甘露聚糖酶的研究进展

β-甘露聚糖酶（endo-1,4-β-mannanase）是一种新型的酶制剂，属于一种半纤维素酶类，它除具有一般非淀粉多糖（NSP）酶类的作用——降解NSP，降低肠道粘度，促进营养物质的消化和吸收外；近来很多研究表明，β-甘露聚糖酶还是一种多功能的促生长剂，因为它可以促进类胰岛素生长因子IGF-I的分泌，促进蛋白质的合成，提高瘦肉率；同时，它还可消除豆类中富含的β-甘露聚糖对葡萄糖吸收的干扰，极大提高饼粕尤其是豆粕的能量消化率。

实际使用中还可看出，添加了β-甘露聚糖酶后动物的抵抗力及整齐度都有提高。

NSP的其中一种组分是β-甘露聚糖（半乳甘露聚糖），其在豆粕中的含量高于其它常用的饲料原料。

β-甘露聚糖除了消化率低之外，还对家禽具有多方面负面的生理影响。

研究表明，即使是低浓度的β-甘露聚糖也可通过干扰胰岛素分泌和胰岛素样生长因子（IGF）生成而降低从肠道中吸收葡萄糖的速率和碳水化合物的代谢过程（Nunes和Malmlof,1992）。

其它负面影响包括降低氮存留量、脂肪吸收率和氨基酸摄入量以及减少水的吸收而导致排泄物水分过多（Kratzer等，1967）。

-甘露聚糖在畜禽肠道细胞发育不完全，或在应激环境下，会过度刺激免疫反应，造成对生长性能的的伤害，引起不良免疫反应，摄食量下降，生长更加迟缓，造成体重轻的数量增加，群体均匀度变差。

表1 常见原料的β-甘露聚糖含量β-甘露聚糖酶作用特点：◆β-甘露聚糖酶是一种多功能的促生长剂，可以促进类胰岛素生长因子IGF-I的分泌，促进蛋白质的合成，提高瘦肉率，促进生长。

◆消除饲料中甘露聚糖对葡萄糖吸收的干扰，极大提高豆粕的能量消化率，能给玉米豆粕型日粮提高100-150kcal/kg的代谢能。

甘露聚糖分解产生的甘露寡糖，可被动物肠道中的有益菌吸收，改善菌群组成，减少大肠杆菌、沙门氏菌的感染。

减少肉鸡球虫病的危害，提高肉鸡均匀度。

◆降低肠道粘度，促进能量、蛋白、纤维素的消化和吸收。

甘露聚糖酶活力的测定1.甘露聚糖酶活力单位定义在37℃、pH值为5.5的条件下，每分钟从浓度为3mg/ml的甘露聚糖（Sigma G0753）溶液中降解释放1umol还原糖所需要的酶量为一个酶活力单位u。

2.测定原理甘露聚糖酶能将甘露聚糖降解成寡糖和单糖。

具有还原性末端的寡糖和有还原基团的单糖在沸水浴条件下可以与DNS试剂发生显色反应。

反应液颜色的强度与酶解产生的还原糖量成正比，而还原糖的生成量又与反应液中甘露聚糖酶的活力成正比。

因此，通过分光比色测定反应液颜色的强度，可以计算反应液中甘露聚糖酶的活力。

3.试剂与溶液除特殊说明外，所用的试剂均为分析纯，水均为符合GB/T6682中规定的三级水。

3.1甘露糖溶液，c（C6H12O6）为10.0mg/ml：称取无水D-甘露糖1.000g，加水溶解，定容至100ml。

3.2乙酸溶液，c（CH3COOH）为0.1mol/L：吸取冰乙酸0.60ml。

加水溶解，定容至100ml。

3.3 乙酸钠溶液，c（CH3COONa）为0.1mol/L：称取三水乙酸钠1.36g。

加水溶解，定容至100ml。

3.4 氢氧化钠溶液，c（NaOH）为200g/L：称取氫氧化鈉20.0g。

加水溶解，定容至100ml。

3.5乙酸——乙酸钠缓冲溶液，c（CH3COOH—CH3COONa）为0.1mol/L，pH值为5.5：称取三水乙酸钠23.14g，加入冰乙酸1.70ml。

再加水溶解，定容至2000ml。

测定溶液的pH值。

如果pH值偏离5.5，再用乙酸溶液（3.2）或乙酸钠溶液（3.3）调节至5.5。

3.6甘露聚糖溶液：0.6%（w/v）称取甘露聚糖（Sigma G0753）0.60g，加入80ml乙酸—乙酸钠缓冲溶液（3.5）。

磁力搅拌，同时缓慢加热，直至甘露聚糖完全溶解（注：在搅拌加热的过程中可以补加适量的缓冲液，但是溶液的总体积不能超过100ml。

）。

然后停止加热，继续搅拌30min，用乙酸—乙酸钠缓冲溶液（3.5）定容至100ml。

饲用复合酶潜在营养价值及其作用效果研究进展复合酶制剂潜在营养价值研究进展酶制剂并不直接提供营养成分，但又与营养成分的利用直接有关，酶可将底物所含的养分直接或者间接地释放出来供动物消化吸收，这些释放出来的养分即称为酶制剂的潜在营养价值。

在动物饲料中添加酶制剂以提高消化率可以看作是动物消化过程的延伸，从理论上讲，不管是直接提高营养成分消化利用率的酶（如蛋白酶和糖化酶等），还是间接提高饲料营养消化利用率的酶（如木聚糖酶和β-甘露聚糖酶等），它们都不同程度提高了消化道总的有效营养量。

在实践应用中，添加酶制剂的方式有两种，一是直接在日粮配方中添加酶制剂，该方法简单易行，能提高动物的生产性能，但会一定程度上增加饲料成本；二是根据添加的酶制剂对畜禽生产性能提高和改善饲料利用的程度，适当降低根据日粮配方的营养水平或利用廉价饲料原料配制日粮，这样可以做到在保持动物生产性能不下降的情况下降低饲料成本。

其中第二种方法更适合实际生产上应用，但其所能达到的完美程度要依赖于配方技术人员对饲用酶制剂和饲料原料的了解程度，如果能在试验的基础上确定饲用酶制剂对饲料原料营养成分的改进程度，则有利于饲料配方制作的精确优化。

一般在配方日粮中使用更多的谷类杂粕性原料，或者营养水平下降至常规饲养标准的理想营养水平之下时，更有利于外源添加的酶制剂对饲料营养利用率的提高。

Olukosi等人（2007）报道指出，加酶日粮能量的利用率和未加酶组相比并无差异。

但是有许多研究报道，玉米豆粕型日粮中使用NSP复合酶提高了能量及其它营养指标的利用率。

由于麦类杂粕型日粮中比普通玉米豆粕型日粮中含有更多的NSP，所以麦类杂粕型日粮中添加NSP复合酶制剂更有利于酶制剂提高营养指标的利用率，而且饲料配方中NSP含量越高，NSP复合酶酶解效果越好。

Palander 等人（2005）研究表明，麦类饲料原料更有利于酶制剂发挥效果和提高能量的利用率。

Adeola等人（2008）研究表明，在日粮能量降低的情况下更有利于NSP复合酶提高日粮代谢能的利用。

甘露聚糖酶活力的测定一、原理甘露聚糖酶能从底物LBG(Gum, Locus Bean 洋槐豆粉)中水解产生还原糖。

还原糖的产生量与酶活性成正比，用DNS显色法测定还原糖的含量，从而计算出酶活力。

二、酶活力单位（U）的定义在40℃、pH 6.0的酶活力测定条件下，1min催化5mg/mL LBG底物溶液生成1μg还原糖（以甘露糖表示）所需的酶量定义为一个酶活力单位（U），其中样品的酶活力以U/g（固体酶）或U/mL（液体酶）表示。

三、主要仪器3.1 紫外可见分光光度计3.2 电子天平：感量0.0001g3.3 恒温水浴锅30~60℃可调，精度为0.1℃。

3.4 pH 计：精确至0.013.5 秒表：每小时误差不超过5s。

3.6 离心机：3000-4000g3.7 移液器：1-5mL可调，精度1μL。

四、试剂与溶液配制除特殊说明外，所用的试剂均为分析纯，水均为符合GB/T6682中规定的二级水。

4.1 0.05M pH6.0磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液：称十二水磷酸氢二钠（Na2HPO4·12H2O）45.23g，柠檬酸8.07g，溶于900mL蒸馏水中，用0.2M NaOH溶液或0.2M HCL溶液调至pH6.0，加蒸馏水定容至1.0L，混匀。

4.2 氢氧化钠溶液（200g/L）：称取氢氧化钠20.0g，加水溶解，定容至100mL。

4.3 DNS 试剂：称取3,5-二硝基水杨酸3.15g（化学纯），加水500mL，搅拌5s，水浴至45℃。

然后逐步加入100mL氢氧化钠溶液（4.2），同时不断搅拌，直到溶液清澈透明（注意：在加入氢氧化钠过程中，溶液温度不要超过48℃）。

再逐步加入四水酒石酸钾钠91.0g、苯酚2.50g 和无水亚硫酸钠2.50g。

继续45℃水浴加热，同时补加水300mL，不断搅拌，直到加入的物质完全溶解。

停止加热，冷却至室温后，用水定容至1000mL。

用烧结玻璃过滤器过滤。

取滤液，储存在棕色瓶中，避光保存。

产黄青霉β-甘露聚糖酶的高效表达、性质及应用甄红敏1，华晓晗1，马俊文2，温永平1,3，李延啸2,*，闫巧娟2,*，江正强1（1.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083；2.中国农业大学工学院，北京100083；3.蒙牛高科乳制品（北京）有限责任公司，北京100101）摘 要：将产黄青霉（Penicillium chrysogenum）来源的β-甘露聚糖酶（Pc Man26A）在毕赤酵母中高效表达，经高密度发酵，发酵液酶活力达25 200 U/mL。

该酶属于GH26家族，与黑曲霉（Aspergillus niger）CBS 513.88来源的β-甘露聚糖酶同源性最高（67.8%），是一个新型β-甘露聚糖酶。

Pc Man26A的最适催化条件为pH 6.0和50 ℃，在pH 4.0～8.0和45 ℃下具有良好的稳定性。

该酶对魔芋粉具有最高的比活力，为3 581.0 U/mg。

进一步利用该酶水解魔芋粉得到魔芋甘露寡糖，产品得率为86.2%；经分析，其主要组分为聚合度大于4的甘露寡糖。

该β-甘露聚糖酶适用于生产魔芋甘露寡糖，为魔芋甘露寡糖的酶法生产提供了更多的选择。

关键词：产黄青霉；β-甘露聚糖酶；毕赤酵母；魔芋粉；甘露寡糖High-level Expression, Characterization, and Application of a Novel β-Mannanase from Penicillium chrysogenum ZHEN Hongmin1, HUA Xiaohan1, MA Junwen2, WEN Yongping1,3, LI Yanxiao2,*, YAN Qiaojuan2,*, JIANG Zhengqiang1(1. College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China;2. College of Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China;3. Meng Niu Hi-Tech Dairy (Beijing) Co. Ltd., Beijing 100101, China)Abstract: A cloned β-mannanase (Pc Man26A) gene from Penicillium chrysogenum was successfully expressed in Penicillium chrysogenum. At the end of high cell density fermentation, the enzymatic activity of the fermentation supernatant reached 25 200 U/mL. The enzyme belonged to the glycoside hydrolase family 26 and shared the highest amino acid sequence identity (67.8%) with β-mannanase from Aspergillus niger CBS 513.88. The optimal reaction conditions for Pc Man26A were pH 6.0 and 50 ℃, and it was stable at 45 ℃ and within a broad pH range of 4.0–8.0. The enzyme showed the highest specific activity (3 581.0 U/mg) towards konjac powder. Furthermore, Pc Man26A was used for konjac powder hydrolysis, yielding konjac manno-oligosaccharide with a yield of 86.2%. The main composition of the konjac manno-oligosaccharide was manno-oligosaccharides with degree of polymerization > 4. The recombinant β-mannanase provides a new option for the enzymatic production of konjac manno-oligosaccharide.Keywords: Penicillium chrysogenum; β-mannanase; Pichia pastoris; konjac powder; manno-oligosaccharideDOI:10.7506/spkx1002-6630-20200819-248中图分类号：Q814 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2021）08-0098-08引文格式：甄红敏, 华晓晗, 马俊文, 等. 产黄青霉β-甘露聚糖酶的高效表达、性质及应用[J]. 食品科学, 2021, 42(8): 98-105.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20200819-248. ZHEN Hongmin, HUA Xiaohan, MA Junwen, et al. High-level expression, characterization, and application of a novel β-mannanase from Penicillium chrysogenum[J]. Food Science, 2021, 42(8): 98-105. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20200819-248. 收稿日期：2020-08-19基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（31901627）；中国博士后科学基金面上项目（2018M641539）第一作者简介：甄红敏（1986—）（ORCID: 0000-0003-2233-1639），女，博士后，研究方向为食品生物技术。

甘露聚糖酶，固态型产品外观为米白至淡黄色颗粒或粉状，酶活含量为500000U/g；液态型产品外观为淡黄至黄色液体，酶活含量为500000U/mL，为一种多功能的促生长剂，不仅可促进类胰岛素生长因子IGF-I的分泌，蛋白质的合成，提高瘦肉率，同时，还能促进生长。

一、主要成分
β-甘露聚糖酶（endo-1,4-β-mannanase）≥180000U/g，同时含有淀粉酶、木聚糖酶、纤维素酶、蛋白酶、果胶酶等。

二、性能特点
1、采用基因工程菌经深层液体发酵而成，活性高于国外产品。

2、适作用pH值范围广(4-7.5)，能在动物消化道内较好的发挥作用。

3、耐温性能好，采用先进的后处理工艺能耐受90℃的制粒温度，不用额外的后喷设备，混合均匀。

4、效果出众，实践证明，在含豆粕10%以上日粮中使用β-甘露聚糖酶后，能提高100-150 kcal/kg代谢能（相当于每吨料减少10-15kg油脂，每吨饲料
可节省成本10-15元）。

以上就是有关甘露聚糖酶的一些简单介绍，希望对大家进一步的了解有所帮助。

天然多糖抑菌活性及机理研究进展一、概要随着全球范围内对食品安全和公共卫生的关注日益加剧，天然多糖作为一种具有广泛生物活性和安全性的天然资源，受到了越来越多的研究关注。

天然多糖抑菌活性及其机理的研究已经成为微生物学、食品科学和生物技术领域的重要课题。

本文将对近年来天然多糖抑菌活性及机理研究的进展进行概述，以期为相关领域的研究提供参考。

天然多糖是一类含有大量单糖分子的高分子化合物，主要包括淀粉、果胶、纤维素等。

这些多糖在自然界中广泛存在，如植物细胞壁、动物肠道、土壤等。

天然多糖具有多种生物活性，如调节免疫功能、抗肿瘤、抗氧化等。

近年来研究发现天然多糖还具有显著的抑菌活性，可以抑制多种细菌的生长和繁殖。

天然多糖抑菌活性的机制主要包括以下几个方面：首先，天然多糖通过改变细菌细胞壁的结构和功能，导致细菌失去附着能力，从而抑制其生长。

其次天然多糖能够与细菌表面的受体结合，影响细菌的营养摄取和代谢过程，进而抑制其生长。

此外天然多糖还可以通过调节宿主免疫反应，增强机体对细菌的抵抗力。

目前关于天然多糖抑菌活性的研究已经取得了一定的成果，但仍存在一些问题有待解决。

例如不同来源的天然多糖抑菌活性可能存在差异，需要进一步研究其生物学特性；同时，天然多糖的制备方法和工艺也需要优化，以提高抑菌活性并降低毒性。

此外天然多糖抑菌活性与具体应用场景的关系也需要深入探讨，以便为实际应用提供理论依据。

1. 天然多糖的概述天然多糖是一类具有生物活性的复杂大分子化合物，主要来源于植物、动物和微生物。

它们在生物体中具有重要的功能，如储存能量、调节生物代谢、抗病毒、抗菌等。

随着生物技术的发展，天然多糖的研究越来越受到重视，其抑菌活性及机理研究也取得了显著的进展。

目前已知的天然多糖主要包括淀粉、纤维素、壳聚糖、几丁质、海藻酸等。

这些多糖具有不同的结构和化学性质，因此在抑菌活性和机理上也存在差异。

例如淀粉和纤维素是植物细胞壁的主要成分，具有较强的机械强度和刚性，能够阻止细菌侵入；而壳聚糖和几丁质则具有疏水性和阳离子性，可以与细菌表面的带电基团相互作用，从而抑制细菌的生长和繁殖。