[发明专利]一种降解小麦阿拉伯木聚糖的复合酶系及其应用

说明书

本发明公开了一种降解阿拉伯木聚糖的复合酶系，所述复合酶系包括阿拉伯呋喃糖苷酶An_AbfB和β‑木糖苷酶An_XlnD，任选的，还包括β‑内切木聚糖酶，所述β‑内切木聚糖酶选自An_XynA、An_XynB、An_XynC和An_XynD中的一种或任意几种，任选的，所述复合酶系还包括阿拉伯呋喃糖苷酶An_AxhA，上述复合酶系能够高效的降解小麦阿拉伯木聚糖。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种降解小麦阿拉伯木聚糖的复合酶系及其应用。

背景技术

木聚糖是半纤维素主要的组成成分，是组成植物细胞壁的第二大类多糖，主链都是由β-1,4,-糖苷键连接的吡喃木糖组成，不同的植物中其侧链取代基团的组成及其修饰频率十分复杂，其侧链结构包括葡萄糖醛酸、阿拉伯糖、木糖、半乳糖等己糖和甲基、乙酰基、阿魏酸等基团。比如：葡萄糖醛酸木聚糖(O-glucuronoxylan,GX)主要存在于双子叶植物(桦木、山毛榉木等)的细胞壁中；阿拉伯木聚糖(O-arabinoxylan,AX)存在于淀粉类谷物(小麦、大麦、高粱等谷物)果实细胞壁中；葡萄糖醛酸阿拉伯糖木聚糖(O-glucuronoarabinoxylan,GAX)存在于单子叶植物(玉米)的细胞壁中。

由于木聚糖的异质性，木聚糖降解相关酶类分为木聚糖主链降解酶和木聚糖侧链降解酶。大多数木聚糖主链降解酶受到侧链取代基空间位阻的影响，其完全降解需要一系列相关酶的协同作用，比如主链降解酶和侧链降解酶之间，木聚糖酶和木糖苷酶这种主链降解酶之间，以及不同GH家族的木聚糖酶之间。木聚糖主链降解酶主要分布在GH5、8、10、11家族。GH11家族木聚糖酶通常只有一个催化结构域，为“专一性”的木聚糖降解酶。GH10家族木聚糖酶可水解带有阿拉伯呋喃糖苷和4-O-甲基葡萄糖醛酸取代基的木聚糖。有研究表明，GH10家族木聚糖酶可水解葡萄糖醛酸木聚糖和MLG产生寡糖片段，接着由GH11家族木聚糖酶进一步水解。由于侧链取代基和取代度的复杂性，木聚糖侧链降解酶主要包括α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶(EC3.2.1.55)、乙酰木聚糖酯酶(EC 3.1.1.72)、α-D-葡糖醛酸糖苷酶(EC3.2.1.139)和阿魏酸酯酶。β-木糖苷酶(EC 3.2.1.37)主要分布在GH3,39,43和52家族，水解由木聚糖酶作用产生的木二糖和短链木寡糖，从非还原端释放木糖，其对木寡糖的亲和力随着寡糖聚合程度的增加而降低。

木聚糖酶在工业上有很广泛的应用，比如饲料、食品、纺织品、造纸业和医药领域。木聚糖酶在啤酒酿造中可降低啤酒的粘度并增加麦芽汁的过滤性；在烘焙业可降解面粉中的木聚糖，从而增加面包体积、增加口感及保鲜时间。在制浆造纸工业中，应用木聚糖酶进行纸浆漂白可明显降低氯漂白剂的用量，更加经济节约、环保。其降解产物因具有优良的生物活性而广泛应用于食品、保健品和医药行业。例如，阿魏酸木寡糖具有抗血栓、降血脂、抗动脉粥样硬化、抗突变防癌、抗菌消炎、抗氧化等功能特性。木聚糖内切酶和阿拉伯呋喃糖苷酶的水解产物阿拉伯木聚糖、阿拉伯木寡糖、木寡糖可以作为肠道微生物所需的益生元。

目前，已有很多研究者通过酶法生产特定的寡糖。Kankan Jiang等人研究了玉米麸皮热水处理的时间与木聚糖降解酶的组合，测定玉米麸皮中单糖和阿魏酸的产量。Helena Rantanen等人利用Aspergillus aculeatus的GH10的木聚糖酶生产阿拉伯木二糖，再利用TLC、HPAEC-PAD，MALDI-TOF-MS方法测定产物结构。由于酶对底物的专一性，而且木聚糖降解酶系的各类降解酶对底物侧链的容忍度不同，因此，酶法降解可以生产特定的寡糖产物，不会产生不需要的单糖，而且生产条件温和、耗时短、不需要特殊的设备，更不会给环境造成额外的负担，给工业分离带来极大的便利。

发明内容

为了提高木聚糖酶的降解效果，本发明提供了一种复合酶系以及所述复合酶系的应用。

在本发明中，申请人从不同的木聚糖降解相关的酶中，筛选到了可以高效降解小麦阿拉伯木聚糖的复合酶系。