木聚糖酶的性质及其在酿酒方面的应用
木聚糖是自然界中的一种丰富的再生资源，是最具代表性的半纤维素，占半纤维素的1/3～1/2，是除纤维素外，自然界中最丰富的多糖。低木聚糖具有广泛的应用价值，低甜度、低热量、难被人体消化吸收，但可被发酵，基本不增加血糖血脂，有润肠通便功能。具有显著的双歧杆菌增值能力，且肠道菌对其利用率较差。无龋齿性、能促进人体钙铁的吸收、增强人体免疫力等，适应于功能性保健食品等方面，是主要的功能性低聚糖。
木聚糖酶是木聚糖水解酶系中最关键的水解酶，通过水解木糖分子β-1，4-糖苷键，将木聚糖水解为木寡糖和木二糖等低木聚糖，及少量木糖和阿拉伯糖。用木聚糖酶处理硫酸盐纸浆可减少后续漂白处理化学剂的用量。由于木聚糖可以用于纸浆的预漂白、饲料添加剂提高饲料的能量值及畜禽对饲料的吸收率、增殖肠道内的双歧杆菌，用于食品改良剂和酿酒等方面的潜在应用价值，越来越多的研究者对木聚糖酶的分子结构、性质、最佳作用条件及其在各领域的应用进行了广泛而深入的研究。本文则对其性质和在酒类酿造方面的应用进行论述。
1. 木聚糖酶的结构性质
木聚糖酶分子只含一个亚基。分子量在8～30 kD间的为碱性蛋白，分子量在30～145kD间的为酸性蛋白。PI值为3～10.5，稳定pH值为3～10。反应最适pH值在4～7之间，最适温度为40～60℃。Cu2＋，Zn2＋，Fe2＋ 和Fe3＋对酶有抑制作用，而CO2＋和Mn2＋ 能提高酶的活性。细菌可以产生碱性和酸性酶，而真菌只可产生碱性酶。其中，丝状真菌分泌的胞外酶最高。
木聚糖酶的分子结构由功能结构域和连接区构成。其中，功能结构域由催化结构域和纤维素结合结构域构成。纤维素结合结构域可改变酶对可溶或不溶底物的活力。根据结构域的相似性，木聚糖酶可通过结构域的改组和随后结构域的修饰而进化。许多木聚糖酶具有纤维素酶的活性。
木聚糖酶与木聚糖的结合利用离子间的静电作用。木聚糖含有的4-O-甲基葡糖醛酸带负电，木聚糖酶在pH低于PI时带正电荷，易于结合，而在pH值高于PI时，则不易结合。其反应为典型的酸碱亲核水解反应。
2. 利用木聚糖酶提高淀粉酶活力，提高酒精产率
在酿酒行业中，作为原料的粮食的淀粉层外围有纤维素和木聚糖等半纤维素的包围，从而影响到对淀粉的利用率。目前，对纤维素酶的利用研究较多，而半纤维素酶的应用尚处于初级阶段。利用木聚糖酶作用于半纤维素层，降低物料粘度，可以有利于淀粉酶作用于淀粉层，提高淀粉利用率，增加酒精的产率。目前，对于适合某类酒的酿造的木聚糖酶生产菌还缺少针对性的筛选，产酶过程的优化及酶类的提纯方面也少有研究，故其应用成本较高，尚未有工业化应用于酒类酿造过程。
3. 木聚糖酶提高酒液澄清度
酒类浑浊的原因有生物浑浊和非生物浑浊，其中非生物浑浊包括蛋白质多酚混浊、酒花树脂浑浊、糊精浑浊及多糖浑浊等。
白酒中含有的多种高级脂肪酸乙酯、高碳链的醇醛酸酯等均溶于乙醇，不溶或难溶于水。在低度酒的生产中，当酒度降低时这些有机物溶解度减小，从而以白色浑浊状态存在，小部分的难溶并与不溶物一起析出，形成了极难澄清和过滤的乳浊液。另外，随着温度的降低，各类香型白酒都会出现失光、浑浊、产生絮状沉淀等现象。目前，白酒除浊主要用吸附过滤、膜分离等手段，常用的吸附材料有活性炭、淀粉、分子筛、硅藻土、高岭土等。膜分离技术包括微滤、超滤、电渗析、反渗透等。利用高分子膜截流浑浊物质可达到除浊目的。
我国是啤酒生产大国，啤酒业对国民经济的发展有重要影响。啤酒生产原料中由于β-葡聚糖和木聚糖含量较高,造成麦汁过滤困难,酒液混浊，啤酒滤膜堵塞等问题。为解决这些问题需要大量的资金和技术投入，这样就增加了啤酒的生产成本。
而木聚糖酶可以和β-葡聚糖酶协同作用,从而解决滤膜堵塞问题，可提高酒液的澄清度，降低酿酒成本。对酒液的澄清，目前研究较多的是自然静置、过滤、加悬浮澄清剂等物理过滤方法，添加絮凝澄清助剂等，并且在加入过程中用量或时间控制不当会严重影响澄清效果，而且除了会影响酒体本身的稳定性外，还会带来新的不稳定的因素；对于目前应用的多种过滤机还需经常更换过滤材料，费时、费力，并且严重影响产品的质量和产量。而一些酶制剂的应用，由于其活化前处理工艺复杂，成本偏高，澄清效果也未达到理想状态。木聚糖酶应用于酒液澄清是一个有潜在应用价值的研究方向。
4. 木聚糖酶分解半纤维素产酒精
随着石化燃料的日趋紧张和环境污染的日益严重,开发利用清洁可再生能源具有长远意义。其中研究开发燃料乙醇的生产备受关注。纤维素是地球上贮量最丰富的有机物质。而每年用于工业过程或燃烧的纤维素仅占2%左右，还有很大一部分未被利用，因此研究开发纤维素的转化技术，将秸秆、蔗渣、废纸、垃圾纤维等纤维素类物质高效地转化为糖，进一步发酵生产燃料酒精，对开发新能源，保护环境具有非常重要的现实意义。
木质纤维素是由纤维素丝嵌入到大分子的蛋白质、果胶、木质素和半纤维素基质中所组成的。其中两种主要的碳水化合物纤维素和半纤维素的干重各占45%和25%。纤维素是细胞壁的主要成分，在纤维素的周围充填着半纤维素和木质素,阻碍了纤维素酶同纤维素分子的直接接触。通过化学和生物化学的方法可将纤维素和半纤维素水解成单糖，继而发酵生产酒精。要提高纤维素物质转化为乙醇的利用效率，半纤维素糖的利用十分重要。
半纤维素在温和的条件下很容易被稀酸水解，但纤维素则需要苛刻的条件。若酶解前对木质纤维素进行预处理,那么半纤维素和纤维素再用酶水解会容易一些。预处理主要包括粉碎、溶解、水解和分离纤维素、半纤维素和木质素的组分。这些方法包括浓酸、稀酸、碱、二氧化硫、过氧化氢、蒸汽爆破、潮湿、氧化、石灰处理、热水处理等。在酶解前用二氧化碳爆破的方法对纤维物质进行预处理效果更好。
木质纤维的转化主要分两个步骤：木质纤维生物量中纤维素水解生成还原糖；糖发酵成乙醇。基于目前的技术，木质纤维原料生产乙醇的主要问题是得率低、水解成本高。促进木质纤维水解的方法包括：木质纤维原料预处理脱除木素和半纤维素，纤维素酶的优化，同步糖化发酵法（SSF）。
5. 利用酒糟生产木聚糖酶
啤酒糟是啤酒酿造生产的主要废弃物之一，据测定鲜啤酒糟含水分69%，粗蛋白6.2 %，粗脂肪11%，粗纤维3.4%，无机氮浸出物10.4 %。其中无机氮浸出物的主要成分是木聚糖。近年来，我国啤酒工业得到迅速发展，年产啤酒超过3000多万千升，成为世界上第一大啤酒生产国， 由此产生约1000万吨的啤酒糟。长期以来，工厂主要是将湿糟作为粗饲料直接低价出售，其收益甚微，有少数厂家则是将湿糟直接排放，这不仅造成严重的环境污染，还导致资源的浪费，为此，一些研究人员对啤酒糟的利用进行了多方面的研究探讨，以啤酒糟为主要原料添加其他辅料，利用通过选育得到的木聚糖酶生产菌，进行发酵生产木聚糖酶。
白酒丢糟是白酒酿造后的废弃物，酸度大，水分含量在60%以上，不便贮存、干燥，并且干燥物中含有60%～65%难于消化的稻壳，利用价值较低，常作为粗饲料或当作垃圾废弃，造成污染环境，社会效益差。
结论
综合所述，对木聚糖酶的分子结构和性质已有较深入的研究，木聚糖酶在酿酒行业有广泛的应用。在纤维素制酒精过程中，木聚糖酶分解半纤维素将极大地提高转化率。不同来源的木聚糖酶的性质存在着差异，木聚糖酶的生产应该多样化才能满足不同的应用需要。汤立平