一种降解小麦阿拉伯木聚糖的复合酶系及其应用制造技术

本发明专利技术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。

A Complex Enzyme System for Degrading Wheat Arabinoxylan and Its Application

【技术实现步骤摘要】
一种降解小麦阿拉伯木聚糖的复合酶系及其应用
本专利技术涉及生物
，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。
技术介绍
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(EC3.1.1.72)、α-D-葡糖醛酸糖苷酶(EC3.2.1.139)和阿魏酸酯酶。β-木糖苷酶(EC3.2.1.37)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。KankanJiang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。HelenaRantanen等人利用Aspergillusaculeatus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。
技术实现思路
为了提高木聚糖酶的降解效果，本专利技术提供了一种复合酶系以及所述复合酶系的应用。在本专利技术中，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。一方面，本专利技术提供了一种降解小麦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。进一步的，所述复合酶系还包括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。进一步的，所述复合酶系还包括阿拉伯呋喃糖苷酶An_AxhA。在一个实施方式中，所述An_AbfB的氨基酸序列如SEQIDNo.6所示，所述An_XlnD的氨基酸序列如SEQIDNo.7所示，所述An_XynA的氨基酸序列如SEQIDNo.1所示，所述An_XynB的氨基酸序列如SEQIDNo.2所示，所述An_XynC的氨基酸序列如SEQIDNo.3所示，所述An_XynD的氨基酸序列如SEQIDNo.4所示，所述An_AxhA的氨基酸序列如SEQIDNo.5所示。另一方面，本专利技术还提供了降解小麦阿拉伯木聚糖的复合酶系在降解小麦阿拉伯木聚糖中的应用。另一方面，本专利技术还提供了一种降解小麦阿拉伯木聚糖的方法，所述方法包括利用上述复合酶系对小麦阿拉伯木聚糖进行降解的步骤。在一个实施方式中，本专利技术所述的降解小麦阿拉伯木聚糖的方法包括以下步骤：利用阿拉伯呋喃糖苷酶An_AbfB对小麦阿拉伯木聚糖降解第一时间段后得到第一降解产物，之后，再加入An_XlnD继续降解。在其他的实施方式中，在得到第一降解产物加入An_XlnD之前，还包括加入β-内切木聚糖酶降解第二时间段的步骤，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。在其他的实施方式中，在利用阿拉伯呋喃糖苷酶An_AbfB对小麦阿拉伯木聚糖降解之前，还包括利用An_AxhA对小麦阿拉伯木聚糖降解第三时间段的步骤。在一个实施方式中，所述第一时间段、第二时间段和第三时间段分别为至少10分钟，优选的，为至少15分钟，至少20分钟，至少25分钟，至少30分钟。在一个实施方式中，所述复合酶系降解小麦阿拉伯木聚糖的温度为30-60℃，优选，45-55℃，更优选，50℃。在一个实施方式中，所述复合酶系降解小麦阿拉伯木聚糖的pH为3-7，优选，4-6，更优选，4-5。在一个实施方式中，本专利技术所述的酶可以为宿主表达得到的酶；比如：大肠杆菌、酵母、真菌、动物细胞等宿主。优选的，通过表达载体在宿主中进行表达；例如，在大肠杆菌中通过pET系列的表达载体对上述酶进行表达。优选的，在表达之后还包括纯化的步骤；更优选的，所述pET系列的表达载体可以为pET-28a或pET-32a。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为β-内切木聚糖酶An_XynA、β-内切木聚糖酶An_XynB、β-内切木聚糖酶An_XynC、β-内切木聚糖酶An_XynD、阿拉伯呋喃糖苷酶An_AxhA、阿拉伯呋喃糖苷酶An_AbfB、β-木糖苷酶An_XlnD、β-木糖苷酶An_XlnB表达及纯化过程优化后SDS-PAGE蛋白图谱；(A)pET-28a(+)-An_XynA(E.coliBL21),(B)pET-28a(+)-An_XynB(E.coliBL21),(C)pET-28a(+)-An_XynC(E.coliBL21),(D)pET-28a(+)-An_XynD(E.coliBL21),(E)pET-28a(+)-An_XlnB(E.coliBL21),(F)pE本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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，所述An_AbfB的氨基酸序列如SEQ ID No.6所示，所述An_XlnD的氨基酸序列如SEQ ID No.7所示。

【技术特征摘要】
1.一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，所述An_AbfB的氨基酸序列如SEQIDNo.6所示，所述An_XlnD的氨基酸序列如SEQIDNo.7所示。2.根据权利要求1所述的复合酶系，其特征在于，所述复合酶系还包括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，所述An_XynA的氨基酸序列如SEQIDNo.1所示，所述An_XynB的氨基酸序列如SEQIDNo.2所示，所述An_XynC的氨基酸序列如SEQIDNo.3所示，所述An_XynD的氨基酸序列如SEQIDNo.4所示。3.根据权利要求1或2所述的复合酶系，其特征在于，所述复合酶系还包括阿拉伯呋喃糖苷酶An_AxhA，所述An_AxhA的氨基酸序列如SEQIDNo.5所示。4.权利要求1-3任一所述的复合酶系在降解阿拉伯木聚糖中的应用；优选的，所述阿拉伯木聚糖为小麦阿拉伯木聚糖。5.一种降解阿拉伯木聚糖的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王禄山，吴秀芸，戴琳，陈冠军，高培基，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37