内-beta-1,4-甘露聚糖酶
[CAS 37288-54-3]

基本信息

• 产品分类: 生物化工 >> 酶及辅酶类药
• 产品名称: 内-beta-1,4-甘露聚糖酶
• 英文名: Endo-beta-1,4-mannanase
• 别名: 15-ethyl-1-oxacyclopentadec-10-en-2-o,16-methyl-1-oxacyclohexadec-10-en-2-one,14-propyl-1-oxacyclotetradec-10-en-2-one
• 分子式: C₄₈H₈₄O₆
• 分子量: 757.18
• CAS 登录号: 37288-54-3
• EC 号码: 253-446-5
• 分子行输入简码SMILES: CCCC1CCC=CCCCCCCCC(=O)O1.CCC1CCCC=CCCCCCCCC(=O)O1.CC1CCCCC=CCCCCCCCC(=O)O1

安全数据

• 危险品标志: GHS08 危险
• 危害标签: H334
• 防护标签: P233-P260-P271-P284-P304+P340-P342+P316-P403-P501

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
呼吸道致敏	Resp. Sens.	1	H334

chemBlink 化学品故事

内切-β-1,4-甘露聚糖酶（CAS 37288-54-3）不是通常意义上具有固定分子式和分子量的小分子化合物，而是一类具有特定催化功能的酶。它的酶学编号为 EC 3.2.1.78，主要作用是水解甘露聚糖、半乳甘露聚糖、葡甘露聚糖等多糖主链内部的 β-1,4-甘露糖苷键。

理解这一点对于认识这个 CAS 号非常重要。来自不同生物的甘露聚糖酶，可以具有不同的氨基酸序列、分子量、三维结构、最适温度和最适酸碱度，但它们能够催化同一类型的反应。因此，CAS 37288-54-3 所代表的主要是一类酶的功能，而不是一种具有唯一分子结构的物质。

甘露聚糖是一类以甘露糖为重要组成单元的多糖，其中许多甘露糖通过 β-1,4-糖苷键连接成长链。它们广泛存在于植物细胞壁和植物储藏组织中，也是许多植物半纤维素的重要组成部分。根据主链组成和支链结构的不同，还可以形成葡甘露聚糖、半乳甘露聚糖和半乳葡甘露聚糖等不同类型。

日常生活中其实很容易遇到这类多糖。瓜尔胶和刺槐豆胶都富含半乳甘露聚糖，魔芋则含有大量葡甘露聚糖。这些高分子能够吸收大量水分并形成黏稠体系，因此经常被用作食品和工业产品中的增稠剂、稳定剂。

内切-β-1,4-甘露聚糖酶所做的事情恰好相反：它不是把糖连接成长链，而是把已经形成的长链剪短。

名称中的“内切”非常重要。某些降解多糖的酶从分子链末端开始逐步切除糖单元，而内切酶则能够在长链内部寻找适合的位置进行切割。因此，一个很大的甘露聚糖分子可以迅速被分割成许多较短的片段。

这种反应属于水解反应。酶利用水分子切断甘露糖单元之间的 β-1,4-糖苷键，形成较短的甘露寡糖。这些较小的片段还可以继续被其他糖苷水解酶处理。在自然界中，多种酶相互配合，使微生物能够利用复杂的植物材料作为营养来源。

这种反应具有很高的选择性。植物细胞壁中存在大量不同类型的化学键，而酶的活性中心能够识别特定的糖链结构，并把需要切断的糖苷键准确放置到催化位置。正是这种分子识别能力，使酶能够在比较温和的条件下完成许多高度选择性的化学变化。

自然界中存在许多不同的甘露聚糖酶。真菌和细菌都可以产生这类酶，例如曲霉、芽孢杆菌和木霉等微生物中都发现了具有这种功能的蛋白质。不同来源的酶可能适合完全不同的温度和酸碱条件。现代工业生物技术正是利用这种天然多样性，选择或者改造适合特定生产环境的酶。

食品加工是它的重要用途之一。某些植物提取物中含有大量甘露聚糖，使液体具有很高的黏度。甘露聚糖酶通过切短多糖链，可以降低体系黏度，因此已经被研究和应用于咖啡提取物以及其他富含甘露聚糖的植物原料加工。

动物饲料是另一个重要应用领域。豆粕、棕榈仁粕、椰子粕等植物性饲料原料中可能含有较多 β-甘露聚糖，而一些动物不能充分利用这些多糖。在饲料中加入适当的甘露聚糖酶，可以部分降解这些长链多糖，并改变饲料基质中营养物质的可利用程度。

造纸工业面对的又是完全不同的问题。针叶木半纤维素中含有较多半乳葡甘露聚糖。甘露聚糖酶可以帮助改变这些半纤维素，在制浆和漂白过程中作为生物处理工具，从而有可能降低某些工艺步骤所需要的化学处理强度。

洗涤剂中的应用则更加直观。某些食品污渍含有作为增稠剂使用的植物胶。如果其中含有甘露聚糖，甘露聚糖酶就可以把长链切成较小、较容易分散和去除的片段，再由洗涤剂中的其他成分进一步把污物带走。

更令人意外的应用出现在石油和天然气开采中。瓜尔胶具有很强的增稠能力，因此可以用于配制高黏度压裂液，帮助携带支撑剂进入岩层裂缝。但是完成这一任务以后，过高的黏度反而会妨碍流体回收。

这时，能够耐受较高温度的甘露聚糖酶可以充当生物破胶剂。它把瓜尔胶中的半乳甘露聚糖长链切短，使原来黏稠的体系逐渐变稀，从而有利于后续流体流动和回收。

这个例子很好地说明了高分子性质与分子链长度之间的关系。同一种多糖在一个阶段可能因为能够增稠而非常有价值，在另一个阶段却必须失去这种增稠能力。甘露聚糖酶并不需要把整个多糖完全分解成单糖，只要把长链剪成较短的片段，就能够明显改变宏观黏度。

甘露聚糖酶还参与木质纤维素生物质的利用。植物细胞壁是由纤维素、半纤维素和木质素等组成的复杂复合材料，要把这种材料有效转化成可发酵糖，通常需要多种酶共同作用。甘露聚糖酶负责攻击其中含甘露聚糖的半纤维素部分，并与纤维素酶及其他糖苷水解酶协同工作。

这也反映了自然界分解植物材料的基本方式。植物细胞壁并不是靠一把“万能剪刀”拆开的，而是由许多具有不同专一性的酶共同完成。每一种酶负责识别和切断特定类型的化学键。

因此，内切-β-1,4-甘露聚糖酶最好被理解为一种生物化学功能：专门寻找甘露聚糖长链，并从链条内部切断特定糖苷键的“分子剪刀”。不同生物制造了不同版本的这种剪刀，而现代生物技术又把它们带进各种工业生产环境。

咖啡加工、动物饲料、造纸、洗衣、植物生物质利用，甚至石油开采，看起来几乎没有任何共同之处。但是在分子尺度上，这些应用面对的任务却可能完全一样：找到一条过长的甘露聚糖链，识别其中的 β-1,4-糖苷键，然后把它剪短。

一个肉眼无法看见的酶，仅仅通过切断多糖中的特定化学键，就能够改变黏度、消化利用率、污渍去除效果以及工业原料的加工性能。内切-β-1,4-甘露聚糖酶很好地展示了酶的分子识别能力怎样转变成现实世界中的工业技术。

References

1. IUBMB Enzyme Nomenclature. EC 3.2.1.78. Mannan endo-1,4-beta-mannosidase.
https://iubmb.qmul.ac.uk/enzyme/EC3/2/1/78.html

2. Reese, E. T.; Shibata, Y. (1965). "Beta-Mannanases of Fungi." Canadian Journal of Microbiology, 11, 167-183.

3. Dhawan, S.; Kaur, J. (2007). "Microbial Mannanases: An Overview of Production and Applications." Critical Reviews in Biotechnology, 27, 197-216.

4. Srivastava, P. K.; Kapoor, M. (2017). "Production, Properties, and Applications of Endo-beta-mannanases." Biotechnology Advances, 35, 1-19.

5. Jana, U. K. et al. (2021). "Applications of Microbial beta-Mannanases." Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 8, 598630.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7770148/