微生物发酵木聚糖酶的研究进展

微生物产木糖醇的研究进展及应用前景分析发布时间：2023-05-16T08:22:15.985Z 来源：《新型城镇化》2023年9期作者：田强孟雯雯孔莉莉董睿谢秀云石娜娜贾海霞于华[导读] 目前，世界上对微生物发酵法生产木糖醇的研究很多，已取得不少成果，令人关注。

山东福田药业有限公司山东德州 251200摘要：目前，世界上对微生物发酵法生产木糖醇的研究很多，已取得不少成果，令人关注。

微生物发酵法不需要化学合成法所必需的高压高温反应条件，还可综合利用像树枝、落叶等大量未利用生物量资源，既解决了原料问题，还解决了环境问题，为木糖醇的生产开辟了新途径。

关键词：微生物发酵；木糖；木糖醇；阿拉伯糖；阿拉伯糖醇；工业生产中，生产木糖醇的原料主要是纸浆和玉米芯中所含有的多缩木糖（Xytan）成分，调制生产得到木糖，然后使用镍作催化剂，在氧化还原作用（加氢作用）下生产得到木糖醇制品。

关于木糖醇发酵生产法的研究目前世界已经有许多，在生产性和成本上比化学还原法，其优位性还不低。

1 从木糖开始的木糖醇生产1.1 可产生木糖醇的微生物众所周知，能资化（同化）木糖的酵母在特定的培养条件下，可以在培养基质中积累木糖醇代谢产物。

在有关发酵法生产木糖醇的研究中，这类酵母是最常利用的。

作为从木糖到产生木糖醇的酵母有假丝酵属、毕赤氏酵母菌属、德巴利氏酵母属等多种。

特别是热带假丝酵母等酵母大多产生木糖醇的能力高，收率（生成物质量/消耗基质质量）大约在70%~85%（如下页表1）。

另外，还发现了丝状菌、细菌肠杆菌科、肠杆菌属变种和纤维单胞菌菌属等，也能利用木糖转化生产木糖醇。

1.2 酵母生产木糖醇的机制（机理）假丝酵母菌属（Candida）的酵母通过如图1所示的代谢路线生产木糖醇。

木糖原料（基质）首先在木糖还原酶（XR）作用下还原成木糖醇。

然后在木糖醇脱氢酶作用下氧化生成D-木糖。

D-木糖磷酸化以后，通过戊糖磷酸代谢路线代谢。

相对于第一个反应的催化剂主要利用的辅酶NAD PH，第二个反应的催化剂XDH（木糖醇脱氢酶）是利用NAP+作为辅助酶发生作用的，XR是利用NAD PH和NADH两者而存在。

木聚糖酶外观性状粉剂、液体酶系活力5000，10000，20000（u/g）温度适用范围0-80（℃）木聚糖是一种是一种非淀粉多糖，主要存在于植物细胞的次生壁上，处于木质素和其它多聚糖之间，起着连接作用。

木聚糖是影响麦类原料在饲料中应用的最主要抗营养因子，小麦、黑麦和黑小麦中主要含有大量水溶性阿拉伯木聚糖。

常用的饲料原料玉米、豆粕中，木聚糖也是最主要的抗营养因子，增加肠道食糜黏度，影响动物消化吸收；影响消化道内源酶活性，刺激消化器官代偿性增大；影响脂肪的消化吸收；促使肠道有害微生物的增殖，影响动物健康；物理屏障作用，影响养分的消化。

作用：1，降解木聚糖，降低肠道食糜黏度，破坏植物细胞壁结构，消除其抗营养作用，改善动物生产性能。

提高饲料代谢能，促进养分吸收利用，增强饲料和养殖企业赢利能力。

2，消除木聚糖对内源酶的抑制，防止消化器官代偿性肥大。

3，生成大量功能性寡糖（木二糖、木三糖等），改善肠道微生物区系，有利于动物健康。

4，拓宽饲料原料使用范围，加大非常规饲料如麸皮、次粉、米糠等在饲料中的用量，降低饲料配方成本。

5，增加营养物质的吸收利用，减少粪便排放，保护环境，同时减少粪便有机物质分解产生的有害气体对畜禽的刺激，减少呼吸道疾病的发生。

木聚糖酶的作用机理及其在养猪业中的应用摘要：木聚糖是麦类、谷物等作物中含有的一种抗营养因子，它能增加食糜的粘性，降低养分的消化和吸收。

在饲料中添加木聚糖酶可以消除木聚糖的不利影响，降低食糜粘性，促进饲料转化，提高猪的生产性能。

本文对木聚糖酶的作用机理及其在养猪业中的应用研究现状做如下综述。

关键词：木聚糖酶，作用机理，应用目前，玉米等能量饲料原料供应日趋紧缺，玉米价格上涨，这严重影响了养猪业的发展。

充分开发和利用我国资源丰富的麦类、谷物、糠麸等来代替玉米，这是缓解玉米短缺的重要措施之一。

但是，麦类、谷物、糠麸等物质中含有一种抗营养因子非淀粉多糖（NSP）,影响单胃动物对养分的消化率，其中主要的是阿拉伯木聚糖。

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。

低聚木糖的生产及应用研究进展3许正宏　熊筱晶　陶文沂(江南大学生物工程学院,无锡,214036)　第一作者:博士研究生,讲师。

3江苏省科委“九五”工业科技攻关(No.BE96042)及原国家轻工总会科技攻关(No.轻科97023)资助项目　收稿时间:2001-08-13摘　要　低聚木糖是功能性低聚糖类中功能较好的一种,工业应用范围广泛。

文章着重介绍了低聚木糖的理化特性、生产以及应用等方面的国内外研究进展,并简要介绍了课题组的一些研究工作进展。

关键词　低聚木糖,木聚糖酶,研究进展 低聚木糖(xylo 2oligosaccharide )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[1]。

1　低聚木糖的特性及应用一般认为,低聚木糖是由木二糖～木十糖等组成的,其中以木二糖、木三糖为主要有效成分。

在自然界中,竹笋等天然植物中含有少量的低聚木糖。

另外,一部分植物半纤维素在人体大肠内也可以被分解转化为低聚木糖[2]。

111　理化性质[3,4]低聚木糖中,木二糖的甜度为蔗糖的40%,含量为50%的低聚木糖产品甜度约为蔗糖的30%,还可作为保湿剂在食品中使用。

其粘度很低,且随温度升高而迅速下降。

比其他功能低聚糖更耐酸、耐热,5%低聚木糖水溶液在p H215～810范围内加热1h 后无明显变化,100℃加热1h ,几乎不分解。

因此低聚木糖可广泛用于酸性或需高温处理的食品,如日本已将低聚木糖添加到黑醋中生产出保健醋饮料。

此外,低聚木糖可作为低热量食品添加剂,即便过量摄食,也不会导致肥胖。

112　生理学特性低聚木糖具有良好的生理学特性,主要表现在以下几方面:(1)显著的双歧杆菌增殖能力[3,5]。

低聚木糖有明显的双歧杆菌增殖作用,而且除青春双歧杆菌、婴儿双歧杆菌和长双歧杆菌外,大多数肠道菌对低聚木糖的利用都比较差。

低聚木糖是目前发现有效用量最少的低聚糖。

实验表明,每天只需口服017g ,2周后大肠杆菌中的双歧杆菌的比例从819%增加到1719%,而拟杆菌(可能的致病菌)则从5216%减少到4414%;3周后,双歧杆菌的比例增加到2012%,拟杆菌降至3219%。

木聚糖酶作用机理及区分木聚糖内外切酶测定方法探讨近年来，木聚糖酶以其特有降解阿拉伯木聚糖，消除阿拉伯木聚糖对动物的抗营养作用，已成为一种在养殖业中广泛应用的酶制剂。

特别是基因工程菌株性木聚糖酶以其稳定性好，降解效率高等特点引起了人们的广泛关注。

然而木聚糖酶是降解半纤维素木聚糖的一组酶的总称，要想很好的应用木聚糖酶制剂产品，必须对木聚糖酶的作用机理有较深的了解。

同时，在实际生产应用中木聚糖内切酶和外切酶的协同作用对木聚糖降解至关重要，但对于如何应用检测方法去区分木聚糖内外切酶的性质却很少关注。

由此，本文首先从分子角度对木聚糖酶的作用机理进行了论述，然后对区分木聚糖酶系中内切酶和外切酶的检测方法进行了探讨，意欲对木聚糖酶制剂产品在生产上更好的应用提供帮助。

1. 木聚糖酶作用机理木聚糖是由β－1,4或β－1,3糖苷键连接的一种杂合多聚分子。

主链由多个吡喃木糖基通过木糖苷键相连，侧链上连着多种不同大小的短的取代基,主要有乙酰基、4-甲基-D-葡糖醛酸残基、L-阿拉伯糖残基等。

这些侧链与植物细胞中其它几种结构性多糖(如木质素、纤维素、果胶、葡聚糖等)以共价或非共价键连接,组成植物细胞重要的结构——细胞壁。

木聚糖主要存在于植物细胞的次生壁中,处于木质素及其它多聚糖之间,起着连接作用。

也正由于这些侧链的不同,使得木聚糖的结构变化范围很大,从仅由β-1,4-糖苷键连接的多聚木糖线性分子到高度分枝的异质多糖。

因此，要使木聚糖完全降解则需要多种水解酶的协同作用，这其中包括主链水解酶β－D－1,4内切木聚糖酶、β－D－1,4外切木糖苷酶和侧链水解酶a－L －阿拉伯呋喃糖苷酶、a－葡萄糖醛酸酶和乙酰木聚糖酯酶等。

木聚糖降解时，起主要作用的酶是β－D－1,4内切木聚糖酶和β－D－1,4外切木糖苷酶。

β－D－1, 4内切木聚糖酶以内切方式作用于木聚糖主链内部的β- 1，4木糖苷键,其主要水解产物为低聚木糖、木寡糖、木二糖等；β－D－1,4外切木糖苷酶通过水解低聚木糖、木寡糖等的非还原性末端来催化释放木糖残基。

阿拉伯木聚糖和阿拉伯低聚木糖的益生功能研究进展雷钊;尹达菲;袁建敏【摘要】The research on regulation of gut health of livestock has been focused on in recent years.As novel prebiotics, arabinoxylan (AX) and arabinoxylan oligosaccharides (AXOS) show better proliferation effects on Bifidobacterium than fructooligosaccharides and other oligosaccharides.Besides, AX and AXOS can efficiently regulate the health of hindgut (colon and cecum) via fermentation in the hindgut to produce non-branched short chain fatty acids and inhibit protein fermentation to lower the production of toxic substance (phenol, ammonia and so on).Structural differently AX and AXOS have different fermentation properties and can produce synergistic effect.This paper reviewed the research progress of prebiotic effects of AX and AXOS in recentyears,which provides a theoretical basis and instruction for their application in livestock industry.[Chinese Journal of%畜禽肠道健康的调控已成为当今畜牧业中的重点关注问题.阿拉伯木聚糖(AX)和阿拉伯低聚木糖(AXOS)作为新型的益生元,其对双歧杆菌等益生菌的增殖效果优于低聚果糖等益生元.此外,与低聚果糖等益生元相比,AX和AXOS能够进入肠道后段进行发酵,生成非支链的短链脂肪酸,并抑制蛋白质的发酵,减少有毒物质(苯酚、氨等)的生成,从而有效地调节后肠段(结肠和盲肠)的健康.不同结构的AX和AXOS具有不同的益生功能,且AX 和AXOS间存在协同增效的益生作用.本文综述了近年来关于AX和AXOS的益生功能的研究进展,为其在畜牧业中的应用提供一定的理论依据和指导.【期刊名称】《动物营养学报》【年(卷),期】2017(029)002【总页数】9页(P365-373)【关键词】阿拉伯木聚糖;阿拉伯低聚木糖;益生功能;肠道健康【作者】雷钊;尹达菲;袁建敏【作者单位】中国农业大学动物科技学院,北京100193;中国农业大学动物科技学院,北京100193;中国农业大学动物科技学院,北京100193【正文语种】中文【中图分类】S816.7随着畜禽产品安全问题越来越受到关注，抗生素等药物的使用越来越受到限制，因而研发新的调节畜禽肠道健康的抗生素替代品显得越来越重要。

利用发酵技术生产多糖类化工产品的研究进展发酵技术在生产多糖类化工产品方面具有重要的应用潜力。

多糖类化工产品是具有广泛用途的生物高分子材料，包括纤维素、淀粉、壳聚糖、葡聚糖等。

利用发酵技术生产多糖类化工产品具有环保、可持续发展和高效生产等优势。

本文将重点探讨该研究领域的最新进展。

发酵技术是利用微生物代谢活动产生的酶来合成或转化化学物质的一项技术。

在生产多糖类化工产品方面，常见的方法是利用微生物菌种进行发酵过程。

在发酵过程中，菌种通过合成酶将底物转化为目标多糖类产品。

通过调控发酵条件、改良菌种和优化酶的表达等措施，可以提高多糖类化工产品的产量和质量。

近年来，利用发酵技术生产多糖类化工产品的研究取得了显著的进展。

一方面，研究人员通过筛选和改良高产菌株，提高了多糖类化工产品的生产效率。

例如，通过优化菌种和底物配比，改进发酵工艺，成功实现了壳聚糖、葡聚糖等多糖类产品的高效生产。

另一方面，研究人员还利用基因工程技术改良了菌株，提高了酶的表达水平和酶的特异性，进一步增加了多糖类化工产品的产量和质量。

除了改良菌株和优化发酵工艺，研究人员还开展了多糖类化工产品的后处理技术研究。

多糖类产品通常需要经过纯化、结构调整和功能改性等步骤，以满足不同应用领域的需求。

发酵技术可以与其他技术相结合，提高多糖类化工产品的纯度和功能性。

例如，利用离子交换、超滤、逆流色谱等技术可以实现多糖类产品的分离纯化；而化学修饰、物理交联等技术可以改变多糖类产品的结构和性能。

此外，近年来，研究人员还开始探索利用发酵技术生产可降解多糖类化工产品。

可降解多糖类产品具有良好的生物相容性和环境友好性，因此在医药、食品和环境保护等领域具有广阔的应用前景。

通过筛选和改良菌株，研究人员已经成功利用发酵技术生产了一系列可降解多糖类产品，这为多糖类化工产品的可持续生产提供了新思路。

然而，利用发酵技术生产多糖类化工产品仍面临一些挑战。

首先，菌种的选取和改良是关键。