《生物产品降解纤维素功效评价技术规范》
《生物产品降解纤维素功效评价技术规范》
编制说明
（征求意见稿）
《生物产品降解纤维素功效评价技术规范》
国家标准起草工作小组
二〇一九年一月
目录
一、任务来源 (1)
二、目的和意义 (1)
三、标准制定依据和原则 (2)
四、标准主要技术内容 (3)
五、主要工作过程 (3)
六、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系 (4)
七、标准属性的建议 (4)
八、贯彻国家标准的要求和措施建议 (4)
《生物产品降解纤维素功效评价技术规范》国家标准
编制说明
（征求意见稿）
一、任务来源
本国家标准的制定任务列入国家标准化管理委员会《国家标准委关于下达2018年第二批国家标准制修订计划的通知》（国标委综合〔2018〕41号），项目编号“20180932-T-424”。本项任务由中国标准化研究院提出并归口，定于2019年完成。本标准起草工作组由中国标准化研究院、浙江工商大学、合肥工业大学等单位共同组成。
二、目的和意义
植物纤维素是地球上最古老、最丰富的天然高分子，是取之不尽用之不竭的，人类最宝贵的天然可再生资源。纤维素的分子式(C6H10O5)n，是由葡萄糖组成的大分子多糖，不溶于水及一般有机溶剂。纤维素是植物细胞壁的主要成分，占植物干重35%-60%，主要成分是是葡萄糖的高分子聚合物。纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50％以上。棉花的纤维素含量接近100％，为天然的纤维素来源。一般木材中，纤维素占40～50％,还有10～30％的半纤维素和20～30％的木质素。此外，麻、麦秆、稻草、甘蔗渣等，都是纤维素的丰富来源。
纤维素在一定条件下可以被纤维素酶或者特定微生物降解成单糖，单糖再通过微生物发酵生产各种有用的产品，如燃料、化工原料、饲料、食品、药品等，并且可取代目前的淀粉原料发酵生产的各种产品，以及由化工燃料合成生产的部分有机产品。
目前我国没有相应的国家及行业标准，用于评价生物产品降解植物纤维素的效果。这不仅阻碍了纤维素及相关降解技术的应用，更在一定程度上限制了我国纤维素相关产业的发展，因此建立生物产品降解植物纤维素功效评价技术规范具有十分重要的理论和现实意义。
三、标准制定依据和原则
（一）标准制定原则
1、实用性原则
本标准中有关生物产品降解纤维素功效评价技术的规定，是在充分收集相关资料和文献，分析我国纤维素相关产业当前现状，调研我国不同省份不同类型纤维素降解性生物企业运营情况的基础上，进行的编写。符合当前纤维素降解性生物产品发展水平，同时总结吸收了部分纤维素降解性生物企业的先进经验，标准具有较强的实用性和可操作性强。
2、协调性原则
本在标准编写过程中注意了与纤维素降解性生物产品领域相关法律法规、标准的协调问题，在内容上与现行法律法规、标准协调一致。
3、前瞻性原则
本标准在兼顾当前我国纤维素降解性生物产品的现实情况的同时，还考虑到了纤维素降解性生物产品行业快速发展的趋势和需要，在标准中体现了个别前瞻性条款，作为对行业发展的引导。
（二）标准编制参考的依据
1、标准编写遵循GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》的有关要求。
2、标准编写内容参考的相关标准，包括：
GB 1886.232-2016 食品安全国家标准食品添加剂羧甲基纤维素钠
GB/T 6682-2008 分析实验室用水。
GB/T 12028-2006 洗涤剂用羧甲基纤维素钠
GB/T 23881-2009 饲用纤维素酶活性的测定滤纸法
GB/T 27405 实验室质量控制规范食品微生物检测
GB 29946-2013 食品安全国家标准食品添加剂纤维素
QB/T 2583-2003 纤维素酶制剂
3、法律、法规及文件
《中华人民共和国标准化法》
《中华人民共和国标准化法实施条例》
《国家标准化体系建设发展规划（2016—2020年）》
《深化标准化工作改革方案》
《“十三五”生物技术创新专项规划》
《生物产业发展规划》
《“十三五”技术标准科技创新规划》
《国家创新驱动发展战略纲要》
《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》
《“十三五”国家科技创新规划》
四、标准主要技术内容
1、试验设计
本标准适用于微生物和酶生物产品降解纤维素功效评价。羧甲基纤维素钠，（又称：羧甲基纤维素钠盐，羧甲基纤维素，CMC，Carboxymethyl ，Cellulose Sodium,Sodium salt of Caboxy Methyl Cellulose）是当今世界上使用范围最广、用量最大的纤维素种类，是葡萄糖聚合度为100~2000的纤维素衍生物，相对分子质量242.16。本标准选用羧甲基纤维素钠作为底物，将其与微生物和酶生物产品共同反应，经一定时间后，测定反应体系中羧甲基纤维素钠粘度，通过比较降解前后粘度的变化，评价生物产品降解功效。
2、最佳反应条件确定
微生物产品和酶生物产品降解纤维素物质基础是酶，其反应本质是酶促反应。酶促反应又称酶催化或酵素催化作用，指的是由酶作为催化剂进行催化的化学反应。而温度、酸碱度、酶的浓度、被催化物质的浓度、抑制剂、激活剂、反应产物等影响因素对酶促反应效果具有很大影响。
底物浓度的改变，对酶反应速度的影响比较复杂。在一定的酶浓度下当底物浓度较低时（底物浓度从0逐渐增高），反应速度与底物浓度的关系呈正比关系；随着底物浓度的增加，反应速度不再按正比升高；如果再继续加大底物浓度，反应速度却不再上升，趋向一个极限。
pH对酶促反应速度的影响酶反应介质的pH可影响酶分子，特别是活性中心上必需基团的解离程度和催化基团中质子供体或质子受体所需的离子化状态，也可影响底物和辅酶的解离程度，从而影响酶与底物的结合。只有在特定的pH
条件下，酶、底物和辅酶的解离情况，最适宜于它们互相结合，并发生催化作用，使酶促反应速度达最大值，这种pH值称为酶的最适pH。
化学反应的速度随温度增高而加快，但酶是蛋白质，可随温度的升高而变性。在温度较低时，前一影响较大，反应速度随温度升高而加快。但温度超过一定范围后，酶受热变性的因素占优势，反应速度反而随温度上升而减慢。常将酶促反应速度最大的某一温度范围，称为酶的最适温度。
不同的微生物产品和酶生物产品的降解表面活性剂时，依据不同的特性，其最适pH、最适温度和微生物产品和酶产品浓度也不同，也就是说，不同微生物产品和酶生物产品的最佳反应条件也不同。
为了使本标准中待测微生物产品和酶生物产品均能在其最佳反应条件下进行降解反应，在正式试验前，设计正交试验，对待测微生物和酶生物产品的最佳反应条件进行确定。正交试验中因素宜选择反应温度、反应转速、微生物菌量、反应时间等，确定最佳反应条件。
3、试样制备
一般来说市场上微生物产品均为固体颗粒状，为保证微生物产品能够均匀分散在液体基础营养液中，宜先将微生物产品研磨粉碎。
4、对照样品设置
本标准考虑到微生物和酶生物产品中可能有的其他能够降解纤维素的物质，同时设置失活样品组和空白样品组。空白样品组中不添加微生物和酶生物产品，失活样品组中先将待测微生物和酶生物产品进行灭活处理。
对于微生物产品，多数细菌、酵母菌和霉菌的繁殖细胞在50-60℃加热10min 即可杀死，酵母和霉菌的孢子需要温度高一些，要80-90℃30min。不同的灭菌方式的效果也不同，湿热灭菌的杀菌温度比干热灭菌温度要低，湿热灭菌121℃30min就可以杀死全部菌，但121℃干热不论多久芽孢菌也死不了，需要提高到140℃以上，而且时间也要大于2个小时才有可能杀死。参照标准《实验室质量控制规范食品微生物检测（GB/T 27405）》附录D中废弃物灭菌处理，要求121℃高压灭菌至少30min。故本标准采用湿热灭菌的方式，将微生物产品湿热灭菌121℃30min。
酶是一种活性蛋白质，凡能影响蛋白质的理化因素都能影响酶的活性。因此，
一切对蛋白质活性有影响的因素都影响酶的活性。酶与底物作用的活性，受温度、pH值、酶液浓度、底物浓度、酶的激活剂或抑制剂等许多因素的影响。温度、酸碱度、重金属离子都能影响酶的活性。高温、强酸、强碱等因素均可引起酶丧失催化能力。在高温或者pH过高或者过低的时候变性，失去生物催化作用，而低温的时候酶也会失去活性，但是可以恢复。
各种酶在最适温度范围内，酶活性最强，酶促反应速度最大。在适宜的温度范围内，温度每升高10℃，酶促反应速度可以相应提高1～2倍。不同生物体内酶的最适温度不同。过高或过低的温度都会降低酶的催化效率，即降低酶促反应速度。最适温度在60℃以下的酶，当温度达到60～80℃时，大部分酶被破坏，发生不可逆变性；当温度接近100℃时，酶的催化作用完全丧失。本标准中采用加热的方式使酶失活变性，为保证效果，加热15min。
5、培养基的确定
本标准中需要将微生物产品加入到培养基中，但微生物产品中可能为细菌、酵母菌和霉菌的单一种类产品，也可能是多种菌种的混合产品，故无法确定某一种培养基作为培养基溶液。依据《表面活性剂生物降解度试验方法（GB/T 15818）》中的基础营养基溶液配方，本标准采用配制一种可基本满足大多数微生物的生长营养需求的营养剂溶液。另外，依据不同企业微生物产品的特殊性质，可根据其特殊生长需要对培养基进行改良。
6、检测方法的选择
本标准以羧甲基纤维素钠CMC作为测试底物，CMC是白色或微黄色粉末，无臭无味，CMC能很快水化形成无色、无味、透明的粘稠溶液，CMC溶液的粘度随CMC浓度的增加而增大。生物产品在一定温度和pH条件下，其催化作用可以使CMC水解，CMC粘度也随之降低，水解率越高粘度越小，CMC粘度的降低与生物产品降解纤维素的活力成正比。CMC粘度降低测定法作为检测方法可以更加快速、高效的通过降解反应前后的比较分析，建立更加直观的效果评价指标。因此，本标准选择使用CMC粘度降低测定法来评价生物产品降解植物纤维素效果。
五、主要工作过程
1、组成标准起草小组
标准制定任务下达后，2018年6月，组成了标准起草工作组，明确了任务要求，安排了工作进度，成立了标准起草工作小组，会议研究讨论了纤维素的现状、纤维素降解性生物产品的市场现状、生物产品降解纤维素试验的技术路线、以及纤维素降解性生物产品相关政策文件及标准，明确目标和内容，依据单位参与的人员的专业、技能、人数将任务合理分配。
2、开展相关调研情况
为了更好地制定本标准，根据标准制定工作的需求，项目组对纤维素降解生物产品及相关企业进行了调研，发现我国在生物产品质量标准评价体系存在空白，降解效果没有统一的评价标准，不同厂家产品的降解效果无法进行对比，无法对市场上同类产品进行有效监管。
3、标准起草完善过程
依据GB/T 1.1—2000《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》、GB/T 1.2—2002《标准化工作导则第2部分：标准中规范性技术要素内容的确定方法》等标准编制要求，对《生物产品降解纤维素功效评价技术规范》标准开展了研制工作，本标准起草工作小组完成了《生物产品降解纤维素功效评价技术规范》国家标准（草案）。
2016年7月至2017年3月：标准起草单位组织相关技术人员对《生物产品降解纤维素功效评价技术规范》标准项目进行了预研，初步建立了生物产品降解纤维素通用检测方法。
2017年4月1日提交了项目建议书以及国家标准草案，进行申报立项。
2018年6月26日国标委综合〔2018〕41号文《国家标准委关于下达2018年第二批国家标准制修订计划的通知》立项，项目编号为“20180932-T-424”。
2018年7月至9月，起草《生物产品降解纤维素功效评价技术规范》国家标准（草案）
2018年10月组织开展《生物产品降解纤维素功效评价技术规范》研讨会，讨论并解决标准研制过程中出现的主要问题，包括关键技术、标准书写规范、研制进度等。
2018年10月至11月针对研讨会上意见措施，完善标准草案。
在此基础上，2019年1月征求了专家意见，起草组按照专家意见对标准内容进行了修改完善，形成了标准征求意见稿。
六、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系
本标准符合国家现行法律、法规、规章和强制性国家标准的要求，本标准的实施不涉及对现行标准的废止情况。
七、标准属性的建议
本标准属于基础管理标准，建议作为推荐性标准批准发布。
八、贯彻国家标准的要求和措施建议
为了贯彻实施本国家标准，建议开展本国家标准应用技术的培训工作。
《生物产品降解纤维素功效评价技术规范》
国家标准起草工作小组
2019年1月