为让啤酒更好喝 中国科学家造出一种变态耐热酶

2017年10月13日 08:30 澎湃新闻

原标题:为了让啤酒“更好喝”,科学家研究了一种“变态”耐热酶

大麦、高粱等谷类植物是生产啤酒和饲料的重要原材料。这些谷类植物的胚乳细胞壁中蕴含着丰富的β-葡聚糖。β聚葡聚糖是一种由多个葡萄糖单元串联而成的多糖,是植物细胞壁的主要成分之一。

但在生产啤酒和饲料的过程中,这些大麦、高粱里的β-葡聚糖制造了一些小麻烦。比如在制作麦芽和酿造啤酒时,原料中的β-葡聚糖如果不能完全降解,就会使麦芽汁的粘度增大,降低啤酒过滤速度,并且在啤酒贮存过程中易引起沉淀。此外,大麦、高粱等作为禽畜饲料,具有较高的营养价值,但是其中存在的β-葡聚糖会增加动物肠道内食糜粘度,从而影响动物内源性消化酶与营养物质的接触,直接影响动物消化饲料的效率。

怎么办呢?科学家请出了β-葡聚糖的降解小能手——β-葡聚糖酶。它可以专一性切断β-葡聚糖中用来连接葡萄糖单元的β-1,3或β-1,4连键,从而产生3~5个葡萄糖单位的低聚糖及葡萄糖。

目前,工业生产中用到的β-葡聚糖酶通常是利用芽孢杆菌进行发酵生产得到的。这些β-葡聚糖酶的适用温度范围在30~60℃,最适温度范围50~55℃。然而,啤酒和饲料生产需要在高温(70~80℃)下进行。这可不妙,这些β-葡聚糖酶制剂怕热啊!所以,科学家一直在寻找比现有酶活性更高,更能耐受苛刻环境的高效β-葡聚糖酶。

但是,不怕热的β-葡聚糖酶会在哪儿呢?我们知道,酶通常是由微生物生产的,因此,那些可在高温环境下生长的微生物也许能给予我们帮助。Caldicellulosiruptor spp。是一类可以在高达75℃的极端环境下生长的嗜热细菌,而且,它们以β-葡聚糖作为食物,极有可能生产我们苦苦寻找的不怕热的β-葡聚糖酶。

日前,中国科学院青岛生物能源与过程研究所微生物资源团队李福利研究员与代谢物组学团队冯银刚研究员、仿真模拟团队姚礼山研究员以及清华大学王新泉教授合作,从极端嗜热微生物中发现了一种新型的β-葡聚糖酶。它能够特异性降解β-葡聚糖。最重要的是,新发现的酶最适温度高达80℃!而且在70℃作用1天,酶活力仍能保留一半。这些性能让它展现出了极高的工业应用价值。

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