微生物果胶酶研究进展

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1、微生物果胶酶研究进展　　果胶质广泛存在于高等植物中，是植物细胞胞间层和初生壁的重要组成成分，植物的细胞组织间起“黏合”作用。近几年来，果胶质的生物降解日益引起国内外学者的广泛关注。能够分解果胶质的酶被称作果胶酶(pectinase)，它广泛存在于各种微生物中，细菌、真菌和放线菌都能产生相关酶类。果胶酶类的应用领域非常广泛，不仅可用于食品工业如水果加工及葡萄酒生产等方面，还广泛应用于麻类脱胶、木材防腐、生物制浆、环境保护、污物软化处理和饲料等行业中。果胶酶主要分为原果胶酶、聚半乳糖醛酸酶、裂解酶和果胶酯酶等几大类，研究果胶酶各组分的性

2、质，有利于果胶酶的单一酶种的开发利用。同时微生物果胶酶的分子生物学研究将有助于更合理地利用果胶酶。1、果胶简介果胶分子是由不同酯化度的半乳糖醛酸以α-1，4糖苷键聚合而成的多糖链，常带有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、木糖、海藻糖、芹菜糖等组成的侧链，游离的羧基部分或全部与钙、钾、钠离子，特别是与硼化合物结合在一起[1]。它存在于所有的高等植物中，沉积于初生细胞壁和细胞间层，在初生壁中与不同含量的纤维素、半纤维素、木质素的微纤丝以及某些伸展蛋白(extensin)[2]相互交联，使各种细胞组织结构坚硬，表现出固有的形态．果胶分子的结构因植

3、物的种类、组织部位、生长条件等的不同而不同，其大致的结构简图如图1所示，总体可分为光滑区(smoothregion)和须状区(hairyregion)两部分，主要由HGA、RG-I和RG-II三个结构区域构成，其中RG-II常以二聚体的形式存在．同其它植物多糖一样，果胶也是多分子的、多分散的、多结构的、有高级空间构象的，也具有一定的相对分子质量分布。2、果胶酶分类从广义上讲，果胶酶可以被分为3种类型：①原果胶酶：可以把不溶于水的原果胶分解为可溶于水的高聚合体果胶；②果胶酯酶：脱去果胶中的甲氧基基团，促使果胶的脱甲酯作用；③解聚酶：促

4、使果胶中D-半乳糖醛酸的α-1，4糖苷键的裂解。近来人们提出了更详细分类方法为[3]：原果胶酶(protopectinases)、多聚半乳糖醛酸酶(Polygalacturonases)、裂解酶(pectinlyases,PL)、果胶酯酶(Pectinesterase,PE)。2.1　原果胶酶Briton等人[4]把能够促使原果胶溶解的酶命名为原果胶酶。根据其作用机理分为两种类型：A型原果胶酶与B型原果胶酶。前者主要作用于原果胶的内部的多聚半乳糖醛酸区域。而后者主要作用于外部的连接聚半乳糖醛酸链和细胞壁组分的多糖链。2.2　多聚半乳

5、糖醛酸酶(Polygalacturonases)聚半乳糖醛酸酶是在有水环境下促进聚半乳糖醛酸链水解的一种果胶酶，应用最为广泛。根据水解作用机理不同，它可以分为内切聚半乳糖醛酸酶(E.C.3.2.1.15)和外切聚半乳糖醛酸酶(E.C.3.2.1.67)。外切酶又可以划分两种类型：一种是真菌外切聚半乳糖醛酸酶，它的终产物是单体半乳糖醛酸；另一种是细菌外切聚半乳糖醛酸酶，它的终产物是二聚体的半乳糖醛酸。2.3　裂解酶(pectinlyases，PL)裂解酶(反式消去酶)是通过反式消去作用裂解果胶聚合体的一种果胶酶，裂解酶在C-4位置上断

6、开糖苷键，同时从C-5处消去一个H原子从而产生一个不饱和产物。根据其作用机理以及作用底物的不同，裂解酶可以划分为：①内切聚半乳糖醛酸裂解酶(EndoPGL，E.C.4.2.2.2)；②外切聚半乳糖醛酸裂解酶(ExoPGL，E.C.4.2.2.9)；③内切聚甲基半乳糖醛酸裂解酶(EndoPMGL，E.C.4.2.2.10)；④外切聚甲基半乳糖醛酸裂解酶(ExoPMGL)。3、果胶酶产生菌目前国内外研究和应用较多的果胶酶产生菌是细菌和霉菌[5,6]，也有链霉菌产生果胶酶的报道[7]。在细菌中，欧文氏杆菌(Erwiniasp.)、芽孢杆菌

7、(Bacillussp.)、节杆菌(Arthrobactersp.)和假单胞杆菌(Pseodomonassp.)都产生果胶酶。嗜碱性芽孢杆菌属和欧文氏杆菌属主要用于在苎麻和红麻的脱胶、生物制浆及污物的处理软化等方面，应用前景可观，受到较多的关注和研究。已见报道的产果胶酶的霉菌种类大约包括20个属，如曲霉属(Aspergillussp.)、灰霉菌属(Botrytissp.)、镰孢菌属(Fusariumsp.)、炭疽菌属(Colletotrichumsp.)、核盘菌属(Scletoriumsp.)和玉圆斑菌属(Cochlioboluss

8、p.)等。目前，黑曲霉、根霉和盾壳霉作为产果胶酶的菌株已经商品化。国内外对霉菌发酵产果胶酶的研究主要集中在曲霉属中，而曲霉属中研究最多的是黑曲霉。其原因是，果胶酶被广泛应用于食品工业中，如用于果汁、果酒及中药营养液的深加工等，使得产品