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地衣芽孢杆菌KD-1β-甘露聚糖酶定点突变提高酶活性及稳定性

2021-11-19田庚高伟强陈晓波张春晓

生物技术通报 2021年10期

田庚 高伟强 陈晓波 张春晓

(河北科技大学生物科学与工程学院,石家庄 050018)

β-甘露聚糖酶,又名内切-1,4-β-甘露聚糖酶(EC3.2.1.78),通过随机水解甘露糖多聚物的β-1,4-糖苷键对甘露聚糖进行水解[1-2]。β-甘露聚糖酶在多种工业领域中都有所应用[3],如作为饲料添加剂在养殖业中,通过降解抗营养因子β-甘露聚糖,提高饲料利用率[4];在造纸工业,β-甘露聚糖酶能提高纸浆白度,改善纸浆性能[2,5];应用于洗涤业,能够有效去除基于食品的染色[6];应用于食品行业,能够防止面团的水分散失,维持面团的拉伸能力[7],有效降低咖啡提取物的黏度[8-9],对果汁进行澄清等[10-12]。此外,β-甘露聚糖酶水解甘露聚糖的水解产物为,包含2-10个甘露单糖分子的线性和分支状寡甘露聚糖(MOS),作为功能性食品被应用于医药领域[13]。如MOS能够刺激肠道益生菌乳酸菌(Lactobacilli)和双歧杆菌(Bifidobacteria)的生长,抑制病源微生物的生长[2,14],MOS还具有许多其它生物功能,如增强免疫、抗癌、维持心血管健康和增强脂肪代谢等[14-15]。

由于抗生素过量使用造成的潜在危害,全球多个国家已禁止或限制抗生素作为饲料添加剂使用,我国已于2020年7月全面禁止在动物养殖过程中使用抗生素作为饲料添加物。因此,研发抗生素替代产品尤为重要。β-甘露聚糖酶不仅能够提高饲料利用率,其水解产物MOS能够调节动物肠道健康,增强动物免疫力[4,13],可作为良好的抗生素替代产品。尽管β-甘露聚糖酶广泛存在于植物、细菌、真菌和无脊椎动物中[1],多种不同的β-甘露聚糖酶基因也已经克隆,不同酶的特征也做了鉴定[2,8,16-17],但仍不能满足不同领域的精细化需求[2],开发酶学活性高、稳定性高的β-甘露聚糖酶尤显重要。……

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