熊 科 崔晓亭 王小艺 赵峙尧 柳佳芸 裴鹏刚 邓 蕾 熊苏玥

    (1北京工商大学 北京市食品添加剂工程技术研究中心 北京 100048

    2北京工商大学 北京食品营养与人类健康高精尖创新中心 北京 100048

    3北京工商大学 北京市质量与安全重点实验室 北京 100048

    4北京工商大学 北京市风味化学重点实验室 北京 100048)

    我国是农业大国，伴随着农产品生产加工，每年产生大量农业废弃物。这些农业废弃物资源再生利用率极低，大部分被浪费[1-2]。大力开发利用这些资源可以缓解环境、资源和粮食危机，因此农业废弃物再利用成为近十几年各国研究的热点[3]。木聚糖是结构比较复杂的半纤维素，为世界第二大可再生资源[4]。由于木聚糖结构复杂，它的彻底水解需要一系列酶的协同作用，其中最关键的酶是木聚糖酶[5]。在众多应用中，以木聚糖经酶法制取有较高附加值的功能低聚糖，是富含半纤维素材料的农业废弃物再生利用的有效增值途径，具有巨大的潜在经济效益和环保意义[6-8]。而木聚糖酶属水解酶类，在碳循环过程中发挥了不可替代的功能，具有重要的潜在应用价值，目前已成功应用于食品、饲料、酿造、造纸、医药和能源等领域[9-11]。

    目前，多数木聚糖酶来源于各类天然微生物菌株，通过天然产酶方式获得的木聚糖酶多为复合酶，表达量低，且不易纯化[12]。由于自然界中99%以上的微生物是不能被纯培养利用，因此该方法得到的产木聚糖酶菌株十分有限，仅局限于不到1%的微生物基因资源，对自然界中所占比例较大的非培养微生物资源无法利用[13]。近年来，越来越多的学者基于宏基因组的方法筛选木聚糖酶。如汪国增等[14]通过构建瘤胃宏基因组文库，从中筛选到酶学性质较为新颖的木聚糖酶，其最适作用温度30℃，可用于果汁的澄清，生产饲料等工业。张鹏等[15]从堆肥构建的宏基因组文库中筛选到性质较为优良的纤维素酶和木聚糖酶，可用于造纸等工业。Bao等[16]从牦牛瘤胃等宏基因文库中筛选到能提高木聚糖酶活力的纤维素酶，可用于食品加工，动物饲料的加工。Hu Y等[17]从土壤宏基因文库中筛选到一种低温耐碱酶，与常规木聚糖酶不同，可用于制备生物燃料、燃料乙醇。GonX等[18]从牛瘤胃等中筛选到无纤维素酶活力的木聚糖酶，可用于纸浆漂白等工业化应用。Mo XC等[19]从土壤宏基因组文库中筛选到一种多功能酶，能够制备低聚木糖。从来源上比较，木聚糖酶广泛来源于各种环境，如海洋、陆地等。而土壤微生物是木聚糖酶的巨大来源库，通常每1 g土壤中有几亿到几百亿个微生物 ......