木聚糖酶的功效与作用(木聚糖酶的作用和功效)
一、木聚糖酶是木糖醇吗
木聚糖酶不是木糖醇。两者的性质，化学结构不同。木聚糖酶是一种存在于植物细胞壁中的异质多糖，是植物半纤维素的主要成分。大多数木聚糖酶是一种结构复杂的、具有高度分枝的异质多糖，含有许多不同的取代基，木聚糖酶是一组酶，而非一种酶。而木糖醇是一种有机化合物，是从白桦树、橡树、玉米芯、甘蔗渣等植物原料中提取出来的一种天然甜味剂，也是人们身体正常糖类代谢的中间体。
二、木聚糖酶主要用途有什么
木聚糖酶可以应用在酿造、饲料工业中。木聚糖酶可以分解酿造或饲料工业中的原料细胞壁以及β－葡聚糖，降低酿造中物料的粘度，促进有效物质的释放，以及降低饲料用粮中的非淀粉多糖，促进营养物质的吸收利用，并因而更易取可溶性脂类成分。
主要包括外切β－1,4-木聚糖酶内切β－1,4-木聚糖酶和－木聚糖酶它可以将饲料的非淀粉多糖分解成较小聚合度的低聚木糖，从而改善饲料性能，消除或降低非淀粉多糖在动物肠胃中因粘度较大而引起的抗营养作用同时它可以破坏植物细胞壁的结构，提高内源性消化酶的活性。
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木聚糖酶应用于饲料工业中时，必须进行逐渐稀释达到与其物料混匀的程度。稀释度应根据取食者的特性准确计量。酶制剂是蛋白质和可吸入的尘物，可能对某些人会诱发或导致过敏症或过敏反应；长期接触可能会引起皮肤、眼睛和鼻粘膜的不适。
因此，任何溢出，甚至是极少的溢出都应立即清理。沾染在皮肤或眼睛上的酶粉或酶液立即用清水清洗，并寻求专科医生的指导。每次开袋或开桶后，若未使用完，应扎紧袋口或拧紧桶盖，以免受潮或污染。对于酶粉尘敏感的人来说，吸入酶粉尘可能会产生过敏反应。
因此，建议使用固体酶制剂时，操作人员应穿工作服，带防尘面罩和手套，不要让本品粉末溅入眼睛、口、鼻之中。
三、木聚糖酶在饲料中的重要作用有哪些
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。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。
四、木聚糖结构及其水解所需的酶
主要的木聚糖去糖基酶是内切-β-1，4-木聚糖酶（这里叫木聚糖酶）。该酶主要在主链的非取代部分切割。其他酶与木聚糖酶协同作用，它们或攻击多聚的木聚糖为木聚糖酶产生新位点，或者攻击木聚糖酶释放的线形的取代寡糖。已知木霉属菌株几乎产生表10.10所示的全部木聚糖水解酶。目前已经纯化和鉴定了许多酶，并分离和测序了它们的基因。已经结晶了三个木霉木聚糖酶蛋白并建立了它们的三级结构。木霉菌株主要是里氏木霉产生木聚糖水解系统，它们是这一类植物细胞壁水解酶中表征的最好的酶（表10.11）。
10.5.1.1内切-β-1，4-木聚糖酶
Wong等（1992）综述了关于木霉种属的主要木聚糖酶的广泛的可利用文献。该综述概括的是，木霉种属（哈茨木霉、康宁木霉、木素木霉、长枝木霉、拟康宁木霉、里氏木霉和绿色木霉）产生的多种木聚糖酶可分成三类（表10.10）。几个菌株产生一对低分子量木聚糖酶，其分子量在18～23kDa之间，而一些菌株产生另外的较大的木聚糖酶（29～33kDa）。这些类型的木聚糖酶都属于特异木聚糖酶类，亦即它们不水解纤维素。两种类型的木聚糖酶的催化特性似乎有差异。研究发现哈茨木霉的一个中型木聚糖酶比木霉的三个其他低分子量木聚糖酶能更高程度地水解木聚糖。研究也发现了几个木霉菌株产生一个53～57kDa的木聚糖解聚酶，这些酶被鉴定为非特异性内切-β-1，4-葡聚糖酶，它们是纤维素水解系统而非木聚糖水解系统的组分。最著名的非特异性内切葡聚糖酶是里氏木霉的EGI（Claeyssens et al.，1990；Biely et al.，1991；Zurbriggen et al.，1991；Bailey et al.，1993）。真菌在生长期间作用于纤维素和木聚糖都可产生木聚糖酶，或由木二糖诱导也可产生，而仅作用于纤维素或由槐糖诱导产生EGI。
10.5.1.2β-木糖苷酶
关于该重要糖化水解酶的信息相比木聚糖酶要少得多。主要的原因可能是木霉不是该酶的最佳生产者（Reese et al.，1973），而且很长一段时间不清楚实际产生何种β-木糖苷酶。Dekker（1983）在里氏木霉QM9414中研究了第一个木霉β-木糖苷酶，点明了该酶在木聚糖的整个水解生产中的重要性，并首次报道了该酶的特性。后来从绿色木霉和里氏木霉中纯化的β-木糖苷酶也表现非常相似的性质（Matsuo et al.，1984；Lappalainen，1986；Lappalainen，1988；Poutanen et al.，1988a）。该酶水解木糖寡糖和4-硝基苯-β-D-吡喃木糖苷，而对4-硝基苯-a-L-呋喃阿拉伯糖苷则表现低活性。它们的芳基-β-木糖苷酶活性能够被D-木糖竞争性抑制。
最近发现里氏木霉β-木糖苷酶的形成在低pH时能被D-木糖显著地增强，这使得该酶能够实现较大量的分离，并使更详细地研究其催化特性成为可能。研究已经证明β-木糖苷酶水解聚合度为2～7的β-1，4-木糖寡糖，在固定的浓度，水解效率随着链长的增加而提高。该酶在某种程度上也攻击去分支的山毛榉木糖和葡糖醛酸木糖，形成唯一的终产物D-木糖（Margolles-Clark et al.，1996 a；Herrmann et al.，1997）。这些结果表明该酶可以代表一个外切β-木糖苷酶，尤其是一个β-D-木糖水解酶。该酶对β-1，4-木糖苷键表现明显的偏好，β-1，4-木糖苷键的水解比β-1，3-木糖苷键的水解大约快3倍，比β-1，2-木糖苷键的水解快10倍以上（Herrmann et al.，1997）。该酶显然是一个保留水解酶（平时保留在溶酶体内，特定条件下才释放的水解酶），因为它在高浓度木糖寡糖和4-硝基苯-β-D-吡喃木糖苷存在时，能很容易地催化糖基转移反应。
表10.10已知木霉属菌株产生的三种不同类型的内切-β-1，4-木聚糖酶
注：该表数据基于Lappalainen，Wong和Saddler酶分类的总结。
表10.11里氏木霉Rut C-30半纤维素酶的性质
注：a为SDS-PAGE测定。b为仅显示附属酶对寡聚糖和多聚糖的活性。c为HCA和数字，疏水簇分析测定的糖基水解酶家族；CBD为纤维素结合结构域。d为包含好几种酶形式。e为从推断的氨基酸序列计算的。
10.5.1.3作用于木聚糖侧基的酶
a-葡糖醛酸糖苷酶、a-呋喃阿拉伯糖苷酶和木聚糖酯酶的作用是从不同的木聚糖或从木聚糖酶作用多糖形成的取代寡糖释放侧基。侧基的去除使得不论是木糖主链的还是木糖寡糖的吡喃木糖基残基更容易被木糖酶或β-木糖苷酶降解。里氏木霉是不同侧基裂解酶的一个很好的来源（Poutanen et al.，1987）。来自里氏木霉QM9414的这些酶的特性被广泛地研究。
（1）a-葡糖醛酸糖苷酶。Dekker（1983）首先证明了里氏木霉半纤维素水解系统中存在a-葡糖醛酸糖苷酶。里氏木霉产生一个主要的a-葡糖醛酸糖苷酶GLR I，已经纯化和表征，而且相应基因（glr1）最近也被分离出来（Margoolles-Clark et al.，1996 a；Siika-aho et al.，1994）。a-葡糖醛酸糖苷酶是一个相当大的蛋白，分子量91kDa。glr1基因是第一个克隆和表征的微生物a-葡糖醛酸糖苷酶基因。a-葡糖醛酸糖苷酶的推断氨基酸序列与数据库中可利用的任何蛋白质不表现任何显著相似性。a-葡糖醛酸糖苷酶可能代表一类全新的糖基水解酶。
（2）a-呋喃阿拉伯糖苷酶。研究发现里氏木霉产生一定量的 a-呋喃阿拉伯糖苷酶（Poutanen et al.，1987），其主要的酶形式 ABF I已经得到纯化和表征（Poutanen，1988a），编码该酶的基因（abf1）也已经被分离（Margolles-Clark et al.，1996c）。a-呋喃阿拉伯糖苷酶的推断氨基酸序列与任何表征了的细菌a-呋喃阿拉伯糖苷酶不表现相似性，但是它与黑曲霉的一个a-呋喃阿拉伯糖苷酶和康宁木霉abf1基因编码的酶表现为整个序列的高度相似。这两个酶最近被分类形成糖基水解酶家族54，里氏木霉a-呋喃阿拉伯糖苷酶也属于其中。黑曲霉和里氏木霉的 a-呋喃阿拉伯糖苷酶表现相似的底物专一性（Poutanen，1988b；Rombouts et al.，1988；Margolles-Clark et al.，1996b）。康宁木霉xyl1基因编码的酶的催化特性还没有充分表征，但是考虑到与里氏木霉a-呋喃阿拉伯糖苷酶的高度氨基酸相似性，该酶最可能是一个a-呋喃阿拉伯糖苷酶而不是一个β-木糖苷酶（Margolles-Clark et al.，1996a）。
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