1。1半纤维素的简介
植物是自然界中主要的可再生有机资源 , 主要成分包括木质素、半纤维素和纤维素。半纤维素广泛存在于植物中,但其分布因植物种属、成熟程度、细胞类型及其形态学部位的不同而有很大差异,所以半纤维素是一类物质的总称。相较于纤维素来说 ,半纤维素的结构与组成更为复杂[1] ,在酸性条件下,半纤维素远比纤维素更容易被水解。
1。2木聚糖的简介
木聚糖是植物细胞中半纤维素的主要成分,是一种丰富的自然资源,是自然界中除纤维素之外含量最高的复杂多糖,在自然界中广泛存在[3]。但是自然界中有很大一部分的木聚糖没有被利用,发挥其应有的价值,在一定程度上造成极大的资源浪费。
木聚糖是一种复杂多糖,由于糖苷键的类型不同,所以木聚糖中有许多不同取代基的支链 ,因此木聚糖的彻底降解需要多种酶之间的相互配合和参与[4]。在天然状态下,植物细胞中的木聚糖并不是独立存在的,在细胞壁中它起到填充剂和粘合剂的作用,保护纤维素结构的整体性,防止纤维的降解[5]。
1。3木聚糖酶的简介
木聚糖酶是一类可以将木聚糖降解为低聚糖和木糖的酶系,主要包括内切- β-1, 4-D-木聚糖酶和外切- β-1, 4-D-木聚糖酶[7]。通常所说的木聚糖酶是特指 -1,4-D-木聚糖酶,它水解木聚糖中的 -1,4-糖苷键,是木聚糖酶系中最关键的酶,也是目前研究的重点[8]。
木聚糖酶在自然界中广泛存在, 可以从动物、植物和微生物中获得。人们研究和应用得最多的是细菌、曲霉和木霉产木聚糖酶[6]。目前,木聚糖酶主要利用真菌和细菌等微生物进行发酵生产。
1。4木聚糖酶的应用
1。4。1木聚糖酶在造纸方面的应用
当今社会,科学和技术不断的在进步,人们不单单注重物质方面的享受,开始了对健康和精神方面的追求。环境问题已经成为全球都应注意的问题。在纸浆漂白过程中,原来是大量使用氯,不考虑它的有毒因素,用量也不曾控制。有位加拿大的学者曾经提出用酶来进行纸浆的生物漂白。又因为近年来绿色话题的热门及追求,所以对木聚糖酶在造纸方面的研究不断取得进一步发展。
木聚糖酶可应用于纸浆漂白、生物制浆、废纸回收、纸张脱墨处理等方面,用木聚糖酶不仅可以降低纸浆漂白过程中有毒化学品的用量,而且还可增强其漂白性能[9]。凭借目前的技艺,木聚糖酶在还不能完全的取代那些有毒的化学用剂。但随着科技的不断进步和发展,结合漂白工艺[7]的改革,相信未来一定可以进一步的实现无氯漂白,解决造纸工业带来的环境污染等问题。
1。4。2木聚糖酶在食品方面的应用
木聚糖酶的水解产物木糖和低聚木糖可以应用在在食品行业[10]。因为低聚木糖含有的热量和糖分都很少,所含的能量几乎没有,食用后不会对血糖浓度造成影响,也不会造成脂肪的形成和囤积,所以可以把低聚木糖作为糖尿病或者肥胖症患者的甜味剂[11],一定程度上满足这些人群的需要,又不影响身体健康。此外,它还能促进人体对钙元素的吸收。随着社会的不断发展,人们生活水平也不断的提高,低聚木糖在保健品市场将具有很好的前景[12]。
其次木聚糖酶还能应用于酿酒业,木聚糖酶有助于加快谷物细胞壁中木聚糖中淀粉酶的作用[10],有助于澄清啤酒,提高效率。但是基于生产成本等诸方面因素考虑,至今木聚糖酶还没有用于工业化酿酒制造生产线上[13]。
1。4。3木聚糖酶在饲料方面的应用
植物的纤维是比较难以被消化的,非反刍动物又因为缺少相应的消化酶类,所以半纤维素饲料很难被它们分解然后消化吸收[14]。木聚糖酶可以破坏植物中的细胞壁结构,将饲料中的非淀粉多糖降解为低聚木糖,从而改善了饲料的条件,有利于动物的消化吸收[15]。