1.2. Nấm mốc chịu nhiệt và khả năng thủy phân lignocellulose
1.2.2.2. Hoạt tính xylanase
Xylanase của nấm chịu nhiệt đang nhận được sự chú ý đáng kể vì nó có thể ứng dụng trong q trình tẩy tắng bột giấy trong ngành cơng nghiệp giấy, bổ sung vào thức ăn chăn nuôi để cải thiện khả năng tiêu hóa của động vật. Rất nhiều cơ chất đã được sử dụng để nuôi cấy nấm mốc sinh xylanase như xylan tinh khiết, các xylan tự nhiên như mùn cưa, lõi ngơ, cám lúa mì, bột củ cải đường và bã mía. Giấy
kém chất lượng cũng là cơ chất tốt để lên men Thermoascus aurantiacus và Paecilomyces varioti. Trong khi đó, xylose được sử dụng để để sản xuất xylanase từ Melanocarpus albomyces và Thermomyces lanuginosus. Malbranchea pulchella var. sulfurea sản sinh xylosidase ngoại bào [52], trong khi đó xylosidase của H. grisea var. thermoidea [3] và Talaromyces emersonii [67] đều nằm trong tế bào chất. Điều thú vị là các loài sản xuất xylanase tốt nhất, T. lanuginosus chỉ tiết một
lượng nhỏ enzyme thủy phân xylan và không sản xuất enzyme phân cắt β-mannan và arabinan.
Cũng giống như nhóm nấm mốc ưa ấm, các chủng chịu nhiệt cũng sản xuất nhiều loại xylanase khác nhau về độ bền, hiệu quả xúc tác, khả năng hấp thu và hoạt động trên cơ chất [27], [48], [60], [67]. Phần lớn các xylanase hoạt động tối ưu ở
pH 4.5-6.5 trừ xylanase của Talaromyces emersonii, pH tối ưu nằm trong khoảng
trừ xylanase của một số chủng Thermoascus aurantiacus và Thermomyces lanuginosus hoạt động tối ưu ở 70-80˚C. Khối lượng phân tử của xylanase khoảng 21-78 kDa. Chỉ có Xyl I và Xyl II của Talaromyces emersonii có cấu trúc dimer cịn lại hầu hết là monomer. Đặc biệt xylanase I của C. thermophile var. coprophile [57] và xylanase II của H. insolens [27] có khối lượng phân tử rất thấp (7 kDa). Các
enzyme xylanase đều là glycoprotein. Hàm lượng carbohydrate trong 3 loại
xylanase của Talaromyces byssochlamydoides khoảng 14 -37%. Hai endoxylanase của Talaromyces emersonii hoạt động khá đặc biệt và chỉ có hoạt tính thủy phân
xylan khi các nhóm thế arabinose bị loại bỏ. Không giống cellulase, các xylanase không kết hợp hoạt động trong quá trình thủy phân [35], [36], [48].
Xylanase đông khô của Thermomyces lanuginosus bị bất hoạt sau 2 tháng ở -
20°C, mặc dù các enzyme tinh khiết ở dạng lỏng khơng mất hoạt tính [4]. Một vài
xylanase đã được tinh chế và xác định cấu trúc như xylanase của Thermoascus aurantiacus (TAX) với 301 axit amin [46]. Cấu trúc bậc 1 của nó tương đồng với
cấu trúc xylanase của nấm ưa ấm. Vị trí bám vào cơ chất chứa glutamate và histidine và được tích điện âm như với các xylanase khác. Natesh và cộng sự cho rằng cầu disulfide và cầu muối làm bền protein bằng cách giữ các cấu trúc bậc hai, góp phần vào tính bền nhiệt của các nếp gấp. Tuy nhiên, khi TAX được so sánh với các xylanase khác của nấm mesophilic, khơng có mối tương quan giữa số lượng cầu muối và sự gia tăng tính bền nhiệt [50]. Thay vào đó, tính bền nhiệt của TAX xuất hiện chủ yếu là do sự đóng gói các đầu kỵ nước, các tương tác có lợi của các chuỗi bên với lưỡng cực xoắn, và sự có mặt của proline tại đầu N của cấu trúc xoắn làm giảm sự tự do tạo hình của phân tử protein.