邢亚欣 黄火清 苏小运
(中国农业科学院饲料研究所 农业部饲料生物技术重点开放实验室,北京 100081)
木聚糖是植物细胞壁的重要组成成分。作为最常见的半纤维素,它连接细胞壁中的木质素和纤维素,是人类谷物来源食物的常见成分。木聚糖是自然界中除纤维素外第二丰富的可再生生物质多糖,并广泛存在于硬木(15%-30%)、软木(7%-10%)和草本类植物中(低于30%)[1]。木聚糖的主链由木糖单元经 β-1,4-糖苷键连接而成,而其支链结构由于来源的不同而有所差异。异质性木聚糖侧链的存在限制了β-1,4-内切木聚糖酶和β-木糖苷酶与木聚糖的结合,从而降低了木聚糖的可降解性。侧链的组成成分主要包括阿拉伯糖、乙酸、阿魏酸和4-甲基葡萄糖醛酸等。因此,对于异质性木聚糖、尤其是如玉米糠类侧链结构极为复杂的异质性木聚糖,侧链必须首先被相应的阿拉伯呋喃糖苷酶、乙酰酯酶、阿魏酸酯酶和α-葡萄糖醛酸酶降解,才能使木聚糖主链发生有效的降解。木聚糖完全降解成单糖组分,需要不同酶混合使用,这包括内切-1,4-β-木聚糖酶(EC3.2.1.8)、β-D-木糖苷酶(EC3.2.1.37)、α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶(EC 3.2.1.55)、α-葡糖醛酸糖苷酶(EC 3.2.1.139)、乙酰木聚糖酯酶(EC 3.1.1.72)和阿魏酸酯酶(EC 3.1.1.73)[2]。
阿拉伯呋喃糖苷酶在木聚糖酶法解聚中的功能是从异质性阿拉伯葡萄糖醛酸木聚糖的木糖主链去除阿拉伯糖侧链。阿拉伯呋喃糖苷酶主要存在于4个不同的家族(GH43、GH51、GH54 和GH62)[3],它们使用反转(GH 43)或保留(GH 51、GH54)的机制来水解阿拉伯呋喃糖苷键。其中GH43 家族的阿拉伯呋喃糖苷酶最为常见;……