微生物β-甘露聚糖酶的研究进展

本文阐述β-甘露聚糖酶的来源，微生物生产方法，酶的纯化及酶学特性，同时简要介绍了β-甘露聚糖酶及其水解产物的应用。     

微生物β-甘露聚糖酶的研究进展

β-1,4-D-甘露聚糖酶是一种广谱诱导型多功能酶,广泛存在于植物、动物和微生物中,其主要存在于微生物中,主要水解产物为甘露寡糖。该文对β-甘露聚糖酶的来源、酶结构、催化机制及过去和现在的应用进行了综述,并对β-甘露聚糖酶在动物生产、饲料、食品、医药、石油开采及生物技术等方面的广泛应用进行介绍,为β-甘露聚糖酶的基础研究和开发提供参考和依据。     

生物合成甘露聚糖酶中氮源作用的研究

为了研究不同氮源及氨基酸对微生物合成碱性甘露聚糖酶的影响,分别进行了不同氮源对碱性β-甘露聚糖酶合成的影响、酵母氮基作为唯一氮源对碱性β-甘露聚糖酶合成的影响、在合成培养基中添加不同的氨基酸对微生物产酶的影响、几种氨基酸作为唯一氮源对微生物产酶的影响、在粗酶液中添加氨基酸对酶活的影响和几种氨基酸复配对碱性β-甘露聚糖酶...     

产黄青霉β-甘露聚糖酶的高效表达、性质及应用

将产黄青霉（Penicillium chrysogenum）来源的β-甘露聚糖酶（PcMan26A）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。PcMan26A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。     

干酪乳杆菌产β-甘露聚糖酶发酵条件优化及在果汁澄清中的应用

为丰富甘露聚糖酶在乳酸菌中的菌株来源，扩大甘露聚糖酶在食品级领域的应用。通过形态观察、API 50 CHL试剂条检测和16S rDNA序列分析，对产β-甘露聚糖酶的乳酸菌进行鉴定。结果表明，鉴定出一株产β-甘露聚糖酶的干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）3MP-5-3。采用响应面法获得最优培养基组分为角豆胶5.7 g/L、酵母提取物5.2 g/L、葡萄糖8.0 g/L、蛋白胨10.0 g/L、牛肉膏10.0 g/L、柠檬酸铵3.0 g/L、1 mL吐温80和初始pH值6.1。优化后菌株产甘露聚糖酶酶活从（64.55±0.20） U/mL增加到（75.83±0.31） U/mL，是优化前的1.17倍。β-甘露聚糖酶能提高苹果、橙子、桃子、柿子和蓝靛果5种果汁出汁率和澄清度。其中酶处理组的柿子汁（44.53%）和苹果汁澄清度（73.60%）显著高于离心组（36.86%和64.41%）（P＜0.05），分别提高了17.2%和14.3%。该结果表明干酪乳杆菌3MP-5-3粗甘露聚糖酶在果汁澄清具有经济、简便的应用潜力。     

米黑根毛霉甘露聚糖酶的定向进化、高效表达与应用

为提高米黑根毛霉甘露聚糖酶（RmMan5A）对魔芋粉的水解效率,利用定向进化技术对该酶进行分子改造,经两轮筛选获得了一个对甘露聚糖酶催化效率显著提升的突变体（RmMan5AM2）。该突变体的最适pH为7.0,最适温度为65 ℃,较野生型甘露聚糖酶提高了10 ℃。该突变体继承了野生型甘露聚糖酶的高比酶活力,对槐豆胶的比酶活力达10 371.4 U/mg。在最适条件下,该突变体对槐豆胶、魔芋粉和瓜尔胶的催化效率分别提高了37.4%、28.9%和34.4%。进一步将该突变体在毕赤酵母中进行高效表达,经过156 h高密度发酵,发酵液胞外酶活力达176 000 U/mL,是目前产甘露聚糖酶的最高水平。利用该突变体水解魔芋粉成功制备魔芋甘露寡糖,产物主要为聚合度2~6的甘露寡糖（相对峰面积>85%）,总得率为88.5%。该突变体具有优良的酶学性质,对魔芋粉的水解效率显著提升,在魔芋甘露寡糖的酶法制备中具有很大的应用潜力。     

不同聚合度甘露聚糖对甘露聚糖酶生物合成影响的研究

为了研究不同聚合度甘露聚糖对甘露聚糖酶生物合成的影响,进行了不同碳源对甘露聚糖酶生物合成的影响、魔芋甘露聚糖对菌株生长和产酶的影响、不同聚合度的甘露聚糖对甘露聚糖酶的诱导和以低聚合度的甘露聚糖为诱导物生产甘露聚糖酶的研究。结果显示：一株产甘露聚糖酶的菌种产酶存在着代谢终产物阻遏效应,合适的产酶魔芋粉浓度为12g／L,聚合度较小的甘露聚糖诱导的产酶量较大,在发酵培养基中添加低聚合度的魔芋水解物对甘露聚糖酶的生物合成有较大的促进作用,发酵34h酶活可达1831U／mL。     

高产β-甘露聚糖酶黑曲霉菌株的分离与鉴定

该研究以采集的河南南阳魔芋种植土壤样品为试验材料,通过富集培养、测定产β-甘露聚糖酶酶活力,分离筛选高产β-甘露聚糖酶的菌株,并通过形态观察、内转录间隔区（ITS）基因和β-微管蛋白基因BenA序列分析对其进行菌种鉴定。结果表明,筛选得到一株高产β-甘露聚糖酶真菌菌株HKS016,其β-甘露聚糖酶酶活力为2.67 U/mL,该菌株被鉴定为黑曲霉（Aspergillus niger）,保藏于中国普通微生物学菌种保藏中心（CGMCC）,保藏编号为CGMCC No.22413。     

产气肠杆菌B19中β-甘露聚糖酶基因的克隆表达及酶学性质研究

将产气肠杆菌B19中的β-甘露聚糖酶基因(ManE)进行克隆,获得全长ManE基因序列,将ManE基因与pET28a(+)表达载体连接,转入大肠杆菌BL21(DE3)中,构建重组菌株BL21(DE3)-pET-28a(+)-ManE,并成功表达了重组β-甘露聚糖酶。结果表明:克隆得到ManE基因序列全长为2196 bp,编码731个氨基酸。通过Ni柱亲和层析法分离纯化得到纯度较高的重组β-甘露聚糖酶,其分子量大小约为82.5 ku。重组β-甘露聚糖酶的酶学性质研究结果显示:最适反应温度和最适pH分别为55℃和6.5,在温度50~55℃,pH4.0~7.0的范围内都能保持较好的稳定性。1 mmol/L浓度的Co2+、Mn2+、Zn2+、Ba2+和Ca2+对重组β-甘露聚糖酶的酶活有不同程度的激活作用。而K+、Mg2+和Cu2+对该重组酶有不同程度的阻碍作用,其中Cu2+对该重组酶催化活性的抑制作用最强,酶活降低到最大酶活力的65.3%。本研究实现了β-甘露聚糖酶的异源表达,这些结果为该酶的进一步工业化应用提供了重要的理论依据。     

枯草芽孢杆菌β-甘露聚糖酶的克隆表达及重组酶性质研究

为实现对魔芋葡甘聚糖具有高度专一性的β-甘露聚糖酶基因的异源表达,从枯草芽孢杆菌G1中克隆出β-甘露聚糖酶基因BsmanA,将该基因与表达载体pACYCDuet-1连接并转化到E.coil BL21(DE3)中。结果表明:该β-甘露聚糖酶基因BsmanA序列全长为1098 bp,编码366个氨基酸;经Ni柱亲和层析纯化后,测得重组酶分子量大小为38 kD;酶学性质研究结果显示:该酶促反应的最适温度为60℃,最适pH为6.5,在温度50~70℃间,pH4.5~7.0的范围内能保持较好的稳定性。本研究实现了β-甘露聚糖酶的异源表达,为生物催化制备低聚甘露糖的工业化提供了新的选择。     

甘露聚糖酶AfMan5A和RmMan134C的性质差异分析及对多糖的协同降解

分析烟曲霉（Aspergillus fumigatus）HBHF5来源的GH5家族甘露聚糖酶AfMan5A和微孢根霉（Rhizopus microsporus）GZHF10来源的GH134家族甘露聚糖酶RmMan134C的酶学性质差异,探究两者协同降解多糖的潜力。结果表明两者酶学性质差异较大,AfMan5A的最适温度和pH值分别为60 ℃和6.0,而RmMan134C最适温度和pH值为35 ℃和5.0。金属离子Cu2＋、Zn2＋和Mn2＋均表现出对2 个酶活性的抑制,而Mg2＋、Fe3＋和Li＋可促进AfMan5A活性,却对RmMan134C活性表现出轻微抑制。甘露聚糖酶RmMan134C较AfMan5A底物谱广,两者最适底物均为魔芋葡甘露聚糖。进一步研究发现,两者并未对甘露聚糖类底物表现出协同效果,而是在微晶纤维素的降解中表现出较好的协同作用,协同系数为6.1。本研究分析了GH5和GH134家族甘露聚糖酶的性质差异及降解多糖的协同效果,为甘露聚糖酶的进一步应用推广提供一定的理论支持。     

高产β-甘露聚糖酶菌株的分离鉴定及酶学性质研究

通过初筛和复筛从魔芋种植基地土壤样品中分离筛选高产β-甘露聚糖酶菌株。通过形态学观察、生理生化试验及16S rDNA序列分析对菌株进行鉴定,并对其产β-甘露聚糖酶酶学性质进行研究。结果表明,筛选出一株高产β-甘露聚糖酶的菌株,编号为HTGC-10,被鉴定为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）。菌株HTGC-10在30 ℃、180 r/min条件下液体发酵24 h后,发酵液β-甘露聚糖酶活力为61.75 U/mL。酶学性质的研究结果表明,该菌株所产酶的最适反应pH值为6.0,在中性偏酸环境下稳定性较好,属于偏酸性酶;最适反应温度为55 ℃,热稳定性相对较差;乙二胺四乙酸（EDTA）和金属离子Na+、K+、Mn2+、NH4+、Mg2+、Fe2+、Cu2+、Ca2+对酶活力均有不同程度的抑制作用,其中Cu2+对酶活力的抑制作用最显著。     

碱性β-甘露聚糖酶产生菌的筛选、鉴定及发酵条件优化

为获得具有潜在工业应用价值的碱性β-甘露聚糖酶产生菌株,从自然土样中分离得到1株产酶性状较好的碱性细菌,经形态学和分子生物学分析鉴定为科氏芽孢杆菌(Bacillus cohnii)。粗酶性质研究显示,该菌株所产β-甘露聚糖酶最适作用温度和pH分别在55℃和9. 5。通过单因素和正交设计试验优化后,该菌株摇瓶发酵至36 h时,产酶水平为345 U/L,是优化前产酶水平的4. 3倍。研究结果为碱性β-甘露聚糖酶的放大发酵奠定了基础,为碱性β-甘露聚糖酶编码基因的克隆及异源表达等相关研究提供了良好的菌种资源。     

甘露聚糖酶和木聚糖酶在纸浆漂白中的应用

随着酶制剂生产水平和研究开发能力的提高,促进了造纸用酶制剂的研究开发和市场化应用,甘露聚糖酶和木聚糖酶在纸浆生物漂白研究和应用中极受关注。甘露聚糖酶和木聚糖酶是主要的半纤维素酶类,在纸浆预漂白过程中能够降解半纤维素,有利于化学漂白剂的渗入和木素脱除。多年来的研究表明甘露聚糖酶和木聚糖酶能够增加纸浆漂白的白度,降低卡伯值,减少纸浆漂白过程中化学品的用量。本文从甘露聚糖酶和木聚糖酶用于纸浆漂白和两种酶在纸浆漂白中的协同作用展开了简要综述。     

β-甘露聚糖酶的制备及其应用研究进展

本文概述了β-甘露聚糖酶作用底物的方式，不同生物来源的β-甘露聚糖酶的一般特性及其分离纯化技术，β-甘露聚糖酶在工业、饲料添加剂、食品方面的广泛应用。     

利用咖啡豆渣酶法制备甘露低聚糖的研究

充分利用水提绿原酸所剩的咖啡豆渣,酶法制备高附加值的产品甘露低聚糖(mannan-oligosaccharides,MOS),并对其成分进行分析研究。利用市场上现有的两种不同来源的β-甘露聚糖酶(来源于枯草芽孢杆菌的酶,称为酶A;来源于黑曲霉的酶,称为酶B)对咖啡豆渣酶解处理制备甘露低聚糖,通过单因素试验以及正交试验,对加酶量、酶解温度、酶解p H值和酶解时间进行优化,得出最佳工艺条件。利用酶A制备MOS得率为(52.76±0.11)%,利用酶B制备MOS得率为(61.01±0.12)%,测得酶A和酶B处理后的酶解液平均聚合度(DP值)分别为7.52和7.46。酶B处理的酶解液经1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(PMP)衍生化后进行液相色谱(HPLC)分析,确定甘露低聚糖的组成成分为:甘露糖为42.78%,半乳糖为42.58%,阿拉伯糖14.64%。DP值为7.46符合功能性低聚糖的制备要求,分析低聚糖成分中甘露糖含量较高,符合功能性低聚糖为甘露低聚糖的要求,为利用咖啡豆渣制备高附加值产品提供了技术支持。     

β-甘露聚糖酶产生菌的筛选及魔芋低聚糖制备工艺的研究

以魔芋粉为唯一碳源,从种植魔芋土壤中定向筛选一株高产胞外β-甘露聚糖酶的菌株,进行形态观察、生理生化试验和16S rDNA序列分析鉴定,并研究了该β-甘露聚糖酶水解魔芋胶制备魔芋低聚糖的工艺。结果表明,筛选出一株高产胞外β-甘露聚糖酶的菌株,编号为G1,被鉴定为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）。确定魔芋低聚糖制备的酶解条件为酶添加量50 U/g魔芋葡甘聚糖（KGM）,酶解pH值 6.5,酶解温度55 ℃;当KGM质量浓度为10 g/L,酶解时间2 h时,还原糖转化率为51.6%;当KGM质量浓度为30 g/L,酶解时间4 h时,还原糖转化率仍可达到46.9%,表明该酶具有较高的催化效率。利用薄层层析（TLC）定性分析酶解产物主要为三糖及三糖以上的低聚糖。该研究为实现酶法制备魔芋低聚糖的工业化生产奠定了基础。     

活性炭对枯草芽孢杆菌β-甘露聚糖酶的作用

考察了活性炭对枯草芽孢杆菌β-甘露聚糖酶液的脱色与纯化作用。结果表明,酶液在脱色温度50℃、活性炭量3%、吸附时间2h条件下,不仅可使酶液脱去一部分色素,并纯化酶3.77倍,收率达到86.19%±2.99%。     

1 株产甘露聚糖酶嗜热真菌的鉴定、酶学性质表征及转录组学分析

从大曲中筛选出一株产嗜热甘露聚糖酶的嗜热真菌GZFH7，经鉴定该菌为微小根毛霉（Rhizomucor pusillus），接菌至魔芋发酵培养基诱导产生的甘露聚糖酶的最适反应温度为70 ℃。在50～80 ℃范围内可保留50%以上的酶活力。在最适反应温度处理1 h，酶活力基本保持不变。该酶pH 2.0～12.0范围内均具有一定耐受性，其最适反应pH值为5.0。经转录组学测定分析，共有几丁质酶、半乳糖苷酶、甘露糖基转移酶等253 个碳水化合物活性酶基因表达，其中糖基转移酶表达最为丰富，约占41.1%；其次为糖苷水解酶，约占37.5%。微小根毛霉R. pusillus GZFH7是嗜热真菌，其诱导的嗜热甘露聚糖酶热稳定性良好。同菌株GZFH7高效的产碳水化合物活性酶能力使其在酶制剂的开发与应用方面有较大的研究价值。     

产甘露聚糖酶海洋微生物的筛选及酶学性质研究

目的:筛选产甘露聚糖酶的海洋微生物。方法:采用2216E、海水-高氏一号和海水-PDA培养基对采集的微生物进行分离纯化,采用平板透明圈法对菌株进行初筛,并对初筛中HC值较大的菌株通过发酵测酶活复筛;采用16S r DNA序列分析,并结合细胞和菌落形态观察及部分生理生化试验,对菌株进行鉴定;利用硫酸铵盐析法制备粗酶液,研究甘露聚糖酶作用的酶学特性。结果:从台湾海峡采集的海水和海泥样品中,分离得到细菌467株,霉菌145株,放线菌10株,初筛得到64株有透明圈的菌株,复筛得到菌株B555,其酶活力最高为28.18 U/m L,经鉴定为芽孢杆菌(Bacillus sp.)。菌株B555所产甘露聚糖酶的最适反应p H为7.0,且在p H 5.0~10.0时较稳定;最适反应温度为50~55℃,在55℃时半衰期约为150 min;1 mmol/L的金属离子Ni+、Co2+、Zn2+、Mg2+、Ca2+、Na+、K+、Fe3+、Ba2对酶活力均有抑制作用。在55℃,p H 7.0条件下,该酶对槐豆胶和魔芋粉有很好的底物特异性,Km值分别为4.7和3.33 mg/m L,Vmax值分别为588.23和476.19μmol/(m L·min)。可应用于魔芋甘露低聚糖的酶法制备。