微生物β-甘露聚糖酶

－１，４－Ｄ－甘露聚糖酶（－１，４－Ｄ－ｍａｎｎａｎｍａｎｎａｎｏｈｙｄｒｏｌａｓｅ，ＥＣ．３．２．１．７８），又简称为－Ｄ－甘露聚糖酶或甘露聚糖酶（－Ｄ－ｍａｎｎａｎａｓｅ，ｍａｎｎａｎａｓｅ），是一类能够水解含有－甘露糖苷键的甘露寡糖、甘露多糖（...

微生物β-甘露聚糖酶的制备与应用研究进展

β-甘露聚糖酶是-β1,4-D-甘露聚糖酶的简称,是一类能够水解含有-β1,4-D-甘露糖苷键物质的内切性水解酶。它广泛存在于自然界中,包括一些低等动物、豆类植物,而微生物则是β-甘露聚糖酶的主要来源。微生物来源的β-甘露聚糖酶具有活性高、成本低、来源稳定、提取方便以及比动植物更广的作用pH、温度范围和底物专一性等显著特点,应用前景极其广阔。文章综述了微生物β-甘露聚糖酶的来源、制备、性质、作用机制及其在饲料、食品、轻工、石油工业等方面的应用。

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-甘露聚糖酶的生产与应用

在目前已知的动植物和微生物来源的β-甘露聚糖酶中,研究最深入和应用最广泛的是微生物β-甘露聚糖酶。本文就有关β-甘露聚糖酶及其水解产物的应用作一综述。

微生物β-甘露聚糖酶的生产及应用

β-甘露聚糖酶可应用于造纸、饲料、洗涤、纺织、食品、医药和石油开采等工业领域,特别是在造纸和饲料工业中已得到了广泛的应用。从β-甘露聚糖酶的水解方式和产物、微生物的来源及其工业应用等方面做了简要介绍。

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。

微生物来源的β-甘露聚糖酶的研究与应用进展

甘露聚糖是软木半纤维素的主要组成成分,广泛存在于植物组织中。β-甘露聚糖酶是最关键的甘露聚糖降解酶,以内切方式催化甘露聚糖中β-1,4-连接的甘露糖苷键的水解。β-甘露聚糖酶在植物、动物、真菌、细菌和放线菌中均存在。微生物来源的β-甘露聚糖酶能在较宽的pH和温度范围中发挥催化活性,因此在食品、制药、饲料、造纸、生物炼制等行业具有广泛的应用前景。从β-甘露聚糖酶的微生物来源、分类、酶学性质、分子改造和实际应用等方面进行综述,并对微生物来源的β-甘露聚糖酶的未来研究方向进行展望,为微生物β-甘露聚糖酶的研究与应用提供理论基础。

甘露聚糖酶通过减轻肠上皮细胞炎症和改善肠道微生物群来提高肉鸡的生长性能

甘露聚糖酶是一种半纤维素酶,在饲料中添加甘露聚糖酶可降解甘露聚糖并释放甘露寡糖(MOS)。甘露聚糖酶不仅能消除甘露聚糖的抗营养作用,还能发挥MOS的益生作用,调节肠道微生物群的结构,维持肠道上皮细胞形态,提高营养物质的利用率和抑制各种病原体相关信号通路的表达,缓解肠道炎症。本试验旨在评估甘露聚糖酶对改善低能日粮肉鸡生长性能和营养物质消化率的影响,并探讨甘露聚糖酶对豆粕日粮引发的肉鸡肠道炎症的影响和作用机制。本实验将384只1日龄的肉鸡随机分为3组,每组8个重复,每个重复16只肉鸡。

β-甘露聚糖酶对鹌鹑生产性能、血浆生化指标及肠道微生物区系的影响

本试验旨在研究β-甘露聚糖酶对产蛋高峰期鹌鹑生产性能、养分表观代谢率、蛋品质、血浆生化指标、肠道结构和肠道微生物区系的影响。选取240只健康、体重接近的产蛋高峰期(80日龄)鹌鹑,随机分为2组,每组6个重复,每个重复20只。对照组饲喂基础饲粮,试验组在基础饲粮中添加200 mg/kg的β-甘露聚糖酶。预试期30 d,正试期120 d。结果显示:与对照组相比,添加β-甘露聚糖酶极显著提高了十二指肠和回肠的绒毛高度和绒隐比、Chao1指数、ACE指数、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和梭菌纲(Clostridia)的相对丰度(P<0.01),极显著改善了蛋形指数(P<0.01),显著提高了鹌鹑的平均蛋重、能量和粗蛋白质的表观代谢率、血浆总蛋白(TP)和白蛋白(ALB)的含量以及丹丝毒菌纲(Erysipelotrichia)的相对丰度(P<0.05),显著改善了蛋壳强度、蛋黄颜色和哈氏单位(P<0.05),此外,极显著降低了死淘率、十二指肠的隐窝深度和Negativicutes的相对丰度(P<0.01),显著降低了料蛋比、血浆肌酐(CRE)含量、谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)的活性、白细胞介素-1(IL-1)的含量(P<0.05)。综上所述,在产蛋高峰期鹌鹑饲粮中添加200 mg/kg的β-甘露聚糖酶可改善盲肠微生物区系的组成,提高鹌鹑的生产性能、养分表观代谢率、蛋品质、免疫力和肠道的健康。

B.amyloliquefaciens T12高产β-甘露聚糖酶发酵优化及降解产物益生元活性研究

试验旨在提高枯草芽孢杆菌B. amyloliquefaciens T12甘露聚糖酶产酶量,验证水解产物的益生元活性。试验对发酵条件进行优化,单因素试验分别考察了8组培养变量对产酶活性影响,从影响β-甘露聚糖酶酶活力的单因素条件中筛选出3个主要因素,最陡爬坡试验确定主要因素中心点,最后采用Box-Behnken法设计并进行三因素三水平试验,通过Desgin Expert结果分析与后续试验验证。结果显示,最优发酵条件为魔芋粉浓度10.4g/L、酵母提取物6.37 g/L、装液量100 mL、接种量2%(体积分数)、发酵周期12~16 h、初始pH值6.5,其余条件不变。通过优化工艺发酵产酶,酶活力达到15 264.92 U/mL。对β-甘露聚糖酶水解产物甘露寡糖进行益生元活性分析,发现甘露寡糖对乳酸菌、干酪乳杆菌的生长均具有促进作用,且益生菌培养液具有抑制病原菌繁殖能力。

β-甘露聚糖酶对肉鸡肠道内微生物菌群及pH值的影响

试验以AA肉仔鸡为试验动物,研究在日粮中添加不同水平的β-甘露聚糖酶对肠道菌群及pH值的影响。试验选择健康、体重相近1日龄AA肉仔鸡384只(公母各半),公母分开饲养,各设4个处理,每个处理4个重复,每重复12只鸡。处理Ⅰ为对照组,饲喂基础日粮,处理Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组为β-甘露聚糖酶添加组,在基础日粮的基础上分别添加0.03%、0.06%、0.1%的β-甘露聚糖酶。试验期为6周,测定其肠道菌群及pH值,结果表明,日粮中添加β-甘露聚糖酶可以提高肉鸡肠道中乳酸杆菌、双歧杆菌的数量,降低大肠杆菌的数量及pH值,保护肠道内健康的环境。与对照组相比,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组的大肠杆菌数量分别减少了2.82%(P<0.01)、5.27%(P<0.01)和6.62%(P<0.01);乳酸杆菌数量分别增加了0.96%(P>0.05)、1.09%(P>0.05)和1.81%(P<0.05),但添加组之间差异不显著(P>0.05);双歧杆菌数量分别增加了1.39%(P<0.01)、2.32%(P<0.01)和3.14%(P<0.01);pH值分别降低了0.59%(P<0.05)、1.04%(P<0.01)和1.34%(P<0.01)。

产β-甘露聚糖酶的海洋微生物的筛选

以含有2%的NaCl培养基,从海泥、海水样品中用魔芋精粉为碳源,富集和分离产β-甘露聚糖酶的菌株,再经过平板水解圈初筛和发酵复筛得到稳定高产β-甘露聚糖酶的菌株L1。L1菌株的最佳生长条件包括:种龄12h、温度30℃,摇瓶装液量为100mL(250mL三角瓶),接种量为2%,摇床转速为160r/min,培养时间24h,β-甘露聚糖酶活力达到34.31U/mL。

耐热嗜酸β-甘露聚糖酶TaMan5A在毕赤酵母中高效表达及酶学性质研究

甘露聚糖酶是一类将甘露聚糖降解为短链甘露寡糖及甘露糖的水解酶。为了开发耐酸耐高温的工程酶,从棘孢木霉(Trichodema asperellum)ND-1中克隆甘露聚糖酶基因TaMan5A并在毕赤酵母(Komagataella phaffii)X-33中成功表达。结果显示,该酶的蛋白质分子质量约为67 kDa。最适pH值和温度分别为4.0和65℃,在pH 2.0~6.0具有较强的稳定性,孵育1 h后仍具有80%的活性,且在20~65℃时,残留酶活力均能达到90%以上。1 mmol/L Co^(2+)、脲和5 mmol/L SDS、Zn^(2+)、Fe^(2+)、Mn^(2+)、Ni^(2+)对TaMan5A的活力都有不同程度的激活作用。由于玉米秸秆富含纤维素与半纤维素,因此进一步确定了TaMan5A水解秸秆的最佳组合条件(玉米秸秆用量0.5 g,TaMan5A用量0.5 g,pH 4.0,水解2 d),并得到玉米秸秆用量和TaMan5A用量对玉米秸秆降解效率影响最大。该研究首次从棘孢木霉ND-1中克隆出TaMan5A基因,实验结果表明,TaMan5A是一种嗜酸、耐高温、热稳定性强的酶,具有较大的应用前景,值得进一步研究。

β-甘露聚糖酶对肉鸡肠道内微生物菌群及pH值的影响

本试验以AA肉仔鸡为试验动物，研究在日粮中添加不同水平的β-甘露聚糖酶对肠道菌群及pH值的影响。试验选择健康、体重相近、1日龄AA肉仔鸡384羽（公母各半），公母分开饲养，公母各设4个处理，每个处理4个重复，每重复12羽。处理I为对照组，饲喂基础日粮，处理Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组为β-甘露聚糖酶添加组，在基础日粮的基础上分别添加0．03％、0．06％、0．1％的β-甘露聚糖酶。试验期为6周，测定其肠道菌群及pH值，结果表明：日粮中添加β-甘露聚糖酶可以提高肉鸡肠道中乳酸杆菌、双歧杆菌的数量，降低大肠杆菌的数量及pH值，保护肠道内健康的内环境。与对照组相比．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组的大肠杆菌数量分别减少了2．82％（P〈0．01）、5．21％（P〈0．01）和6．63％（P〈0．01）；乳酸杆菌数量分别增加了1．02％（P〈0．05）、1．09％（P〈0．05）和1．78％（P〈0．05），但添加组之间差异不显著（P〉0．05）；双歧杆菌数量分别增加了1．42％（P〈0．01）、2．37％（P〈0．01）和3。10％（P〈0．01）；pH值分别降低了0．59％（P〈0．05）、1．04％（P〈0．01）和1．34％（P〈0．01）。

甘露聚糖酶对肉鸡肠道微生物和免疫指标的影响

本试验旨在评价用重组毕赤酵母表达的甘露聚糖酶在不同添加水平下对不同性别的AA肉仔鸡肠道菌群及免疫器官指数的影响。甘露聚糖酶以0.03%、0.06%和0.1%3个水平添加,并设基础日粮对照。测定各组肉仔鸡的免疫器官指数、肠道大肠杆菌数、乳酸杆菌数、肠道内容物pH值。结果表明,在玉米豆粕型日粮中添加用重组毕赤酵母表达的β-甘露聚糖酶可以非常明显地提高肉鸡的免疫性能,降低肠道酸碱度,抑制大肠杆菌,增加乳酸菌等有益菌的数量。

甘露聚糖酶对肉鸡肠道微生物和免疫机能的影响

试验选用公母混合的1日龄817杂交肉雏鸡720只,随机分为4个处理,每个处理4个重复,试验期为0～20日龄,分别饲喂常规日粮(正对照,代谢能为12.27MJ/kg)、低能日粮(负对照,代谢能为11.94MJ/kg)、试验日粮Ⅰ(常规日粮+500g/t甘露聚糖酶)和试验日粮Ⅱ(低能日粮+500g/t甘露聚糖酶),旨在评价甘露聚糖酶在肉鸡的玉米-豆粕型日粮中的应用效果。结果表明:与低能日粮组(负对照组)相比,试验Ⅱ组肉鸡的胸腺指数和新城疫抗体分别提高了29.70%和7.44%,差异显著(P<0.05);试验Ⅰ组与常规日粮(正对照组)相比,在免疫机能各指标上差异均不显著(P>0.05),说明低能日粮加酶的免疫效果比常规日粮加酶更显著。在肠道微生物菌群和pH值方面,添加甘露聚糖酶与对照组相比较,均有明显的改善。

甘露聚糖酶对肉鸡生产性能和肠道微生物菌群的影响

试验选用公、母混合的1日龄817杂交肉鸡雏鸡720羽,随机分为4个处理,每个处理4个重复,试验分为0～21日龄和21～35日龄2个阶段,分别饲喂常规日粮(正对照,2阶段代谢能分别为12.27、12.97MJ/kg)、低能日粮(负对照,2阶段代谢能分别为11.94、12.64MJ/kg)、试验日粮Ⅰ(常规日粮+500g/t甘露聚糖酶)和试验日粮Ⅱ(低能日粮+500g/t甘露聚糖酶),旨在评价甘露聚糖酶在玉米-豆粕型肉鸡日粮中的应用效果。结果表明:试验日粮Ⅱ与常规日粮组相比,0～21日龄的平均日增重、日采食量及饲料增重比差异均不显著(P>0.05);而35日龄的低能日粮组却显著低于常规日粮组(P<0.05)。说明低能日粮加酶的效果比常规日粮加酶更显著。在肠道微生物菌群和pH值方面,添加甘露聚糖酶与对照组相比,均有明显的改善。

β-甘露聚糖酶的生物学功能及其在动物生产中的应用

β-甘露聚糖酶是一种新型的内切酶制剂,能够水解甘露聚糖等含有β-1,4-D-甘露糖苷键的非淀粉多糖,具有消除抗营养因子的作用。β-甘露聚糖酶不仅能够降低肠道黏度,促进营养物质的高效吸收,还能够分解甘露聚糖,使植物性饲料细胞壁中包裹的营养物质得到充分释放,提高饲料的利用率。甘露寡糖具有益生元的作用,通过调节肠道微生物菌群平衡优化肠道环境,增强机体免疫力。β-甘露聚糖酶作为饲料添加剂用于动物生产,可改善畜禽的生长性能和饲料转化率,促进动物生长发育。文章就β-甘露聚糖酶的来源、分子结构、生物学功能及其在动物生产中的应用进行综述,为β-甘露聚糖酶在饲料中的研究与应用提供参考。

β-甘露聚糖酶对断奶仔猪生长性能和免疫机能的影响

本试验选取健康的杜×长×大三元杂交断奶仔猪72头,日龄28±2 d,体重7.8±0.69 kg,遵循公母各半的原则随机分成4组,每组3个重复,每重复6头猪,组1为对照组,饲喂基础日粮,组2、组3、组4在饲喂基础日粮的基础上分别添加β-甘露聚糖酶为0.025%、0.05%、0.1%,为期28 d,以此来研究β-甘露聚糖酶对断奶仔猪生长性能和免疫机能的影响。结果表明:断乳仔猪的玉米—豆粕型日粮中添加一定剂量的β-甘露聚糖酶,可显著提高仔猪的日增重和耗料量,降低料重比,显著提高血清免疫球蛋白含量,且最佳添加量为0.05%。

低温β-甘露聚糖酶的酶学性质及破胶性能

页岩油气藏开发过程中返排液的破胶及低温油藏压裂液的破胶是目前页岩油气藏及致密油气藏开发过程中面临的一个难题。由于化学破胶剂使用时需要较高的温度,难以满足低温条件下彻底破胶的要求。为此,针对低温酶破胶剂,采用高通量筛选方法,从油田压裂返排水和魔芋地的混合样品中筛选出高效低温β-甘露聚糖酶产生菌,并对所产低温β-甘露聚糖酶的酶学性质及破胶性能进行了研究。结果表明,在筛选到的40个产酶菌株中,菌株O5鉴定为施氏假单胞菌,其产生β-甘露聚糖酶(ME-O5)的最适温度为50℃,在5~20℃时酶活力仍能保持约60%以上,低温活性突出,在中温区域的热稳定性良好;最适pH=7.0,具有一定的pH适应性和较宽的pH耐受范围。ME-O5在5和20℃下均能将瓜尔胶溶液的粘度降低至5 mPa·s以下,降粘率>99%,降粘效果显著。在10、20和50℃下,压裂液经ME-O5破胶处理3 h后,破胶液的表观粘度<5 mPa·s,表面张力<28 mN/m,界面张力<2 mN/m,残渣量<600 mg/L,均达到或优于我国石油天然气行业标准SY/T 6376-2008的要求,在油田压裂低温破胶方面具有良好的应用前景。