上内容仅供参考,使用木聚糖酶时应注意安全性,建议在专业人员的指导下合理选用。
5,木聚糖酶在饲料中的应用在饲料中添加木聚糖酶是消除非淀粉多糖抗营养作用的最重要和有效的手段。
(1)在牛饲料中的应用Lewis等(1996)对喂以70:30干草-大麦日粮(干物质基础)育肥期阉公牛的研究发现,外援木聚糖酶直接添加于饲料可以提高饲料转化率。
Beauchemin等(1997)发现,对饲喂大麦基础日粮的育肥期阉公牛,使用以木聚糖酶为主的酶制剂,可使饲料转化率提高11%。
Al-lister等(1999)和Pritchard等(1996)发现以大麦青贮饲料和苜青贮饲料为基础日粮的牛使用酶制剂时,体重和平均日增重均有增加。
Lewis等(1999)报道,前卫水解酶按一定比例添加于饲料中,能够提高泌乳早期和泌乳中期奶牛的泌乳量。
Yang等(1999)给泌乳期荷斯坦牛饲以纤维水解酶(主要为纤维素酶和木聚糖酶)发现,酶的添加提高了饲料消化率和奶牛产量。
Hristov等(2000)在添加外源多糖降解酶(EDPE)的试验中,对饲以大麦日粮的8头母牛进行观察,发现酶处理降低了瘤胃pH值,增加了铵态氮的浓度,瘤胃中饲料干物质有效降解率也相应增加,同时提高了瘤胃液中碳甲基纤维素酶,木聚糖酶和葡聚糖酶的活性,并降低了瘤胃消化液的黏稠度,但不影响刘伟业中淀粉酶的活性,被促进的纤维水解活动,又增加了十二指肠消化液中碳甲基纤维素酶,木聚糖酶,葡聚糖酶,淀粉酶的活性及还原糖的浓度,粪中干物质的木聚糖酶活性,也随其添加水平的提高而升高,但干物质粗蛋白质和中性洗涤纤维的表现消化率则未受影响。
酶处理液不影响泌尿系统中尿囊素和尿酸的分泌及血中葡萄糖的浓度。
(2)在样饲料中的应用Antunovic等(1998)在研究复合酶制剂对羔羊育肥和屠宰性能的实验中发现,加酶组1(含α-淀粉酶,β-葡聚糖酶,n-蛋白酶,纤维素酶和β-糖苷酶)和加酶组2(含α-淀粉酶,β-葡聚糖酶,n-蛋白酶和木聚糖酶)比对照组的平均日增重高出8.83%。
1999年,在另一个测定复合酶制剂对羔羊育肥的试验中发现,在小麦,燕麦,玉米的混合日粮中,添加有木聚糖酶,α-淀粉酶,n-蛋白酶,β-葡聚糖酶和纤维素酶组成的复合酶制剂,再配以干草,结果试验组比对照组的饲料转化率高出1.8%,干草转化率高出5.6%,日增重高出8.83%,并且表现出良好的屠宰指数。
木聚糖酶在蛋糕中的应用一、引言蛋糕是一种美味的糕点,深受人们的喜爱。
为了提高蛋糕的质感和口感,许多厨师和食品科学家一直在寻找改进的方法。
近年来,木聚糖酶因其特殊的功能而被广泛应用于蛋糕的制作过程中。
本文将探讨木聚糖酶在蛋糕中的应用及其效果。
二、木聚糖酶的介绍木聚糖酶是一种酶类,可以分解木聚糖,将其转化为可溶性的糖分子。
它广泛存在于微生物、动物和植物中,具有很强的降解能力。
在蛋糕制作中,木聚糖酶主要用于改善蛋糕的质地和延长其保鲜时间。
三、改善蛋糕质地经过研究发现,添加适量的木聚糖酶可以显著改善蛋糕的质地。
木聚糖酶可以降解蛋糕中的木质纤维素,使其更容易被消化和吸收。
同时,木聚糖酶还可以促进蛋糕中淀粉的分解,使其更加嫩滑。
这种改善效果使蛋糕更加柔软可口,吃起来更加细腻。
四、延长蛋糕保鲜时间随着蛋糕制作技术的发展,人们对于蛋糕的保鲜时间也提出了更高的要求。
木聚糖酶可以通过降解蛋糕中的聚合木糖,破坏细菌和酵母的细胞壁结构,从而抑制其生长繁殖,延长蛋糕的保鲜时间。
这种抑制效果使蛋糕可以更长时间地保持新鲜和卫生。
五、添加副标题5.1木聚糖酶的使用方法为了最大限度地发挥木聚糖酶的作用,我们需要合理使用它。
在蛋糕制作中,一般将木聚糖酶与面粉一同加入,并根据配方适量调整。
需要注意的是,木聚糖酶的作用受到温度和p H值的影响,因此在使用过程中需要控制好这两个因素,以确保酶的活性。
5.2木聚糖酶的注意事项尽管木聚糖酶在蛋糕制作中有很多好处,但在使用过程中也需要注意一些事项。
首先,由于木聚糖酶具有较强的降解能力,过量使用可能会导致蛋糕质地过于软糯,影响口感。
其次,木聚糖酶是一种蛋白质,需要经过高温杀菌处理,否则可能会引起食品安全问题。
六、结论综上所述,木聚糖酶在蛋糕中的应用可以显著改善蛋糕的质地和延长其保鲜时间。
通过合理使用木聚糖酶,我们可以制作出口感细腻、质地柔软的蛋糕,并增加其储存保鲜期。
然而,在使用过程中也需要注意控制用量和处理条件,以确保食品安全。
木聚糖酶及其应用研究进展阮同琦1赵祥颖2刘建军1,2(1山东轻工业学院食品与生物工程学院济南250353)(2山东省食品发酵工业研究设计院济南250013)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应用。
关键字木聚糖酶木聚糖半纤维素应用A b str act:X y l an is the p r inci p al t y pe of h em i cell u l o se.It is a li n ear p olym er o fβ-D-x ylop yran osyl u nit s l ink edb y β(1-4)gl y co si d i c b ond s.A n enzym at ic co m plex is r espo nsi ble f o r t he h yd r olysi s of xylan,but the m ai n enzym es i n vo l v edare end o-1,4-βxy l an ase andβ-xy l o sidase.R ecentl y,t h ere h as b eenm u chi n du str ial interest i nxy l anan d i ts hy drol y t ic enzym ati c co m p l ex,as a sup plem ent in an i m al f eed,f or the m an uf acture of bread,food and d r inks, tex t il es,bleach i n go f cel lu l o se p ulp,ethano l andx yli to l prod ucti o n.T his rev i ew descri b es so m e p r o pert ies o f xy lan an dxylan ase,as w ell as thei r co m m ercial ap pli cati o ns.K eyw or ds:xyl anase;xyl an;hem i cel l ul ose;paper pul p;ani m al f eed;appl i cat i on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。
木聚糖酶的研究及应用前景(张海珍1吴萍2)(张海珍江苏省灌云县伊山高级中学 222200 吴萍安徽科技学院生命科学院 233100)摘要:对木聚糖酶的特性及其在国内外的研究进展作了介绍,详细阐述了木聚糖酶在造纸、食品、饲料、酿酒、烘烤等工业及其在生产单细胞蛋白、生物制药、液体或气体燃料、糖浆、饮料等方面的巨大潜力及十分诱人的应用前景。
关键词:木聚糖酶特性研究进展应用前景木聚糖酶(endo—1,4—β—D—xylan xylanohydrolase, EC. 3. 2. .1. 8)是一类以内切方式降解木聚糖分子中的β—1 ,4--木糖苷键的水解酶类。
该酶在造纸工业上可用于预漂纸张,提高木素溶出率,改善纸张性能且减少环境污染。
在食品工业中利用木聚糖酶降解半纤维素的主要成分,木聚糖生产低聚木糖具高附加的产品。
在饲料工业中可提高饲料的能量值和禽。
畜对饲料的利用率,并且在饮料和制药,溶剂,糖浆,气体或液体燃料等行业中也具有巨大潜力,其前景十分诱人。
因此,木聚糖酶的开发具有重要的经济和社会价值意义。
1.木聚糖酶的特性木聚糖酶(endo—1,4—β—D—xylan xylanohydrolase,EC·3·2·1·8)是一类以内切方式讲解木聚糖分子中的β—1,4—木糖苷键的水解酶类。
包括内切β—木聚糖酶、外切β—木聚糖酶和β—木二糖苷酶。
其主要水解产物为木二糖和木二糖以上的低聚木糖,还有少量木糖和阿拉伯糖。
[1] 木聚糖酶按其序列同源性和疏水族分析属于糖苷水解酶的两个家族,即F家族(10家族)和G家族(11家族),属于同一家族的木聚糖酶催化区域具有同源性,可根据已知家族的酶来推测未知酶的催化特性。
F家族的木聚糖酶分子量高,复杂,通常产生较小的聚糖;F家族则具有较高的特异性[4,10]。
木聚糖酶体(xylanosome)是在微生物表面分离到的多酶复合体。
[2]这些复合体在半纤维素的降解中起重要作用。
木聚糖酶是一种可以将木聚糖降解成低聚木糖和木糖的水解酶。
它是一组酶,通过各种组成的相互协同作用来降解木聚糖。
由于其具有一定的分解作用,在面粉等食品加工中发挥着举足轻重的作用。
木聚糖酶作为一种食品添加剂具无毒无害,以及高度的专一性和高效性,可以避免在食品加工中造成食物营养成分的损失,下面来具体介绍一下在面粉等食品中发挥的应用如何:
①木聚糖酶在食品工业中的应用主要是在小麦改良方面。
小麦面粉中含有微量的阿拉伯木聚糖,占小麦粉干基的1.5%~3%,对面团的流变学特性及制品的品质等有显著的影响。
木聚糖酶改良面包的作用机理仍不清楚,大多数研究认为是由于木聚糖酶降解阿拉伯木聚糖,尤其是其中的水不溶性木聚糖,不仅能提高面团的机械加工性能,而且可以增加面包体积,改善面包心质地以及延缓老化等,提高了面团的机械加工性能,改善了面制品的品质。
②在面粉贮藏过程中的作用
面包在贮藏过程中会产生非常显著的老化现象:表皮干裂、内部组织、变硬、
易掉渣、风味损失等,丧失了食用功能。
老化主要是由于水分的损失、重新分配及结构的变化所导致的。
试验观察发现,适量添加木聚糖酶可延缓面粉的老化,在贮藏7天后,其硬度和弹性没有明显的变化。
由于木聚糖酶的具有良好的特性,才使得这种物质在食品加工行业中得以应用开来,除此之外,它在酿酒、烘焙食品中也发挥着很大的作用。
木聚糖酶及其应用姓名:程婷婷学号:20083768 班级:食品科学与工程专业08级本科2班摘要:木聚糖是一种多聚五碳糖,是植物半纤维素的主要成分,是仅次于纤维素的第二丰富的可再生资源。
木聚糖木聚糖结构复杂,完全降解需要多种酶的参与,其中β-1,4-内切木聚糖酶能够以内切方式作用于木聚糖主链产生不同长度的木寡糖和少量的木糖,是木聚糖降解酶系中最关键的酶。
木聚糖酶是可将木聚糖降解成低聚木糖和木糖的水解酶,在食品、制浆造纸、饲料等行业上有着广阔的应用前景.本文主要从木聚糖酶的分类、特性及其应用等方面进行阐述。
关键词:木聚糖酶;分类;特性;应用木聚糖是以木吡喃糖为单位的由β-1, 4键连接的半纤维素,富含于阔叶树和大多数一年生植物体内,是一种重要的可再生资源,仅次于纤维素。
它多为异聚多糖,结构变化范围很大,从β-1,4糖苷键相连接的多聚木糖线性分子到高度分枝的异质多糖。
目前,木聚糖酶主要由微生物生产,已报道能生产木聚糖酶的微生物有丝状真菌、细菌和链霉菌等。
微生物产生的木聚糖酶具有多样性,即常常产生不止一种类型的木聚糖酶,而且这些木聚糖酶的特性也存在差异。
木聚糖酶可广泛应用于食品、制浆造纸、饲料等行业。
1木聚糖酶的分类1.1木聚糖酶木聚糖酶是指能够降解半纤维素木聚糖的一组酶的总称,主要包括三类:内切-β-1,4一木聚糖酶,作用于木聚糖和长链木寡糖,从β-1,4一木聚糖主链的内部切割木糖苷链,从而使木聚糖降解为木寡糖,其水解产物主要为木二糖与木二糖以上的寡聚木糖,也有少量的木糖和阿拉伯糖;外切-β-1,4一木聚糖酶,作用于木聚糖和木寡糖的非还原端,产物为木糖; β-木糖苷酶,该酶通过切割木寡糖末端而释放木糖残基[1]。
1.2根据所水解的木聚糖苷键类型木聚糖酶可分为β-1,4糖苷键木聚糖酶和β-1,3糖苷键木聚糖酶两类。
陆上植物的木聚糖酶均属β-1,4糖苷键木聚糖酶,而β-1,3糖苷键木聚糖酶大都存在于海藻及海洋生物中。
微生物木聚糖酶及在食品工业中的应用
李秀婷
【期刊名称】《农业机械学报》
【年(卷),期】2008(39)2
【摘要】木聚糖是植物半纤维素的主要成分,是一种复杂的多聚五碳糖.木聚糖酶(xylanase.EC 3.2.1.8)以内切方式作用于木聚糖主链.产生不同链长的寡糖及少量的木糖,是木聚糖降解酶系中最关键的酶.微生物木聚糖酶在食品、饲料等行业均有广泛的应用前景,而其产生的关键是适合的诱导底物及培养条件.不同微生物来源的木聚糖酶特性不同,因而在各领域具有不同的应用特点.本文综述了木聚糖的结构,微生物木聚糖酶的产生、特性及其应用.
【总页数】5页(P175-179)
【作者】李秀婷
【作者单位】北京工商大学化学与环境工程学院,100037,北京市
【正文语种】中文
【中图分类】TS201.2
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木聚糖在人们生产生活中的作用
木聚糖在人们生产生活中具有多种作用,具体如下:
1. 食品工业:木聚糖酶可以用于面粉加工,改良面粉以生产专用粉,同时也可以改善烘焙及蒸煮制品的质量。
在面制品加工中,适量的木聚糖酶可以部分水解面团中的阿拉伯木聚糖,释放水分,使面变得更软,提高面团的机械力。
在烘焙面包时,它可以减缓面包心形成,增加面包体积和改进面包色泽。
在生产饼干时,加入木聚糖可以提高面团的柔软度和拉力,从而提高饼干的伸展度,降低硬度。
2. 酿酒工业:木聚糖酶可以作用于谷物细胞壁中的木聚糖,加快淀粉酶的作用,提高发酵效率,增加乙醇产率。
同时,它可以降低发酵液的粘度,避免过滤时滤膜堵塞,改良啤酒口感,提高清澈度。
3. 其他工业:在咖啡、植物油和淀粉的提取过程中,木聚糖酶可以使植物组织软化、细胞破壁,有利于有效成分的充分提取,大幅度降低提取液的粘度,提高浓缩或干燥效率,降低生产成本。
总的来说,木聚糖酶在食品、酿酒和其他工业中都发挥着重要作用。
如需更多信息,建议查阅相关文献或咨询相关学者。
附件一:新疆农业大学专业文献综述题目: 木聚糖酶及其应用姓名: 全莉学院: 食品科学与药学学院专业: 食品科学与工程班级: 食科112班学号: 114031226指导教师: 蓬焕明职称: 副教授20012 年12 月20 日新疆农业大学教务处制木聚糖酶及其应用姓名:全莉指导老师:蓬焕明摘要:木聚糖是一种多聚五碳糖,是植物半纤维素的主要成分,是仅次于纤维素的第二β-1,4-内切木聚糖酶能够以内切方式作用于木聚糖主链产生不同长度的木寡糖和少量的木糖,是木聚糖降解酶系中最关键的酶。
木聚糖酶是可将木聚糖降解成低聚木糖和木糖的水解酶,在食品、制浆造纸、饲料等行业上有着广阔的应用前景.本文主要从木聚糖酶的分类、特性及其应用等方面进行阐述。
关键词:木聚糖酶;分类;特性;应用引言:丰富的可再生资源。
木聚糖木聚糖结构复杂,完全降解需要多种酶的参与,其中木聚糖是以木吡喃糖为单位的由β-1, 4键连接的半纤维素,富含于阔叶树和大多数一年生植物体内,是一种重要的可再生资源,仅次于纤维素。
它多为异聚多糖,结构变化范围很大,从β-1,4糖苷键相连接的多聚木糖线性分子到高度分枝的异质多糖。
目前,木聚糖酶主要由微生物生产,已报道能生产木聚糖酶的微生物有丝状真菌、细菌和链霉菌等。
微生物产生的木聚糖酶具有多样性,即常常产生不止一种类型的木聚糖酶,而且这些木聚糖酶的特性也存在差异。
木聚糖酶可广泛应用于食品、制浆造纸、饲料等行业。
正文:1 木聚糖酶的分类1.1木聚糖酶木聚糖酶是指能够降解半纤维素木聚糖的一组酶的总称,主要包括三类:内切-β-1,4一木聚糖酶,作用于木聚糖和长链木寡糖,从β-1,4一木聚糖主链的内部切割木糖苷链,从而使木聚糖降解为木寡糖,其水解产物主要为木二糖与木二糖以上的寡聚木糖,也有少量的木糖和阿拉伯糖;外切-β-1,4一木聚糖酶,作用于木聚糖和木寡糖的非还原端,产物为木糖; β-木糖苷酶,该酶通过切割木寡糖末端而释放木糖残基[1]。
1.2 根据所水解的木聚糖苷键类型木聚糖酶可分为β-1,4糖苷键木聚糖酶和β-1,3糖苷键木聚糖酶两类。
陆上植物的木聚糖酶均属β-1,4糖苷键木聚糖酶,而β-1,3糖苷键木聚糖酶大都存在于海藻及海洋生物中。
按木聚糖酶的序列同源性和疏水族,木聚糖酶分别属于糖苷水解酶的两个家族,即F家族(10家族)和G家族(11家族),属于同一家族的木聚糖酶催化区域具有同源性,可以根据已知家族的酶来推测未知酶的催化特性[2]。
F家族的木聚糖酶分子量高,结构复杂,通常生成较小的低聚糖,该家族的木聚糖酶可以作用于对硝基苯和对硝基苯纤维二糖,与底物结合需要较少数量的点;G家族的木聚糖酶则对木聚糖有很高的特异性。
1.3 依据木聚糖酶对底物的特异性木聚糖酶可分为特异性木聚糖酶和非特异性木聚糖酶。
特异性木聚糖酶特异作用于木聚糖底物,非特异性酶除作用于木聚糖外,还能作用于纤维素及人工底物,称双功能酶。
另外,根据木聚糖酶的来源不同木聚糖酶可分为细菌木聚糖酶、曲霉木聚糖酶和木霉木聚糖酶。
从酶的分子量上划分,可分低分子量木聚糖酶和高分子量木聚糖酶。
2 木聚糖酶的特性2.1 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[3]。
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。
2.2 诱导特性微生物木聚糖酶通常是诱导型的,但也有很少数是组成型的。
通常,木聚糖酶的诱导是相当复杂的,其诱导水平也因微生物的差异而差别较大:某种微生物的诱导物可能是另一种微生物的抑制剂。
另外,底物衍生物和酶反应的终产物在木聚糖酶的诱导中也起到正向作用,在浓度较高时,可能成为微生物产酶的抑制剂。
木聚糖酶是微生物常见的诱导物,它是一种大分子聚合物,不能穿过细胞壁,直接进入微生物细胞内。
随着微生物细胞的生长,首先分泌除少量的组成型木聚糖酶,把木聚糖酶降解成低聚木糖、木二糖和木糖。
少量的降解产物先结合到细胞表面上,再进入细胞内,启动转录加强酶的合成[4]。
3 木聚糖酶在食品、制浆造纸和饲料行业中的应用3.1木聚糖酶在食品行业中的应用3.1.1 在焙烤食品中的应用面粉中的非淀粉多糖主要是戊聚糖,化学结构上属于阿拉伯木聚糖,占小麦粉干基的1.5%~3%,对面团的流变学特性及制品的品质等有显著的影响。
木聚糖酶改良面包的作用机理仍不清楚,大多数研究认为是由于木聚糖酶降解阿拉伯木聚糖,尤其是其中的水不溶性木聚糖,不仅能提高面团的机械加工性能,而且可以增加面包体积,改善面包心质地以及延缓老化等,提高了面团的机械加工性能,改善了面制品的品质[5]。
由于在面粉类原材料中含有大量半纤维素类物质,如果木聚糖酶水解面团这类麸质部分物质,就可以在烘焙食品中使面包中的水分分布均匀,从而有效地增加面包的质地、体积和货架流通时间。
提高面包质量的效果可以从面包体积的显著增加看到,如果同淀粉酶合用这种效果会更加明显。
进一步研究发现,对于面包体积增加的因素主要取决于木聚糖酶溶解和降解面团中物质的比例。
实验证实木聚糖酶在生产麦子面粉的分离过程中也有显著效果,因为对于可溶性阿拉伯-木聚糖有很高活性,明显地降低了面粉浆粘度。
3.1.2 在酿酒行业中的应用在我国,酿酒行业对国民经济的发展有着不可忽视的作用。
酿酒的原料中含有较多的木聚糖、β-葡聚糖,从而造成麦汁过滤困难、啤酒浑浊等问题。
通过木聚糖酶在啤酒酿造过程中的使用,可使啤酒澄清,降低生产成本。
木聚糖酶在酿酒工业中的要求首先是要能够耐酸性,以适应实际的生产条件,其次该酶应该有较好的底物水解针对性,能够快而有效地分解谷物细胞壁中的木聚糖,从而加快其它淀粉酶的作用,再次就是木聚糖酶的产率要高,这样才能够有经济上的可行性来将耐酸性木聚糖酶应用于酿酒行业中。
在烧酒、清酒的酿造中应用木聚糖酶有助于提高发酵效率,增加酒精产量[6]。
基于成本的考虑,至今为止,尚未见到有工业化使用木聚糖酶于酒类的酿造过程中,但是在葡萄酒和日本大麦烧酒的生产中,己经有了木聚糖酶的应用研究,并且取得了比较好的结果。
3.1.3 在制备功能性低聚糖中的应用由于单糖分子结合的位置和结合的类型不同,低聚糖种类繁多。
根据低聚糖是否具有保健功能可将其分为普通低聚糖和功能性低聚糖两大类。
功能性低聚糖是指在人体肠道中没有水解那些低聚糖的酶系统,因为它们不被人体消化吸收而直接进人大肠内优先为双歧杆菌利用,是双歧杆菌的增殖因子,如低聚木糖、低聚果糖等。
低聚木糖作为一种附加值高、市场前景看好的功能性食品添加剂,是目前国内外竞相研究开发的功能性低聚糖之一[7]。
低聚木糖亦称木寡糖,是由2~10个单糖分子构成的短链糖聚合物。
低聚木糖具有良好的生理学功能,在人体内难以消化,肠道内残存率高,具有极好的双歧杆菌增殖活性,成人日服用量只要达到0.7克,就有明显的双歧杆菌增殖效果[8],远远低于其他低聚糖的服用量。
它的甜度为蔗糖的40倍,食用该糖后不会导致血浆中葡萄糖水平大幅度上升,因而可以作为糖尿病或肥胖症患者的甜味剂。
低聚木糖对pH值及热的稳定性较好,可用作食品工业中的黏稠剂和脂肪替代品,或者用在食品添加剂中作为抗冻剂、低热量甜味剂等。
低聚木糖能调整菌群平衡、改善肠道功能、抑制肠道腐败、降低血脂胆固醇、增强机体的免疫功能等,低聚木糖还具有防止便秘、抗龋齿、促进钙的吸收等功能。
3.2 木聚糖酶在制浆造纸行业中的应用木聚糖酶在纸浆造纸工业中应用主要是对纸浆的溶解和漂白。
木聚糖酶对硫酸盐纸浆进行预漂白是未来制浆和造纸工业的一个重要发展方向。
山牛皮纸浆或硫酸盐纸浆经过进一步精制和纯化而得的高纯度纤维素浆即溶解纸浆,通过衍生反应可以形成多种可溶性衍生物,这些可溶性衍生物可用于生产各种人造丝、纤维酯或塑胶。
据报道,用少量的木聚糖酶处理草浆可显著改进草浆的滤水性、脆性等性能,提高纸浆白度和强度,使草浆有可能替代部分木浆生产高质量的纸制品。
经木聚糖酶处理后的纸浆漂白可以降低20%~40%漂白剂用量。
1986年,Chev -alier等人首次报道了木聚糖酶对硫酸盐纸浆的漂白有增强作用[9]。
另外,木聚糖酶在造纸工业中还用于废纸脱墨,使脱墨容易,并可减少化学药品的用量。
3.3 木聚糖酶在饲料行业中的应用饲料中通常含有较多的非淀粉多糖,主要包括阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖、旷半乳糖苷、果胶、纤维素等。
其中阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖占非淀粉多糖的30%,因为单胃动物不能分解非淀粉多糖,所以非淀粉多糖就成为一种抗营养因子[10]。
非淀粉多糖能结合大量的水,使采食动物消化道中的食糜体积增大,粘度增加,并形成凝胶,结果造成消化酶的功能不能正常进行,影响肠胃的吸收,造成食糜在小肠中滞留,从而引起微生物异常繁殖,造成动物生长受阻、饲料转化率降低。
研究表明,饲料中添加木聚糖酶,可显著降低阿拉伯木聚糖分子大小,将其分解成较小聚合度的低聚木糖,从而改善饲料性能,消除或降低因粘度增加而引起的抗营养作用。
通常该酶与α-淀粉酶、蛋白酶等酶制剂成复合酶,特别适合添加于采用小麦和大麦为基础的家禽日粮。
综上所述,木聚糖酶在饲料资源的开发和利用率的提高方面具有广阔的应用前景。
结语:木聚糖酶已经在食品、造纸、饲料等众多行业中充分显示了它的巨大的应用潜力。
随着木聚糖酶研究的不断深入,木聚糖酶在为解决人类发展中遇到的能源、粮食、环境等诸多问题上将发挥出它所特有的优势和潜力。
因此,加强木聚糖酶的研究和开发不仅是可持续发展和构建和谐社会的有效途径,也将有力的推动生物技术及其相关产业的发展,在世界范围也具有深远的现实意义。
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