木聚糖酶的基因来源及研究进展

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1、木聚糖酶的基因来源及研究进展1木聚糖酶介绍木聚糖是半纤维素的一种组成部分，是半纤维素中含量最丰富的一种，主要成分是D-木糖，是除纤维素之外自然界最为丰富的多糖，也是自然界中获得的可再生资源之一，几乎所有植物都含有木聚糖，它是细胞壁的组成成分，占细胞干重的15～30%。木聚糖是一种结构复杂的非均一聚糖，主链骨架是由多个D-木糖基通过β-1，4糖昔键相连而成。木聚糖的完全降解需要多种水解酶的参与而共同完成。木聚糖酶是一类将木聚糖降解为低聚糖和木糖的一组酶系，属于水解酶类。广义上包括内切-β-1,4-木聚糖酶、外切-β-1,4-木聚糖酶和β-木二糖苷酶。内切-β-1,4-木聚糖酶优先在不同位点上

2、作用于木聚糖和长链木寡糖，从β-1,4-木聚糖主链的内部切割木糖苷键，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-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-木二糖苷酶通过切割木寡糖末端而释放木糖残基。狭义上的木聚糖酶仅指内切-β-1,4-木聚糖酶。2木聚糖酶的不同来源微生物来源的木聚糖酶的分子量在8～145KDa，它们只含一个亚基。一般来说，分子量小于30KDa的木聚糖酶为碱性木聚糖酶，它们通常含有182～234个氨基酸残基；而分子量大于30KDa的木聚糖酶为酸性木聚糖酶，它们通常含有269～809个氨基

3、酸残基。通常细菌可产生两种木聚糖酶，即低分子量碱性木聚糖酶和高分子量的酸性木聚糖酶，但真菌一般产生低分子量碱性木聚糖酶。据资料报道，产该酶的微生物有几十个属，一百多个种，主要来源于细菌和真菌。目前，已从20余种细菌菌株、16种真菌、3种酵母以及8种放线菌中分离出相应的木聚糖酶。2.1细菌来源的木聚糖酶目前对来源于细菌的木聚糖酶的酶学性质，研究得比较清楚，芽孢杆菌的研究多集中在环状芽孢杆菌（BacilluscirculansD1），短小芽孢杆菌(BacilluspumilusASH)，枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)，凝结芽孢杆菌（Bacilluscoagulans）上。芽孢

4、杆菌产生的木聚糖酶的最适pH在5.5～9.0，多数为pH6.0；最适反应温度在50～75℃，多数为70℃，分子量集中在16～56KDa，多数为24KDa。Irwin等(1994)对嗜热单孢菌的木聚糖酶特性进行了分析，分子量为32KDa，在75℃，18h下酶活力为96%。某些放线菌也能产生木聚糖酶(Ethier等，1994)。表1近年细菌木聚糖酶的研究菌种是否工程菌发酵方式酶活参考文献BacilluscirculansD1否液态深层发酵8.4U／mLBocchini等（2005）BacilluspumilusASH否固态发酵7087U／g（干物质）Battan等（2006）Bacilluss

5、ubtilis否液态深层发酵3194.25U／mLDeepak等（2008）BacillussubtilisASH否固态发酵8964U／g（干物质）Sanghi等（2009）E．coli是液态深层发酵2122.5U／mLRusli等（2009）2.2真菌来源的木聚糖酶2.2.1木霉木聚糖酶特性木霉（Trichodermaharzianum）是一类工业上生产纤维素酶的主要真菌，同时一些木霉也能产生各种不同的木聚糖酶。Koyer等(1991)从里氏木霉中纯化得到两种木聚糖酶，木聚糖酶A的分子量为21.5KDa，分解产物为木二糖和木三糖；木聚糖酶B分子量为33KDa，分解产物为木二糖和木糖。木二

6、糖能抑制木聚搪酶B的酶活，而对木聚糖酶A无此效应。里氏木霉制备的木聚糖酶，水解植物半纤维素后，分离提纯该酶解液，用HCLP法分析其组成为；木糖3.4%、木二糖37.9%、木三糖18.5%、木四糖6.5%、木五糖6.5%，其它27.2%(徐勇等，2001)。植物半纤维素经低聚木糖酶的定向酶解后分离提纯的主要成分为木二糖和木三糖。2.2.2曲霉木聚糖酶特性Kimwa等(1995)从曲霉（AspergillusSojae）中得到了内切β-1,4一木聚糖酶的两种同工酶，分子量分别为32.7KDa和35KDa，等电点分别为3.50和3.75，这两种酶活性能明显被Mn2+和EDTA所抑制。Femand

7、ez等(1995)发现，构巢曲霉在以木聚糖为碳源时至少可分泌三种内切β一木聚糖酶：X22、X24、和X34，分子量分别为22、24和34KDa，其中X22是中性酶，其余两种为酸性酶。此酶对木聚糖有很高的专一性，是一种非脱支型木聚糖酶，与黑曲霉木聚糖酶近似，但后者分子量较小(28KDa)。注：AspergillusnigerXY-1、LBP326、SS7黑曲霉，AspergillusterreusMTCC8661土曲霉，A