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咖啡含有丰富的蛋白质、脂肪、蔗糖以及淀粉、葡萄糖、咖啡碱等物质，香气浓郁、滋味可口，因其具有独特的醇香和提神、兴奋作用，而不断与时尚、现代生活交融在一起^[1,2]。咖啡渣是生产速溶咖啡产生的废弃物，量大而利用率低。生产1 t速溶咖啡大约产生2 t咖啡残渣。咖啡渣在国外主要用作燃料和养料，但在国内大多被当作废物丢弃，既浪费资源又污染环境这明显与绿色环保理念相悖^[3]。因此对咖啡渣的合理资源化利用至关重要。目前有大量研究主要针对各类茶叶、水果中多糖等抗氧化物质的提取及分析，而有关咖啡渣多糖的提取研究甚少，制约了咖啡渣的资源化利用。1 研究的目的及意义

在众多生物质中，作为全球三大流行饮料—速溶咖啡制备过程所产生的副产品咖啡渣，其储量丰富、挥发分含量和热值高且灰分低，生物油含量高达15%，且咖啡渣中富含糖（45.3%w/w），聚合成纤维素和半纤维素结构，蛋白质（13.6%w/w）和含钾，磷，镁和钙等矿物质的灰分，被视为新一代极具价值的生物质能源。研究表明，咖啡中含有一定量的咖啡酸、绿原酸、多酚等抗氧化物质，具有进一步的开发价值。此外，咖啡渣中含有较丰富的油脂、糖类、蛋白质、膳食纤维等，还含有矿物质和维生素等营养成分。咖啡渣须经过预处理，增大半纤维素酶的接触面积，预处理后酶解得到相应的生物基化学品。

beta;-甘露聚糖酶属于半纤维素水解酶，同时也是一类能够水解含有甘露糖苷键的甘露聚糖（包括异甘露聚糖）的内切水解酶^[4]，广泛存在于动植物和微生物中，在造纸、纺织印染、 洗涤、食品、饲料、医药以及石油开采等工业中有着广阔的应用前景^[5]。该酶水解反应后获得的产物主要为甘露低聚糖，它具有促进人以及动物肠道内以双歧杆菌作为代表的有益菌的增殖和改善肠道内菌群结构等功能性低聚糖的共同理化特性^[6,7]，同时也具备清除自由基和增强机体抗氧化性的能力^[8]，将甘露低聚糖作为一种独特的功能性食品添加剂应用在工业开发中，其发展前景十分广阔。

日本是国际上开始研究功能性低聚糖起步较早的国家，研究的低聚糖的种类也比较繁多。在欧洲，诸如荷兰、法国、比利时、瑞典等国家也都开展了对低聚糖的研究，其中欧盟批准为食品配料的有低聚果糖^[9]。我国对于低聚糖的研究开始于20 世纪80年代，随着研究的进一步加深和实际生产的需求而开始工业化生产。我国主要的产品为低聚木糖和低聚果糖、低聚异麦芽糖，其他低聚糖的种类和产量都相对较少，与国外的产品种类和产量相比还有一段很大的差距。同时这也间接反应了国内研究者对甘露低聚糖的研究还相对比较欠缺，对它的认识也比较浅显，因此其产业化应用程度远远不及其它种类的低聚糖。但是，随着科学技术的发展，人们对甘露低聚糖的认识也在不断加深，关于它的研究报道近些年来也在逐渐呈现上升趋势^[10] 。

随着对自然界半纤维素资源的开发、甘露寡糖生理功能的发现以及绿色饲料的兴起，近年来，beta;-甘露聚糖酶的研究和开发进入一个新高潮，在食品、医药、饲料、造纸、纺织印染、洗涤、石油开采以及多糖链结构分析等诸多领域具有广泛的应用前景^[5]。

本研究拟对咖啡渣进行预处理，并利用重组毕赤酵母菌KM71-MAN发酵产甘露聚糖酶，实现酶法制备咖啡渣甘露低聚糖。

2 国内外同类研究概况

2.1 beta;-甘露聚糖酶的性质