β-甘露聚糖的結構及其水解所需的酶
軟木的主要半纖維素半乳葡甘露聚糖以兩種形式出現，兩者的半乳糖含量不同（Timell，1967）。在低半乳糖形式，半乳糖：葡萄糖：甘露糖的比率大約為0.1：1：4；而在高半乳糖形式，其比率是1：1：3。兩種類型半乳葡甘露聚糖的骨架都是由β-1，4連接的隨機分布的D-吡喃甘露糖基和D-吡喃葡糖基殘基構建的。a-D-吡喃半乳糖基殘基通過a-1，6連鍵與骨架中的D-吡喃甘露糖基殘基相連。骨架中的大概每四個吡喃己糖基在位置2或3部分乙酰化。乙酰基基團的遷移與木聚糖的情況類似，因此很難測定它們在天然多聚體中的實際分布。硬木僅僅包含壹些葡甘露聚糖。有幾個結構變種的葡甘露聚糖和半乳甘露聚糖也出現在幾個壹年生植物中，特別是在種子、塊莖和鱗莖中（Aspinall，1959；Mccleary，1979）。
10.5.2.1 內切-β-甘露聚糖酶
內切-β-甘露聚糖酶是水解甘露聚糖、半乳甘露聚糖、葡甘露聚糖和半乳葡甘露聚糖中β-1，4-糖苷鍵的酶。因為除了甘露糖單元，葡甘露聚糖和半乳葡甘露聚糖在多聚體的骨架中還包含葡萄糖單元，它們也可能被特異性的內切糖苷酶（內切-β-葡苷露聚糖酶）水解，此酶對甘露聚糖骨架的多聚體不起作用，因此不能稱作甘露聚糖酶。
對不同木黴種屬的甘露聚糖酶的研究相比木聚糖酶的研究要少得多，僅有關於哈茨木黴E58和裏氏木黴 Rut C-30的報道。壹方面，兩個種屬都產生多個形式的甘露聚糖酶（Torrie et al.，1990；Stalbrand et al.，1993）。當用纖維素或不同的甘露聚糖作為碳源時木黴能夠產生甘露聚糖酶。哈茨木黴在半乳甘露聚糖與在纖維素上產生的甘露聚糖酶活性數量幾乎相同，但是在半乳甘露聚糖上的甘露聚糖酶的比活明顯較高。另壹方面，發現裏氏木黴在有纖維素時產生的甘露聚糖酶活性比在有半乳甘露聚糖時高（Arisan-Atac et al.，1993）。然而，真菌在半乳甘露聚糖上長得不好，而且在纖維素和在半乳甘露聚糖上產生的單位生物量的甘露聚糖酶數量相似。甘露二糖或甘露糖的甘露聚糖酶誘導合成還沒有被觀察到（Torrie et al.，1990；Arisan-Atac et al.，1993）。
被純化並詳細研究的唯壹木黴甘露聚糖酶來自裏氏木黴Rut C-30（Arisan-Atac et al.，1993；Stalbrand et al.，1993）。在培養濾液中至少能檢測到五個具有甘露聚糖酶活性的酶形式。等電點為4.6和5.4的兩個主要的酶形式已經被純化和表征。它們的分子量稍微有些差異，分別為51kDa和53kDa（Stalbrand et al.，1995）。另外兩種甘露聚糖酶的蛋白質性質非常相似。氨基酸比較和N-末端氨基酸序列似乎也相同。Arisan-Atac等（1993）純化的甘露聚糖酶的pI值為5.2，分子量為46kDa，極有可能與Stalbrand等（1993）分離的pI為5.2的酶相同。
裏氏木黴編碼甘露聚糖酶的基因man1最近被分離並在釀酒酵母中表達。研究發現裏氏木黴pI4.6和pI5.4兩種純化形式的甘露聚糖酶，以及其他形式的甘露聚糖酶，可能是man1基因編碼的。與此壹致的是，裏氏木黴基因組中man1 基因的缺失使得甘露聚糖酶活性降低到親本菌株的10%以下。不同甘露聚糖酶形式的產生，至少部分是由於翻譯後修飾（例如脫氨基等）造成的。
基於基因序列，發現裏氏木黴甘露聚糖酶有與幾個纖維素酶相似的結構域：壹個催化結構域和被連接肽隔開的CBD。該酶也強烈地與纖維素結合，但是沒有檢測到與甘露聚糖的特異性結合。然而，該酶沒有任何纖維素水解活性。基於疏水簇分析，甘露聚糖酶（MAN I）屬於糖基水解酶家族5。該家族包含幾個纖維素酶及來自Streptomyces lividan，Caldocellulosiruptor saccharolyticus和Aspergillus aculeatus的三個其他甘露聚糖酶（Suurnakki et al.，1993；Suurnakki et al.，1996）。Aspergillus aculeatus甘露聚糖酶與裏氏木黴甘露聚糖酶有較高的氨基酸序列同源性（70%），但是它不含CBD。兩個細菌甘露聚糖酶似乎彼此比與真菌甘露聚糖酶的關系更近，因此表明細菌和真菌的酶的活性可能不同。在裏氏木黴甘露聚糖序列中也發現了家族5 聚糖酶催化殘基的兩個谷氨酸殘基（Primalco Biotec，Finland，unpublished results）。
10.5.2.2 甘露聚糖水解中的附屬酶
（1）β-甘露糖苷酶和β-葡糖苷酶。有報道指出，裏氏木黴僅產生量非常低的胞內β-甘露糖苷酶，推測這可能是真菌在甘露聚糖上生長慢的原因（Arisan-Atac et al.，1993）。之後並沒有研究純化或進壹步研究木黴β-甘露糖苷酶。可能甚至是真菌不產生任何特異性β-甘露糖苷酶，而且用P-硝基苯-D-吡喃甘露糖苷做底物測定的活性是由於與a-呋喃阿拉伯糖苷酶的β-木糖苷酶活性類似的其他外切葡聚糖酶的假活性。在真菌中也可能出現β-甘露糖苷酶但多為胞內出現。在這種情況下，伴隨著纖維素酶的生物合成，與二葡糖苷酶透過酶類似的質膜束縛運輸系統能夠把甘露聚糖片段運輸到細胞內（Kubicek et al.，1993）。
已知裏氏木黴至少產生兩種β-葡糖苷酶（Barnett et al.，1991；Chen et al.，1992）。目前尚未研究這些酶對葡甘露寡糖的水解活性，但是用於水解實驗的其他生物的β-葡糖苷酶能夠從這些寡糖的非還原末端去除吡喃葡糖基殘基（Takahashi et al.，1984）。目前，還不確定參與纖維素降解的β-葡糖苷酶是否參與半乳葡甘露聚糖的降解。
（2）a-半乳糖苷酶。在酵母中建立的裏氏木黴表達文庫的篩選證明裏氏木黴至少產生三個a-半乳糖苷酶。三個酶的基因（agl1，agl2和agl3）都已得到分離和表征。為了研究它們的催化活性，在酵母中產生了對應的三種酶（AGL I，AGLII和AGL III）（Margolles-Clark et al.，1996c）。
AGL I是三個酶中對多聚半乳甘露聚糖活性最高的。然而AGL I的水解程度相當低，甘露聚糖酶的存在明顯提高了其活性，而添加β-甘露糖苷酶則沒有多大效果。目前已經純化了在釀酒酵母中產生的裏氏木黴a-半乳糖苷酶，也有兩個關於直接來自真菌培養液的裏氏木黴a-半乳糖苷酶的純化的報道（Zeilinger et al.，1993；Kachurin et al.，1995）。報道指出，這些a-半乳糖苷酶的分子量和等電點非常類似，分別為50kDa和54kDa與5.2和5.25，表明這些數據定義的是同壹個酶。根據分子量和水解特性，純化的酶與AGL I相同（Zeilinger et al.，1993；Margolles-Clark et al.，1996d）。AGL I的P-硝基苯-a-D-半乳糖苷活性能夠被半乳糖競爭性抑制。
另壹個a-半乳糖苷酶AGL II對多聚底物幾乎沒有活性，但是與甘露聚糖酶表現協同作用，而且添加β-甘露糖苷酶後水解程度進壹步提高。當反應中添加甘露聚糖酶和β-甘露糖苷酶時，AGL Ⅲ的活性也被加強。然而，AGL Ⅲ的水解程度比從AGL Ⅱ獲得水解程度低得多（Margolles-Clark et al.，1996e）。AGL Ⅱ和AGL Ⅲ與β-甘露糖苷酶的明顯協同作用表明，他們優先選擇在寡糖的非還原末端的甘露糖單元中攜帶半乳糖取代基的小寡糖做底物。AGL Ⅲ對p-硝基苯-a-D-吡喃半乳糖苷比對蜜二糖（Gala1-6Glc）的活性低。這能解釋為什麽當P-硝基苯-a-D-吡喃半乳糖苷做底物時在裏氏木黴Rut C-30 培養濾液中沒有發現該酶，盡管基因agl3似乎表達很好（Margolles-Clark et al.，1996e）。另外，agl2基因似乎表達好，這可以解釋為什麽AGL Ⅲ沒有先被分離。Zeilinger等（1993）報道了在裏氏木黴培養濾液中除了主要的半乳糖苷外，次要的a-半乳糖苷酶AGL Ⅰ的存在。
壹方面，根據推斷的AGL Ⅰ和AGL Ⅲ的氨基酸序列，它們屬於包含植物、動物、酵母和絲狀真菌源a-半乳糖苷酶的糖基水解酶家族27。另壹方面，AGLⅡ與家族36的細菌a-半乳糖苷酶相似，因此是有報道的與相應原核酶表現相似性的第壹個真核a-半乳糖苷酶。AGL Ⅲ在N-末端攜帶在家族27的其他酶中沒有發現的230個額外的氨基酸。這個額外區域對催化活性似乎不重要，因此很可能是另壹個與目前所描述的任何多糖結合結構域不相同的功能結構域。最近報道裏氏木黴AGL Ⅰ的活性位點包含壹個催化上重要的甲硫氨酸（Kachurin et al.，1995）。
（3）乙酰葡甘露聚糖酯酶。裏氏木黴培養濾液的半乳葡甘露聚糖的去糖基化不如葡糖醛酸木聚糖酶的去糖基化有效，而且尚未從任何木黴分離到特異性乙酰葡甘露聚糖酯酶（Tenkanen et al.，1993）。能夠從木糖寡糖釋放乙酰基側基的裏氏木黴乙酰基酯酶（AE），也能夠作用於乙酰基化的甘露糖寡糖。有研究已經報道了裂褶黴（Schiozophyllum com-mune）乙酰基木聚糖酯酶的相似特性（Biely et al.，1996）。類似葡糖醛酸木聚糖的去糖基化中乙酰基木聚糖酯酶的行為，也發現AE在乙酰基化的半乳葡甘露聚糖的水解中與米曲黴（Aspergillus oryzae）的乙酰基葡甘露聚糖酯酶協同起作用，認為觀察到的協同性至少部分是由於位於半乳糖側基附近的可能易接近乙酰基酯酶但不易接近乙酰基葡甘露聚糖酯酶的乙酰基基團的去除（Tenkanen，1995）。