定義
β－1，4一甘露聚糖酶簡稱β－甘露聚糖酶，是一類能夠水解含β－l，4一甘露糖苷鍵的甘露寡糖、甘露多糖（包括甘露聚糖、半乳甘露聚糖、葡萄甘露聚糖等）的水解內切酶，屬於半纖維素酶類。
β－甘露聚糖酶能將廣泛存在於豆類籽實中的甘露聚精等多糖降解為葡萄糖、甘露寡糖等低聚糖，不僅消除了甘露聚糖對單胃動物各種營養素的抗營養作用，同時生成的甘露低聚糖在動物生產中起著重要的作用。近年來隨著對自然界半纖維素資源的開發及其在飼料工業和養殖業中的套用，微生物β－甘露聚糖酶的開發和利用研究進入了一個新階段。
作用機制
調節免疫防禦
近年來大量研究表明，腸相關淋巴組織（GALT）主要由機體免疫細胞和腸淋巴組織構成，GALT在體內具有非特異性免疫和特異性免疫作用。其中非特異性免疫是阻止病原菌侵入體內的第一道防線，在非特異性免疫反應初期，巨噬細胞在吞噬和殺滅入侵微生物過程中起著重要作用。最近研究表明，在體外系統中將巨噬細胞直接放入甘露低聚糖中，或將甘露低聚糖餵給大鼠時，均能激活巨噬細胞。胃腸道特異性免疫反應的關鍵部分主要是抗體（lgA）系統，黏膜IgA能抑制入侵菌和毒素在腸上皮附著，通過抗體依賴性細胞介導的細胞毒作用直接殺死細菌。 甘露低聚糖在激活免疫應答上有一定作用。由於源自微生物的特殊多糖在加入疫苗時具有佐劑作用，因而添加適量的甘露低聚糖還可顯著提高抗體反應能力，從而加強疫苗的保護效能。甘露低聚糖除具有輔劑和抗原特性之外，還有能刺激肝臟分泌甘露糖結合蛋白，從而影響免疫系統的作用。這種結合蛋白可結合細菌被囊，從而啟動免疫系統產生應答反應。
調節非免疫防禦
胃腸道非免疫防禦系統主要組成成分為內源微生物群，而內源微生物群又常分為有益微生物群（如雙歧桿菌屬、真桿菌屬、乳酸桿菌屬）和有害微生物群（如大腸桿菌屬。產氣夾膜梭菌屬、葡萄球菌屬），其中有益微生物菌群多覆蓋在胃腸道上皮，起著阻止病原微生物定植在腸黏膜組織上的作用。甘露低聚糖的作用機制主要是干擾腸道病原菌的定植。甘露低聚糖為細菌提供了豐富的甘露糖源，從而可避免細菌與腸壁的親和由於甘露低聚糖不會被消化酶降解並攜帶病原體通過腸道，因此可以起到防止病原菌定植於腸道的作用。病原菌不能利用甘露低聚糖作為供其生長的能量來源，而有益細菌可以被甘露低聚糖激活。這表明甘露低聚糖可促使有益菌成為腸道優勢菌群。
吸附黴菌毒
素近年來大量研究表明，甘露低聚糖可通過物理吸附或直接結合黴菌毒素，消除毒素對機體的有害影響。研究發現，甘露低聚糖可結合玉米赤霉烯酮。Raju等（1998）模擬肉雞消化道體外試驗表明，甘露低聚糖對黃麴黴毒素。玉米赤霉烯酮和豬麴黴毒素的結合率分別為82.5%、51.6%和26.4%，其中對黃麴黴毒素的結合能力主要取決於pH值、毒素的濃度及所用的甘露低聚糖的劑量。研究表明，結合力在pH值為6．8時比pH值4．5時要強，甘露低聚糖的添加量在500～1000 mg/kg飼料範圍內結合力呈上升趨勢。
作用方式
β一甘露聚糖酶是水解1，4－β－D一吡喃甘露糖為主鏈的內切水解酶，作用底物主要是半乳甘露聚糖、葡萄甘露聚糖、半乳葡萄甘露聚糖以及甘露聚糖。不同來源的β一甘露聚糖酶對不同來源的底物作用深度及其水解產物是不相同的。β一甘露聚糖酶水解底物的方式和深度主要與α一半乳糖殘基和葡萄糖殘基在主鏈中的位置、含量、酯醯化的程度有關。底物本身的物理狀態也會影響酶對底物的作用，如結晶狀態的甘露聚糖不易被降解。甘露聚糖經β一甘露聚糖酶作用後，通過HPLC或紙層析方法分析，主要產物是低聚糖（一般2～10個殘基），產物聚合度的大小與酶和底物的來源有關，但相對來說產生單糖（甘露糖）很少或根本不產生。
影響因素
甘露多糖對酶
由於構成多糖的單糖類型、聚合度、糖鍵連線及排列方式、糖基上羥基的取代情況等各異，導致不同的多糖在溶解度、粘度等性質上存在著明顯的差別，這極大影響了β一甘露聚糖酶的水解。試驗表明：難溶性的甘露多糖一般較可溶性的甘露多糖難水解；糖成分複雜的一般較成分簡單的難水解；糖基上羥基被取代的一般較未取代的難水解；多分支側鏈的甘露多糖一般較線狀的水解慢；聚合度低的一般較聚合度高的水解慢。
β-甘露聚糖酶
不同來源的β一甘露聚糖酶對β一甘露多糖具有不同的水解能力。研究表明：對於瓜膠半乳甘露聚糖，枯草桿菌K－50的β一甘露聚糖酶的水解率為5%，而源於黑麴黴的水解率為12%；對於咖啡豆半乳甘露聚糖，它們的水解率分別為36%和58%。
其他酶類
其他一些糖苷水解酶類與β一甘露聚糖酶一起作用時，能有效地加快底物多糖的水解，提高多糖的水解率。如β甘露聚糖酶與α一半乳糖苷酶、β一甘露聚糖苷酶共同作用於半乳甘露聚糖時，水解會更加迅速、徹底。
養殖業中套用
雞
β一甘露聚糖酶已被證實能提高玉米一豆粕型日糧雞的飼料轉化率，並促進肉雞及火雞的日增重和飼料利用率，提高蛋雞的生產性能。Jackson等（1998）研究表明，在產蛋初期的前12周，在飼料中添加β－甘露聚糖酶，可增加雞蛋的重量約0．3g/只（P<0．05）；產蛋期的第 12周到第 24周，在飼料中添加β－甘露聚糖酶可使蛋雞的日產蛋量提高 0．7%～1.07%；24周以後添加，日產蛋量可增加約1．5%。研究也表明，β一甘露聚糖酶能增加產蛋初期雞蛋的重量，可延遲高峰後期的產蛋率的下降。肉雞的研究數據顯示，β一甘露聚糖酶促進了肉雞的日增重和飼料利用率（Teves等，1998）。
豬
Chen等（1998）試驗表明，在飼料中添加β－甘露聚糖酶，可顯著提高豬的採食量、飼料利用率、日增重；日粗粗纖維含量相同時，在飼料中添加β一甘露聚糖酶可減少豬糞的排泄量。Pettey等（1999）研究表明，在仔豬階段，日糧添加β一甘露聚糖酶，能顯著提高仔豬的採食量，促進飼料利用率，提高仔豬的生長速度和日增重，使豬的生長性能得到很大的提高。飼料中添加β一甘露聚糖酶能顯著提高豬對於物質、粗蛋白質、粗脂肪、粗纖維、無氮浸出物的消化能力，也可提高飼料的消化能。在豬的整個飼養階段日糧添加β－甘露聚糖酶，日飼料消耗量、料肉比、飼養周期都得到明顯的降低，平均日增重有了很大的提高。 5結語 甘露聚糖是植物半纖維素的主要成分，β一甘露聚糖酶可降解半纖維素為甘露低聚糖被動物利用，不僅充分利用了飼料資源，同時也顯著提高了動物的生長性能和免疫力。β一甘露聚糖酶因其良好的水解半纖維素的能力，可生成品質好的甘露低聚糖，正成為研究的熱點。
酶法製備
甘露聚糖酶液
菌種採用芽孢桿菌WY-45，為本實驗室保存。培養基成分(質量濃度，g/l)：魔芋精粉20，牛肉蛋白腖8，酵母提取物4，KH2P04 1，MgS04·7H20 0.5；自然pH值。每250ml三角瓶40ml培養基，50℃，200r/min，發酵96h後，離心去菌體所得上清液即為粗酶液。酶活測定採用DNS法，底物溶液為0.5%的槐豆膠(pH6.5，0.05mol/L磷酸鹽緩衝液配製)，50℃水浴中反應10min。酶活測定為1100U/ml，4℃冷藏備用。
甘露聚糖酶解
取50.0g椰子殼甘露聚糖，加入1L去離子水，煮沸5min，冷卻至室溫後用0.1mol/L鹽酸調節pn值至6.0，加入25ml粗酶液(共含27500U甘露聚糖酶活)，50℃，150r/min，水解24h。用0.1mol/L鹽酸或NaOH溶液使系統pH值穩定在5.8～6.2。水解結束後沸水浴10min滅酶終止反應。酶解液過濾，濾餅用少量水洗，合併濾液。濾液50℃真空濃縮至約300ml。
分離和結晶
將活性炭柱用去離子水流速以105ml/h平衡12h後，取含糖量為16.2g的糖液定容至200ml，流速以105ml/h上樣。上樣結束後，開始進行程式洗脫，洗脫速度為105ml/h，洗脫程式為去離子水水洗約2L以洗淨單糖和鹽分後，5%～30%乙醇溶液(總體積8L)線性洗脫。洗脫液全部用自動部分收集器收集，1瓶/h。測定所收集樣品的總糖含量，並TLC檢測糖組成。合併含同一單組分的收集液55℃真空濃縮至過飽和糖漿之後，加入稍許相應的低聚甘露糖的晶種，室溫靜置，等待結晶。
工業套用
低聚甘露糖的生產方法有五種：
(1)從天然原料中抽提；
(2)利用轉移酶、水解酶之轉移反應生成；
(3)利用酸水解天然多糖生成；
(4)利用酶水解天然多糖生成；
(5)化學合成法生產。
但最具實用價值的是利用生物技術的酶法水解多糖方法米生產。酶法製取低聚甘露糖系採用微生物產生的B一甘露聚糖酶，水解含有甘露聚糖大分子的可食性植物膠製取低聚糖產晶。該技術的關鍵之一在於獲得一個優良的B一甘露聚糖酶生產菌，要求該菌株不但產酶活性高、產酶穩定，而且所產酶組分單一，糖菅酶活性低，最適溫度與pH適宜於工業化套用。
酶解植物膠的水解液是由單糖和低聚糖等組成的混合物。要提高產品質量，必須設法降低其中的單糖含量。為了消除低聚果糖生產中葡萄糖的抑制作用，提高產品質量。
低聚甘露糖的提取工藝也是項目實施產業化的制約因素之一。水解液需經過分離、濃縮、乾燥後才能製成粉末狀產晶。下游加工工序繁雜，投資巨大，而且決定著產品的質量。這有賴於高效、穩定、易於工業化生產的生化分離手段的建立與完善。
