《木聚糖酶研究进展综述6200字》

木聚糖酶的应用及其研究进展综述报告目录TOC\o"1-2"\h\u15053前言 2195531、木聚糖酶的简介 399851.1木聚糖酶 314031.2木聚糖酶的组成 324751.3木聚糖酶的来源 477261.4木聚糖酶的应用 4157742、木聚糖酶的研究 5183892.1木聚糖酶的研究背景 5126252.2木聚糖酶的研究意义 6223752.3木聚糖酶的国内外研究现状 632562.4木聚糖酶的研究中存在的问题 8185593、木聚糖酶的未来发展趋势 819113参考文献 92457致谢 10前言随着社会的高速发展，旧的产品慢慢淘汰出市场，新的科技产品占领相应的市场领域。科技的高速进步带来了世界日新月异的变化，科学领域的研究让生活变得更加丰富多彩。酶(enzyme)是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或RNA。酶的催化作用有赖于酶分子的一级结构及空间结构的完整。酶是一类极为重要的生物催化剂(biocatalyst)。由于酶的作用，生物体内的化学反应在极为温和的条件下也能高效和特异地进行。酶在生物体中起着十分重要的作用，在生命发展中有着不可取代的地位，因此对于酶的开发和利用是现阶段科学研究的热门话题。科学家一直致力于研究和开发酶的特性，研究酶的合成机理。酶的种类很多，因此将酶分成不同的酶组，木聚糖酶就是酶中十分重要的一个酶组[1]。木聚糖酶是现阶段日常生活和工业生产中不可或缺的酶种类之一，在食品的加工和生产，还有部分产品的酿造过程中，木聚糖酶起着十分重要的作用，因此在市场上模具糖酶也具有较高的市场价值和市场效应。由于市场上的需求，科学界对于木聚糖酶也一直在致力研究，科学家不仅研究木聚糖酶的来源，还对木聚糖酶的结构性状，作用机理等多方面进行分析。1、木聚糖酶的简介1.1木聚糖酶无论植物体还是动物体内都含有各种多糖和酶类，其中植物体中含有更多的多糖。木聚糖(xylan)是一种存在于植物细胞壁中的异质多糖，约占植物细胞干重的15%~35%，是植物体内部结构中重要的组成成分。在植物体内部纤维中存在各种多糖成分，这些多糖成分的结构复杂，而且部分多糖的部分基团还被其他基团所取代，因此形成植物体内庞大的基团特性[2]。在植物体内各种糖类的降解也需要酶的作用，而对于木聚糖的降解就需要各种酶的相互调节。对于调节木聚糖降解的酶就被称之为木聚糖酶，也可称为木聚糖酶组。木聚糖酶是存在于自然界中的，而社会需求较大，自然界的提取存在一定的困难，而且还存在一定的限度，因此市场上的木聚糖酶大多数是现代生物工程技术的产品。通过现代生物工程技术，单独培育含有木聚糖酶的菌类，在通过分离纯化得到相应的木聚糖酶颗粒产品。现代生物工程利用木霉菌生产木聚糖酶，通过基因工程等方法，将木霉菌的基因团进行转发，使其发酵产的木聚糖酶，然后对得到的木聚糖酶进行提纯得到市场上需求的产品。利用木霉菌生产木聚糖酶的最佳温度为55摄氏度，最佳PH为5.0，在工业生产过程中，基本都采用这两组数据[3]。1.2木聚糖酶的组成木聚糖酶并不是单一的一种酶，而是由多种酶组成。其中包括β-1,4-内切木聚糖酶，这种没在木聚糖酶系中有着十分重要的作用，它的作用是将木聚糖多糖分解成小寡糖和木二糖等低聚木糖，以及少量的木糖和阿拉伯糖，β-1,4-内切木聚糖酶的主要作用是多多糖的水解，其主要水解部位是β-1,4-糖苷键，是一种十分重要的水解酶。β-木糖苷酶也是木聚糖酶系中重要的组成部分，其作用也是进行水解，其主要水解部位是低聚糖的残疾末端。另外，参与彻底降解木聚糖的还有α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶、α-葡萄糖醛酸苷酶、乙酰木聚糖酯酶，以及能降解木聚糖中阿拉伯糖侧链残基与酚酸(如阿魏酸或香豆酸)形成的酯键的酚酸酯酶等侧链水解酶，它们作用于木糖与侧链取代基之问的糖苷键，协同主链水解酶的作用，最终将木聚糖转化为它的组成单糖

[4-5]

。木聚糖酶系主要是由β-1,4-内切木聚糖酶、β-木糖苷酶、α-L-阿拉伯糖苷酶、α-D-葡糖苷酸酶、乙酰基木聚糖酶和酚酸酯酶组成。这些酶类的主要作用都是参与木聚糖的水解，在多种酶的作用，木聚糖被分解为小分子的单糖。在工艺生产中就是利用木聚糖酶系的水解作用，将部分高分子的多糖分解成低分子的单糖[6]。1.3木聚糖酶的来源木聚糖酶在自然界中存在的比较广泛，无论植物体，动物体还是微生物体内都含有，因此木聚糖的来源比较广泛。虽然木聚糖酶存在自然界中比较广泛，但是动物植物体内存在的量不是特别大，而且从动植物体内提取木聚糖酶还存在一定的困难性，因此市场上的木聚糖酶主要来源于微生物体内。微生物来源的木聚糖酶普遍存在于自然界中，且种类繁多，应用领域广泛，因此对微生物木聚糖酶的研究更多。现阶段生物工程研究生产木聚糖酶主要运用的细菌和真菌的培养，不同种类菌落培养得到的木聚糖酶的性质也不相同。其中，细菌可以产生碱性和酸性木聚糖酶，而真菌只可产生碱性木聚糖酶。真菌中以丝状真菌分泌的胞外酶最高。现代生物工程利用木霉菌生产木聚糖酶，通过基因工程等方法，将木霉菌的基因团进行转发，使其发酵产的木聚糖酶，然后对得到的木聚糖酶进行提纯得到市场上需求的产品。现阶段木聚糖酶的主要来源是木霉菌的培养，相对于其他菌群而言木霉菌的培养操作更为简单，而且得到的木聚糖酶产量更高而且还更加方便提纯。1.4木聚糖酶的应用木聚糖酶的运用领域比较广泛，可以运用在酿造、养殖，食品加工生产等各个领域，在这些领域中还起着十分重要的作用。木聚糖酶在酿造业中的运用。我国是酿造的大国，无论是酒，酱油，醋还是饮料都世界闻名，然而这些产品的制造都离不开酿造工艺。酿造工艺在我国已经有完美的技术，已经形成具有特色的产业。然而酿造工程离不开酶的发酵，和对多糖类物质的水解，其中还包括许多菌类的使用，例如酵母菌。而且酿造工艺中酶的使用更为重要，酶能水解多糖类物质，分解出单糖类物质。在我国酿酒工艺中，木聚糖酶能够分解麦芽糖和淀粉等高分子多糖，在通过其他菌类的作用对糖进行分解生产酒精，在饮料生产中更利用木聚糖酶分解得到各种饮料制品。在养殖业中也有木聚糖酶的使用。木聚糖酶并不是直接作为养殖业中的动植物体本身，而是通过木聚糖酶对某些产品的分解产生相应的饲料和肥料。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。因此在生产饲料的过程中木聚糖酶起着十分重要的作用。在养殖过程中很多高营养的复合饲料都是通过木聚糖酶的水解作用，生产制造而形成的。不仅仅在养殖饲料中使用到了木聚糖酶，在很多化肥制造的过程中也使用到了木聚糖酶的水解作用。聚糖和木糖的一组酶的总称，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（NSPS）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，提高饲料养分的利用[7].在食品加工生产过程中也有木聚糖酶的使用。利用木聚糖酶的水解作用，生产面包蛋糕等发酵食品。木聚糖酶在食品加工过程中起着十分重要的调节作用，调节食品的口感，增加食品的营养价值。木聚糖酶还被运用到生产加工等行业，木聚糖是木纤维和非木纤维的主要组成成分。在纸浆蒸煮过程中，木聚糖部分溶解、变性并重新沉积在纤维表面上。经过对木聚糖的处理，木聚糖的纤维就可运用到造纸等工业。现代运用的很多黄皮纸大部分都有木聚糖酶的处理。2、木聚糖酶的研究2.1木聚糖酶的研究背景木聚糖酶在我国的使用历史比较悠久，可能在酿酒业开始时就有木聚糖酶的使用，但是木聚糖酶的存在是在后期被发现的。虽然木聚糖酶的使用历史悠久，但是对于木聚糖酶的研究我国并不是特别的深入。木聚糖酶在市场上有很高的使用价值，而且木聚糖酶的很多使用特性并没有被开发利用，木聚糖酶还具有很大的发展空间。市场对木聚糖酶有很高的要求，木聚糖酶在市场上并没有达到饱和，木聚糖酶的使用价值更有待开发，因此对于木聚糖酶的提取，提纯一直是科学界关注的重点。我国很多科学家对木聚糖酶的性质进行研究，其中就有徐曼研究木聚糖酶在白酒中的作用，王佳玉研究木聚糖酶对麦芽糖的影响，范光森研究木聚糖酶在食品方面的作用等。木聚糖酶的开发和使用一直是科学界研究的重点[8]。2.2木聚糖酶的研究意义我国有着悠久的历史文化，其中酒文化也是我国传承的文化之一，因此我国的酿酒工艺一直占据世界文化的前端。为了开发和研究更好的就业产品，新材料的开发和研究就是十分重要的。木聚糖酶在酿酒中占有十分重要的作用，因此对于木聚糖酶的使用和研究存在的十分重要的意义。木聚糖酶的研究不仅仅是对酒业发展起着十分重要的作用，更关系到酒文化的传承。食品是人们生活的保障，我国是世界人口最多的国家，对于食品的需求也是世界上最大的。随着生活水平的提高人们不仅仅关注食品的数据，更加关注食品的质量。木聚糖酶在养殖业中，可以改善养殖过程中的饲料，使养殖出的家禽家畜有更好的口感，提高肉质产品的相对性质。木聚糖酶在许多食品加工过程中也可以调节食品的口感，增加食品的口感度。无论是酿酒工艺还是食品加工产业，木聚糖酶都起着十分重要的作用，木聚糖酶所生产的产品，已经渗透到人们生活的方方面面在日常生活中起着十分重要的作用。因此对于木聚糖酶的开发和研究也是世界科学界关注的重点。对于人类未来科技的发展和生活水平的保障，木聚糖酶的研究起着十分重要的意义。2.3木聚糖酶的国内外研究现状木聚糖酶在我国使用的范围较广，因此国内科学家对于木聚糖酶的研究也比较关注。近几年随着我国社会经济的快速增长，对于各种产品的需求量也越来越大，因此对于木聚糖酶的消耗也越来越严重，更加加大了国内科学家对木聚糖酶的研究。徐曼研究木聚糖酶在白酒中的作用，研究发现发酵开始时加入木聚糖酶170U·g-1;发酵培养基料水比为1:2.2;添加Ca2+溶液终浓度为8mmol·L-1;在此条件下发酵48h,添加木聚糖酶后酒度是对照组的130.47％,添加组残糖含量是同一时期对照组残糖含量的7.4％

[9]。王佳玉研究木聚糖酶对麦芽糖的影响，通过向全麦粉中添加木聚糖酶,研究其不同添加量对全麦面团的混合特性、流变特性、拉伸特性和微观结构的影响.结果发现,随着木聚糖酶添加量的增加,全麦面团的吸水率、面团形成时间降低,面团稳定时间呈现先减少后增加的趋势,蛋白弱化度上升,峰值黏度降低;木聚糖酶的添加使得全麦面团延伸性增加,且在添加量为0.10％时,延伸性最好;木聚糖酶添加量为0.03％时,全麦面团的弹性模量(G')和黏性模量(G'')相比于未添加木聚糖酶的全麦面团均有所提高,且在此添加水平,损耗角正切值(tanδ)最低,得到的全麦面团黏弹特性较好;扫描电镜结果显示,木聚糖酶添加量为0.03％,酶反应时间90min时,面团微观结构更连续,面筋结构得到明显改善[10].范光森研究木聚糖酶在食品方面的作用等，木聚糖酶在半纤维素转化成工业产品过程中发挥着重要作用,尤其是在食品和化工行业中.本文对木聚糖酶的分类及基本性质,酶的制备生产,酶分子改造方面的研究进展、趋势进行了总结.张莹研究木聚糖酶在养殖业中的作用。研究发现含有木聚糖酶的养殖饲料比普通饲料养殖出的家畜，肉质更好具有更好的口感。通过对养殖饲料的调节和改善，发现运用含有木聚糖酶的饲料可以促进肉鸡的更快速生长。国外也一直致力于木聚糖酶的研究。木聚糖酶是存在于自然界的，而现如今市场上使用的木聚糖酶都是通过对木霉菌的转基因，培养提纯得到的，但是这样得到的木聚糖酶不仅效率慢，产量不高，而且还存在一定的操作困难性，因此国外科学研究通过化学合成的方法，提取和提炼木聚糖酶。在国外的研究报道Journal+of+Natural+Fibers"&isTriggerTag="《JournalofNaturalFibers》中就有描述到国外对于木聚糖酶的研究，国外对于木聚糖酶的研究与内存在一定的差异性。国内研究木聚糖酶的使用价值，和研究木聚糖酶更多的使用方法，提高木聚糖酶的使用效率和利用价值，而国外对于木聚糖酶作用性质的研究也在进行，但更加深入的研究木聚糖酶的组成成分，而且研究木聚糖酶中几种酶的分子结构。木聚糖酶并不是单一的一种酶，他是多种酶组合的酶系，因此国外研究团队将木聚糖酶整个酶体系进行单独区分，对每种酶都进行分割研究处理。木聚糖水解酶系(xylanolyticenzymesystems)是一类降解木聚糖的酶系，包括β-1,4-内切木聚糖酶、β-木糖苷酶、α-L-阿拉伯糖苷酶、α-D-葡糖苷酸酶、乙酰基木聚糖酶和酚酸酯酶。因此国内外科学家对于木聚糖酶的研究并不是统一研究进行，而是将木聚糖酶系进行单独区分研究，研究不同种类的酶在食品加工，酒产品酿造和家禽家畜养殖中存在的问题[11]。2.4木聚糖酶的研究中存在的问题木聚糖酶并不是一种单一酶类，而是多种水解酶的总称。在研究过程中对木聚糖酶水解酶系进行研究，不仅仅是对单一的一种酶进行研究，还需要结合多种的酶的水解作用，因此对于木聚糖酶的研究存在一定的困难性。木聚糖酶包含多种水解酶类，这多种水解酶之间存在一定的差异性，在研究过程中由于几种酶存在一定的差异性，因此研究中发现的性质也不相同。在木聚糖酶提炼和提取过程中，由于木聚糖酶包含有多种酶类，因此而且化学性质和分子结构都存在一定的差异性，因此在提纯过程中容易出现杂质，导致提纯的木聚糖酶的纯度不够。木聚糖酶中的几种酶类还存在一定的单一性，每种水解酶都有相应的作用和相应的性质，因此在几种酶研究过程中对每一种性质的掌控极为困难。木聚糖酶中几种酶类都具有水解作用，几种酶类具有极大的相似性，因此对于几种酶类的分区掌控尤为重要。木聚糖酶虽然在自然界中的分布极为广泛，但是自然界中的含量并不是极高，而且从自然界动植物体内提取还存在一定的困难性，因此才采用微生物培养的方法，微生物的培养是一个长时间的过程。例如使用木霉菌培养，要先对木霉菌进行基因处理，然后进行培养，再从木霉菌中提取，再进一步提纯，这是一个相当耗时的过程。因此对控制木聚糖酶的大量生产还存在一定的问题。木聚糖酶的未来发展趋势随着社会的高速发展，科学研究的快速进步，一些新型材料和新型科技的开发利用是现在世界关注的重点。而对于一些已经存在的材料，开发和研究更广阔的使用途径是现代的主体。现代科技研究的材料要求是无污染，可再生的新型材料和新型资源。木聚糖酶做为一种被人们广泛使用的酶系，更加成为社会和科学界关注的重点。木聚糖酶水解酶系是现代使用最为广泛的酶系之一，是现代酿酒，食品加工生产中重要的组成部分。木聚糖酶在现代生产中占有重要的地位，但是为了迎合未来科技的发展和适应未来社会的产品需求，木聚糖酶性质的研究和新作用的开发也起着十分重要的作用。木聚糖酶现在只使用在食品加工，酿酒等行业，但是未来科技的发展，对于木聚糖酶的研究要发展到方方面面，要更加深入社会的需求。木聚糖酶做为一种最常使用的一种水解酶系，未来会有更好的发展空间。参考文献[1]郑翔鹏,王国川,林海峰,张锦益.

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