β-葡聚糖酶是能水解谷物中葡聚糖的酶類總稱，主要包括 β-(1,3-1,4)-葡聚糖酶，內切和外切 β- 1,3-葡聚糖酶，內切和外切 β-1,4-葡聚糖酶。啤酒釀造中，β-葡聚糖酶可解決大麥中葡聚糖引起的麥汁和啤酒過濾速度慢等問題。大麥型飼料中添加 β-葡聚糖酶能夠消除其胚乳細胞壁中的抗營養(yǎng)因子，提高營養(yǎng)物質利用率，影響動物腸道結構及微生物區(qū)系，增強機體免疫力。

目前 β-葡聚糖酶工業(yè)生產(chǎn)中一直存在酶活低、成本高、熱穩(wěn)定差等問題，里氏木霉具有菌株安全無毒、酶系豐富、胞外酶易分離純化等優(yōu)點，常作為葡聚糖酶工業(yè)化生產(chǎn)的重要菌株。選育出穩(wěn)定遺傳高 β-葡聚糖酶活且酶熱穩(wěn)定性良好的菌株是國內外學者的研究熱點。常壓室溫等離子體（ARTP）技術誘變節(jié)桿菌KQ11 獲得突變株 4-13，其 β-葡聚糖酶活為 6.27 U/mL，是原始菌株的 1.5 倍。里氏木霉GIMCC 3.498 產(chǎn) β-葡聚糖酶活為78.83 U/mL，為已報道里氏木霉高產(chǎn) β-葡聚糖酶菌株。

近日，新疆大學袁華偉、霍向東團隊通過ARTP隨機突變技術誘變里氏木霉，經(jīng)初篩、復篩、遺傳穩(wěn)定性及酶學特性表征，顯著提高該菌株的β-葡聚糖酶活，相關研究以“高產(chǎn)β-葡聚糖酶里氏木霉的誘變選育、酶學性質及體外模擬消化研究”為題發(fā)表在《食品與發(fā)酵工業(yè)》上。

研究團隊獲得高產(chǎn)β- 葡聚糖酶的突變株株，該突變株 ARTP-9 較出發(fā)菌株β-葡聚糖酶活提高54.38%，為 43.75 U/mL，產(chǎn)酶能力穩(wěn)定遺傳，酶的最適反應溫度及 pH 分別為 50℃和6.0，耐受溫度范圍為40~80℃，pH 2.5~6.5范圍內酶活穩(wěn)定，Fe^{2 +}、Mg^{2 +}對酶活有促進作用，Fe^{3 +} 、Mn^{2 +} 、Zn^{2 +} 、Ca^{2 +} 、Cu^{2 +} 對酶活有抑制作用。以β-葡聚糖為底物，該粗酶的 Km 值和 Vm a x 值分別為 1.59 mg/mL 和 6.99 μmol/(mg·min)。體外模擬消化實驗表明，ARTP-9 固態(tài)發(fā)酵酶制劑在胃期 4 h 黏度最低，為 2.23 mPa·s；腸期 21 h 還原糖為 0.70 mg/mL，是空白的 3.2 倍，差異顯著（P<0.05），其大麥粉體外消化率為 48.17%，較空白提升 9.02%，差異極顯著（P<0.01）。研究結果表明 ARTP 誘變技術能夠顯著提高里氏木霉 β-葡聚糖酶活，為其工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎。

研究團隊所使用的ARTP誘變育種儀是天木生物聯(lián)合清華大學相關團隊共同開發(fā)的世界上首臺利用等離子體手段對微生物進行誘變育種的專用儀器。該儀器突變率高，并且結構緊湊、操作簡便、安全性高、誘變速度快，一次性誘變操作（數(shù)分鐘以內）即可獲得大量突變庫，極大地提高了菌種突變強度和突變庫數(shù)量；ARTP技術結合高通量篩選技術，可實現(xiàn)對生物快速高效的進化育種。

常壓室溫等離子體（ARTP）同傳統(tǒng)的低壓氣體放電等離子體源相比，具有等離子體射流溫度低、放電均勻、化學活性粒子濃度高等特點。該儀器可以用于原核生物（如酵母、放線菌等）、真核生物（如霉菌、酵母、藻類、高等真菌等），不同型號的設備可以處理不同的對象，如ARTP-P可以對植物（花粉、種子、胚芽），動物（受精卵、幼苗）等等。