木聚糖（xylan）是一種存在于植物細胞壁中的異質多糖，約占植物細胞干重的15%~35%，是植物半纖維素（hemicellose）的主要成分。大多數木聚糖是一種結構復雜的、具有高度分枝的異質多糖，含有許多不同的取代基。木聚糖的生物降解也因此需要一個復雜的酶系統，通過其中各種組分的相互協同作用來降解木聚糖。因此，木聚糖酶是一組酶，而非一種酶。
特性
該品是經現代生物工程技術生產，純化的顆粒狀制劑。該品的活性來源于經選擇的木霉菌，經基因工程的轉化、發酵、提取而得。作用PH范圍為3.5-6.5,最佳PH值為5.0；作用溫度范圍為50-60℃，最佳溫度為55℃。具體的最佳條件應根據廠家的工藝確定
中文名稱：木聚糖酶
溴化鉺：Xylanase, endo-1,4-
英文別名：Xylanase
CAS號：9025-57-4
EINECS號：232-800-2
組成
木聚糖水解酶系(xylanolyticenzymesystems)是一類降解木聚糖的酶系，包括β-1,4-內切木聚糖酶、β-木糖酶、α-L-阿拉伯糖苷酶、α-D-葡糖苷酸酶、乙基木聚糖酶和酚酸酶，可降解自然界中大量存在的木聚糖類半纖維素。在木聚糖水解酶系中，β-1,4-內切木聚糖酶是最關鍵的水解酶，它通過水解木聚糖分子的β-1,4-糖苷，將木聚糖水解為小低聚糖和木二糖等XOS，以及少量的木糖和阿拉伯糖。β-木糖苷酶通過水解低聚木糖的末端來催化釋放木糖殘基。另外，參與徹底降解木聚糖的還有α-L-阿拉伯喃糖苷酶、α-葡萄糖醛酸苷酶、乙酰木聚糖酯酶，以及能降解木聚糖中阿拉伯糖側鏈殘基與酚酸(如阿魏酸或香豆酸)形成的酯鍵的酚酸酯酶等側鏈水解酶，它們作用于木糖與側鏈取代基之問的糖苷鍵，協同主鏈水解酶的作用，最終將木聚糖轉化為它的組成單糖
理化性質
不同來源的木聚糖酶其組成和催化性質各不相同，但它們的理化性質有相似之處。大多數微生物木聚糖酶為單亞基蛋白，分子質量8～145ku，等電點pI值3～10，最適作用溫度為40～75℃。細菌、真菌產木聚糖酶的最適溫度范圍是40～60℃，真菌木聚糖酶的耐熱性通常比細菌木聚糖酶的差一些。嗜溫性細菌產的木聚糖酶能在105～110℃，pH值5.3下具有最佳活力。
根據酶的理化特性，可分為兩大類，即分子量小于30ku的酶和分子量大于30ku的酶，前者通常為堿性蛋白，后者通常為酸性蛋白。一般情況下，細菌可產生兩種木聚糖酶，即低分子量的堿性木聚糖酶和有機高分子化合物量的酸性木聚糖酶，而真菌中沒有這種現象，產生低分子量的堿性木聚糖酶。
誘導特性
微生物木聚糖酶通常是誘導型的，但也有很少數是組成型的。通常，木聚糖酶的誘導是相當復雜的，其誘導水平也因微生物的差異而差別較大：某種微生物的誘導物可能是另一種微生物的抑制劑。另外，底物衍生物和酶反應的終產物在木聚糖酶的誘導中也起到正向作用，在濃度較高時，可能成為微生物產酶的抑制劑。木聚糖酶是微生物常見的誘導物，它是一種大分子聚合物，不能穿過細胞壁，直接進入微生物細胞內。隨著微生物細胞的生長，首先分泌除少量的組成型木聚糖酶，把木聚糖酶降解成低聚木糖、木二糖和木糖。少量的降解產物先結合到細胞表面上，再進入細胞內，啟動轉錄加強酶的合成。
活力定義
定義：lg酶粉于50攝氏度、pH4.8條件下，每分鐘催化分解木聚糖產生1μ摩爾木糖的量為一個酶活力單位，以IU/g表示。該品活力為：木聚糖酶42,000IU/g；β-葡聚糖酶17,000IU/g；CMCase50,000IU/g。酶活：5000IU/g；酶活力單位：在50℃，pH為6.5條件下，每分鐘從濃度為10mg/ml的燕麥木聚糖溶液中降解釋放1umol還原糖所需要的酶量為一個活力單位（IU），還原糖以木糖等量。
分類
木聚糖酶主要包括三類：內切-β-1,4一木聚糖酶，作用于木聚糖和長鏈XOS，從β-1,4一木聚糖主鏈的內部切割木糖苷鏈，從而使木聚糖降解為木寡糖，其水解產物主要為木二糖與木二糖以上的寡聚木糖，也有少量的木糖和阿拉伯糖；外切-β-1,4一木聚糖酶，作用于木聚糖和木寡糖的非還原端，產物為木糖；β-木糖苷酶，該酶通過切割木寡糖末端而釋放木糖殘基。根據所水解的木聚糖苷鍵類型木聚糖酶可分為β-1,4糖苷鍵木聚糖酶和β-1,3糖苷鍵木聚糖酶兩類。陸上植物的木聚糖酶均屬β-1,4糖苷鍵木聚糖酶，而β-1,3糖苷鍵木聚糖酶大都存在于海藻及海洋生物中。按木聚糖酶的序列同源性和疏水族，木聚糖酶分別屬于糖苷水解酶的兩個家族，即F家族（10家族）和G家族（11家族），屬于同一家族的木聚糖酶催化區域具有同源性，可以根據已知家族的酶來推測未知酶的催化特性。F家族的木聚糖酶分子量高，結構復雜，通常生成較小的低聚糖，該家族的木聚糖酶可以作用于對1-溴-2-硝基苯和對硝基苯纖維二糖，與底物結合需要較少數量的點；G家族的木聚糖酶則對木聚糖有很高的特異性。依據木聚糖酶對底物的特異性木聚糖酶可分為特異性木聚糖酶和非特異性木聚糖酶。特異性木聚糖酶特異作用于木聚糖底物，非特異性酶除作用于木聚糖外，還能作用于纖維素及人工底物，稱雙功能酶。另外，根據木聚糖酶的來源不同木聚糖酶可分為細菌木聚糖酶、曲霉屬木聚糖酶和木霉木聚糖酶。從酶的分子量上劃分，可分低分子量木聚糖酶和有機高分子化合物量木聚糖酶。
應用
烘焙食品中的應用
優化面筋網絡，增強面團彈性、醒發后的面團體積增大，延伸性更強，改善面團操作性能及穩定性；應用于面包：增大面包體積，使面包組織細膩、氣孔均勻且口感良好，使面包有更好的外形；應用于饅頭：增大體積，發松結構，使面團更好操作。
在釀酒行業中的應用
在我國，釀酒行業對國民經濟的發展有著不可忽視的作用。釀酒的原料中含有較多的木聚糖、β-葡聚糖，從而造成麥芽汁過濾困難、啤酒渾濁等問題。通過木聚糖酶在啤酒釀造過程中的使用，可使啤酒澄清，降低生產成本。木聚糖酶在釀酒工業中的要求首先是要能夠耐酸性，以適應實際的生產條件，其次該酶應該有較好的底物水解針對性，能夠快而有效地分解谷物細胞壁中的木聚糖，從而加快其它淀粉酶的作用，再次就是木聚糖酶的產率要高，這樣才能夠有經濟上的可行性來將耐酸性木聚糖酶應用于釀酒行業中。在白酒、日本清酒的釀造中應用木聚糖酶有助于提高發酵效率，增加乙醇產量。基于成本的考慮，至今為止，尚未見到有工業化使用木聚糖酶于酒類的釀造過程中，但是在葡萄酒和日本大麥燒酒的生產中，己經有了木聚糖酶的應用研究，并且取得了比較好的結果。
在制備功能性低聚糖中的應用
由于單糖分子結合的位置和結合的類型不同，低聚糖種類繁多。根據低聚糖是否具有保健功能可將其分為普通低聚糖和功能性低聚糖兩大類。功能性低聚糖是指在人體腸道中沒有水解那些低聚糖的酶系統，因為它們不被人體消化吸收而直接進人大腸內優先為雙歧桿菌利用，是雙歧桿菌的增殖因子，如XOS、菊粉等。低聚木糖作為一種附加值高、市場前景看好的功能性食品添加劑，是目前國內外競相研究開發的功能性低聚糖之一。低聚木糖亦稱XOS，是由2～10個單糖分子構成的短鏈糖聚合物。低聚木糖具有良好的生理學功能，在人體內難以消化，腸道內殘存率高，具有極好的雙歧桿菌增殖活性，成人日服用量只要達到0.7克，就有明顯的雙歧桿菌增殖效果，遠遠低于其他低聚糖的服用量。它的甜度為蔗糖的40倍，食用該糖后不會導致血漿中葡萄糖水平大幅度上升，因而可以作為糖尿病或肥胖癥患者的甜味劑。低聚木糖對pH值及熱的穩定性較好，可用作食品工業中的黏稠劑和脂肪替代品，或者用在食品添加劑中作為抗凍劑、低熱量甜味劑等。XOS能調整菌群平衡、改善腸道功能、抑制腸道腐敗、降低血脂膽固醇、增強機體的免疫功能等，低聚木糖還具有防止便秘、抗齲病、促進鈣的吸收等功能。
制漿造紙行業中的應用
木聚糖酶在紙漿造紙工業中應用主要是對紙漿的溶解和漂白。木聚糖酶對硫酸鹽紙漿進行預漂白是未來制漿和造紙工業的一個重要發展方向。山牛皮紙漿或硫酸鹽紙漿經過進一步精制和純化而得的高純度纖維素漿即溶解紙漿，通過衍生反應可以形成多種可溶性衍生物，這些可溶性衍生物可用于生產各種冰絲面料、纖維酯或塑膠。據報道，用少量的木聚糖酶處理草漿可顯著改進草漿的濾水性、脆性等性能，提高紙漿白度和強度，使草漿有可能替代部分木漿生產高質量的紙制品。經木聚糖酶處理后的紙漿漂白可以降低20%～40%漂白劑用量。1986年，Chev-alier等人首次報道了木聚糖酶對硫酸鹽紙漿的漂白有增強作用。另外，木聚糖酶在造紙工業中還用于廢紙脫墨，使脫墨容易，并可減少化學藥品的用量。
飼料行業中的應用
飼料中通常含有較多的非淀粉多糖，主要包括戊聚糖、β-葡聚糖、曠半乳糖苷、果膠、纖維素等。其中阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖占非淀粉多糖的30%，因為單胃動物不能分解非淀粉多糖，所以非淀粉多糖就成為一種抗營養因子。非淀粉多糖能結合大量的水，使采食動物消化道中的食糜體積增大，粘度增加，并形成凝膠，結果造成消化酶的功能不能正常進行，影響腸胃的吸收，造成食糜在小腸中滯留，從而引起微生物異常繁殖，造成動物生長受阻、飼料轉化率降低。研究表明，飼料中添加木聚糖酶，可顯著降低戊聚糖分子大小，將其分解成較小聚合度的低聚木糖，從而改善飼料性能，消除或降低因粘度增加而引起的抗營養作用。通常該酶與α淀粉酶、蛋白酶等酶制劑成復合酶，特別適合添加于采用小麥和大麥為基礎的家禽日糧。綜上所述，木聚糖酶在飼料資源的開發和利用率的提高方面具有廣闊的應用前景。
貯存要求
保質期：在規定的貯存條件下，固態酶為12個月，液態酶為6個月。建議密封儲藏于干燥、低溫的環境中（≤20℃），最好在冷藏條件下（4-8℃）儲藏。應置于干燥、通風、陰涼處，避免高溫或陽光直射防曝曬、雨淋，禁止與有毒有害物質混運、混存。
注意事項
木聚糖酶應用于飼料工業中時，必須進行逐漸稀釋達到與其物料混勻的程度。稀釋度應根據取食者的特性準確計量。酶制劑是蛋白質和可吸入的塵物，可能對某些人會誘發或導致過敏癥或過敏反應；長期接觸可能會引起皮膚、眼睛和鼻粘膜的不適；因此，任何溢出，甚至是極少的溢出都應立即清理。沾染在皮膚或眼睛上的酶粉或酶液立即用清水清洗，并尋求專科醫生的指導。每次開袋或開桶后，若未使用完，應扎緊袋口或擰緊桶蓋，以免受潮或污染。對于酶粉塵敏感的人來說，吸入酶粉塵可能會產生過敏反應。因此，建議使用固體酶制劑時，操作人員應穿工作服，帶防塵面罩和手套，不要讓本品粉末濺入眼睛、口、鼻之中。
來源
來源木聚糖酶在自然界分布廣泛，可從動物、植物和微生物中獲得。例如，海洋及陸地細菌、海洋藻類、真菌、酵母菌、瘤胃和反芻亞目細菌、蝸牛、甲殼亞門、陸地植物組織和各種無脊椎動物中都有木聚糖酶存在。微生物來源的木聚糖酶普遍存在于自然界中，且種類繁多，應用領域廣泛，因此對微生物木聚糖酶的研究報道很多。日前研究和應用得最多的是細菌和真菌來源的木聚糖酶，其中，細菌可以產生堿性和酸性木聚糖酶，而真菌只可產生堿性木聚糖酶。真菌中以褐腐菌分泌的胞外酶最高。目前，木聚糖酶主要利用真菌和細菌等微生物進行發酵生產。
參考資料 >