[发明专利]一种阿拉伯木聚糖降解酶系的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种阿拉伯木聚糖降解酶系的制备方法及其应用，属于啤酒生产技术领域。该酶系通过将里氏木霉加入以玉米芯和麸皮为碳源的发酵培养基中发酵得到。该降解酶系蛋白中包含3种内切木聚糖酶和α‑L‑阿拉伯呋喃糖苷酶。将该降解酶系蛋白添加到大麦麦芽的糖化过程中，当添加量为0.36mg/g时，麦汁中的高分子量阿拉伯木聚糖被100％降解，麦汁的粘度下降了12.9％，过滤速度提高了112％，过滤得到的麦汁体积提高了55.8％。

技术领域

本发明涉及一种阿拉伯木聚糖降解酶系的制备方法及其应用，属于啤酒生产技术领域。

背景技术

啤酒糖化生产中，糖化醪液经过滤槽分离而得到透明澄清的麦汁，糖化醪液中麦汁的分离速度即过滤速度。大麦麦芽的过滤速度对啤酒生产效率和成品啤酒的品质均具有重要的影响，因而麦汁的过滤速度是酿酒师最为重视的指标之一，其决定了啤酒生产过程的效率。有研究发现是由于乳细胞壁中的阿拉伯木聚糖影响了过滤速度。由于高分子量的阿拉伯木聚糖水溶液具有较高的粘度，致使大麦麦芽的过滤速度慢，糖化的粘度高，不利于酶与底物的接触和降解，导致蛋白和淀粉等大分子物质不能充分降解，浸出物收得率较低，延长了啤酒单批次的生产时间，增加了生产成本。

阿拉伯木聚糖是大麦胚乳细胞壁中最主要的组成成分，当其在麦汁中的含量高时，其影响麦汁的粘度和过滤速度。添加外源微生物木聚糖酶是解决这一问题的有效方法。

阿拉伯木聚糖的完全降解需要一系列酶共同完成，该酶系主要包括：内切-β-1,4-木聚糖酶(EC 3.2.1.8)，β-1,4-木糖苷酶(EC 3.2.1.37)，α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶(EC3.2.1.55)及阿魏酸酯酶(EC 3.1.1.6)，这些酶的作用位点见图1。A位点为β-1,4-木聚糖酶，其以内切方式作用于阿拉伯木聚糖主链中未被阿拉伯呋喃糖基团取代的β-1,4-木糖苷键，生成聚合度不同的低聚木糖和少量的木糖，是降解阿拉伯木聚糖的关键酶，也是目前被研究最多、最透彻的一种木聚糖酶；B位点为α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶，阿拉伯木聚糖侧链上取代基团会在空间上阻碍木聚糖酶-底物诱导构象的形成，使木聚糖酶无法打开主链上的糖苷键，从而降低木聚糖酶的水解效率，α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶作用于侧链的取代基团释放阿拉伯糖，有利于消除这一影响；C位点为阿魏酸酯酶，其作用于O-5位上与阿拉伯呋喃糖基团以酯键相连的阿魏酸，释放阿魏酸；D位点为β-木糖苷酶，作用于木聚糖酶的水解产物——低聚木糖，从非还原端进一步降解低聚木糖生成β-木糖，在将阿拉伯木聚糖彻底降解为木糖的过程中起重要作用。对于降解高分子量的阿拉伯聚糖，进而降低溶液的粘度和提高过滤速度来说，主链酶——β-1,4-木聚糖酶和侧链酶——α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶起关键性作用，β-木糖苷酶和阿魏酸酯酶在需要将阿拉伯木聚糖彻底降解为单糖的情况下(如生物柴油)，才发挥重要作用。

目前的文献或者生产实践中均为通过在啤酒生产过程中添加各种木聚糖酶单酶或者人工复配的多种微生物来源的酶制剂来降解阿拉伯木聚糖，过程复杂、成本较高。如果一种微生物能够分泌完整的阿拉伯木聚糖降解酶系，且能够有效降解大麦麦芽中的高分子量阿拉伯木聚糖，对于简化啤酒酿造过程、降低成本、提高生产效率及啤酒品质具有非常重要的意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种阿拉伯木聚糖降解酶系制备方法及其应用。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种阿拉伯木聚糖降解酶系的制备方法，所述方法是以里氏木霉CICC41495为发酵菌株，所述里氏木霉购买于中国工业微生物菌种保藏管理中心，保藏地址为北京市朝阳区酒仙桥中路24号院6号楼，保藏编号为CICC41495。

在本发明的一种实施方式中，所述阿拉伯木聚糖降解酶系是所述里氏木霉CICC41495在以玉米芯和麸皮为碳源的培养基中发酵获得，所述玉米芯和麸皮的比例为1～5:1。