纤维素酶的研究现状及应用前景

纤维素酶的研究现状及应用前景

刘晓晶,李田,翟增强

(中国矿业大学化工学院,江苏徐州221116)

摘要 纤维素酶可以使构成植物细胞壁等不易利用的植物纤维分解成葡萄糖,从而提高玉米等秸秆的利用率,推动纤维素酶及燃料乙醇的工业发展及推广。主要阐述了纤维素的结构和纤维素酶的作用机理,并详细介绍了纤维素酶的发展与应用前景。关键词 纤维素;纤维素酶;作用机理;生产;应用

中图分类号 S 183 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2011)04-01920-02

The Status Quo and Applicati on Prospect of Cell u l ase LI U X i ao -ji ng et al (Che m i cal Eng i neer i ng Instit ute ,Ch i na M i ni ng U ni versity ,Xuz hou ,Ji angs u 221168)Abstract Cellul ase can made plant fi bre wha t consti tuted pl ant cell w alls ,etc .resolved i nt o gl ucose ,thereby ,t he utili zati on rate o f ma i ze straw ,et c .was m i proved ,and t he i ndustri a l deve l op ment and generali zati on of ce ll ulase and f uel e t hano lwere promoted .This articlem ai n l y dis -cussed t he structure o f cellul ose and the m echan i s m of t he cellul ase ,and t he develop ment and t he applicati on pros pects of ce ll ulase were i ntro -duced detail edl y .

K ey words Cell ulose ;Cell u l ase ;M echanis m;P roducti on ;Appli cation

基金项目 中国矿业大学大学生实践创新训练计划项目(2010093)。作者简介 刘晓晶(1988-),女,山西运城人,本科生,专业:纤维素原

料制备燃料乙醇,E-m ai:l 931154649@qq .co m 。

收稿日期 2010-11-19

纤维素是自然界中十分丰富的资源,如麻、麦秆、稻草、甘蔗渣等,都是纤维素的丰富来源。地球上每年光合作用可产生大于100亿t 的植物干物质,其中一半以上是纤维素和半纤维素

[1]

。纤维素的聚合度(DP)非常大,约为2000~

15000[2]

。目前很多学者针对纤维素展开了一系列的研究,

目的在于使纤维素能够被人们合理化地利用,为人类社会的可持续发展做贡献。而纤维素的充分利用与纤维素酶的作用息息相关,只有清楚地了解了纤维素酶的作用,才能使纤维素应用于实际所用。1 纤维素的结构及物理性质

纤维素分子(c ell ulose)中的单糖也是葡萄糖,它们是1与4键相结合,但糖苷键是 式。彻底水解纤维素的产物是 -D 葡萄糖。水解纤维素可在酸性液体中进行,水解纤维素的专用酶是纤维素酶。根据X -射线研究,纤维素由结晶区(cr ysta-l li ne r egi ons)和无定形(a m or phous re g i ons)交替排列而成。结晶区分子排列规则、紧密,呈现清晰的X -射线衍射图谱;无定形区分子排列松散,规则性差,没有清晰的X -射线衍射图谱。

纤维素分子羟基上的氢与相邻羟基上的氧之间可以形成氢键。包括:分子内氢键,使分子僵硬、挺直;分子间氢键,使分子成束。纤维素分子之间存在的氢键力使其在常温下比较稳定。纤维素既不溶于水,也不溶于一般的有机溶剂,如酒精、乙醚、丙酮、苯等。

纤维素大分子间形成氢键的多少、强弱不同,形成了结晶区和无定形区。虽然每个氢键的引力很小(20.9~33.5kJ/m ol),但由于氢键很多,总的引力很大(共价键336~378kJ/m o,l 氢键21.0~33.6kJ/m o,l 范德华力8.4~12.6kJ/m ol)。致密的晶体结构严重阻碍了化学试剂或者生物酶与纤维素表面的有效接触和作用,这也正是天然纤维素非常

难于水解的重要原因[3-4]

。2 纤维素酶的作用机理

纤维素酶是一类能够将纤维素降解为葡萄糖的多组分

酶系的总称,它们协同作用,分解纤维素产生寡糖和纤维二糖,最终水解为葡萄糖[5]

。

2.1 纤维素酶对底物分子的吸附 纤维素酶在对纤维素进行降解时,首先必须完成对底物分子的吸附作用。纤维素酶的吸附不仅与自身性质有关,还与底物密切相关。迄今为止,纤维素酶的吸附机制总体并不十分清楚,仍需进一步研究。

2.2 纤维素酶的降解理论 纤维素酶是一种多组分复合酶,根据酶的作用方式,纤维素酶可分为内切酶(内切 -1,4-葡萄糖酶,也称Cx 酶)、外切酶(外切 -1,4-葡萄糖酶,也称C1酶)、 -1,4-葡萄糖酶(即为纤维二糖酶)等3种。C1酶主要作用于天然纤维素,使之转变为非结晶的纤维素。Cx 酶又分为Cx1酶和Cx2酶。Cx1酶是一种内断型纤维素酶,它从水合非结晶纤维素分子内部作用于 -(1,4)糖苷键,生成纤维糊精和纤维二糖。Cx2酶是一种外断型纤维素酶,它从水合性纤维素分子的非还原端作用于 -(1,4)糖背键,逐步切断 -(1,4)糖节键生成葡萄糖。纤维二糖酶则作用于纤维二糖,生成葡萄糖。

纤维素酶在降解纤维素过程中的作用机理至今还不是很清楚。目前关于Cx 酶、C1酶和 -1,4葡萄糖酶这3种酶的作用机理的假说比较公认的是以下3种,其中协同理论最为广泛接受。

(1)C1-Cx 假说。该理论认为首先由C1酶作用于纤维素酶的结晶区,再由外切酶和 -葡萄糖苷酶联合作用产生二糖和葡萄糖。其水解模式如图1

所示。

图1 C1-Cx 假说示意

F ig .1 C1-Cx pres uppositi on s che matic

(2)顺序作用假说。该假说认为首先由内切酶随机地作用于纤维素的葡萄糖苷键,打开缺口,然后由外切酶在新生链末端切下一个纤维二糖,再由 -葡萄糖苷酶将它水解成葡萄糖。

(3)协同作用模型。该理论认为是内切葡萄糖酶首先进

责任编辑 张彩丽 责任校对 李岩

安徽农业科学,J ournal of An hu iA gr.i S c.i 2011,39(4):1920-1921,1924

攻纤维素的非结晶区,形成外切纤维素酶需要的新的游离末端,然后外切纤维素酶从多糖链的非还原端切下纤维二糖单位, -葡萄糖苷酶再水解纤维二糖单位形成葡萄糖。

3 纤维素酶活性的影响因子

纤维素酶作为一种生物酶,其与纤维素作用的活性,受温度、p H值、酶液浓度、底物组成、酶的激活剂或抑制剂等诸多因素的影响。

3.1 温度 温度是影响纤维素酶解的重要因素,酶的活性只有在一定的温度下才能表现出来。不同的酶促反应需要不同的温度,目前,多数研究表明纤维素酶作用底物的最适温度在45~65 [6-7]。

3.2 p H值 p H值对纤维素酶的活性有很大影响,p H值过小(过酸)或过大(过碱)都能使酶蛋白变性而失活。只有在特定的p H值下,酶、底物和辅酶的解离状态,最适宜它们相互结合,并发生催化作用,从而使酶反应速度达到最大值。通常认为酸性酶和中性酶的最适p H值分别为

4.0~

5.0和7.0~8.0[8]。

3.3 激活剂或抑制剂 有些物质对纤维素酶有激活作用,而有些物质却起到抑制作用。例如Nd3+对纤维素酶的激活作用最显著,其最佳激活浓度为1.0 10-9~1.0 10-8g/L,可提高滤纸酶活力25.92%,提高羧甲基纤维素钠酶活175.8%,纤维二糖酶活达33.82%[9]。

3.4 底物组成 颜日祥等发现不同碳源对纤维素酶的活性有显著的影响,5种碳源对纤维素酶活性的效果为纤维素粉>微品纤维素粉>蔗糖>C MC>葡萄糖,而且后者对纤维素酶活性有强烈的遏制作用[10]。

4 纤维素酶的生产工艺

国内外对纤维素酶有近40多年的研究,生产纤维素酶的生物也非常广泛,绝大部分纤维素酶主要是由微生物发酵而产生,如细菌、真菌(木霉、青霉和曲霉)、放线菌等,目前研究最清楚的是里氏木霉[T richo d er m a reesei(H ypocrea jecor-i na)][11]。除此之外,部分动物体内也可以产生纤维素酶,如牛的胃、木蠹蛾的唾液和蜗牛的胃液等都含有丰富的纤维素酶。目前,工业上生产纤维素酶主要有固体发酵和液体发酵2种方式。但由于固体发酵存在劳动强度大,大规模生产成本高,生产效率低和易杂菌污染等缺点,市场上较多采用了液体发酵来大规模生产纤维素酶。总体而言,液体发酵虽然弥补了固体发酵的部分缺点,但液体发酵的培养周期比较长,产生的废水难以处理等也时时制约着纤维素酶的生产。现在的生物床及固定化细胞等技术应用于纤维素酶的生产,这2种方法是固体发酵与液体发酵的融合,集中了固、液发酵的优点,因此,更适于规模化生产[12]。

5 纤维素酶的应用

5.1 在环境保护中的应用 生活垃圾中不乏有纤维制品,如果将纤维素酶应用于纤维废渣的回收利用,把城市废料中的纤维转化成葡萄糖、酒精和单细胞蛋白质等,对于开辟食品工业原料来源,提供新能源和变废为宝都具有十分重要的意义。

此外,纤维素酶在可降解塑料业中的应用也在不断发展。L-乳酸(L-lacti c acid)是以玉米淀粉为原料,经过生物发酵精制而成的一种有机酸,为无色澄清黏性液体,其聚合物可用来生产生物降解塑料。目前,崔洪斌等研究确定了纤维素酶水解玉米芯的最佳条件为p H值4.5,温度35 ,酶添加量10 /g玉米芯,底物浓度100g/L,纤维素酶水解玉米芯的葡萄糖吸收率为27.1%[13]。

在生产环保型燃料乙醇中,纤维素酶也发挥着不可替代的作用。区别于其他不可再生燃料,乙醇燃料可再生,其燃烧产物均为洁净型,符合可持续发展规律,这也是燃料乙醇倍受青睐的原因。但目前,我国生产燃料乙醇的主要原料是粮食作物,对民生问题构成严重的威胁。而作为生产燃料乙醇的理想材料 玉米秸秆,虽然在纤维素酶的参与下,玉米秸秆得到了很好的利用,但由于玉米秸秆中纤维素仅占37%左右,而其他组分得不到充分利用,也是制约秸秆生产燃料乙醇业发展的一个瓶颈。

5.2 在中药成分提取中的应用 大部分中药材的细胞壁都是纤维素构成,而中药的有效成分往往被包裹在细胞壁内。要提高中药有效成分的提取,就需要通过纤维素酶的降解作用以达到目的。虽然目前纤维素酶用于植物药效成分提取的研究尚不多见,但得出的结果比较一致,即酶解预处理能明显提高植物药有效成分的提取率[14]。

5.3 在食品工业中的应用 纤维素酶在食品中的应用非常广泛,它可使植物组织软化膨松,能提高可消化性和口感。万日余等研究纤维素酶在草莓汁生产中的应用,出汁率提高了9.2%,草莓汁中糖分增加2%,而且压榨时间缩短了5 m i n[15]。

此外,纤维素酶在饲料、酿酒、洗涤剂工业和石油开采等方面都有很好的应用,其所创造的经济效益也是不可估量的。

6 展望

纤维素酶具有非常广阔的应用前景,但由于纤维素酶的生产技术水平低下,设备落后,生产成本高,再加上其生物活性低等使得纤维素酶的应用具有局限性。今后若能加强这方面的研究,使之尽早进入工业化生产,不仅可以提高纤维素酶的产量和质量,还可以较好地解决纤维素的生物转化问题,创造出更好的经济效益和社会效益。随着科学技术的发展,人们将会对纤维素酶的机理有更为深刻的认识,在纤维素酶的制备、提取、分离、纯化等方面创造出更加先进的技术,使秸秆纤维素的利用达到一个新高度,为人们的生活提供更加健康、环保和便捷的条件。

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(下转第1924页)

1921

39卷4期 刘晓晶等 纤维素酶的研究现状及应用前景

片,常见的处理方法有3种:

(1)氢氧化钾法:适用于药材内薄壁组织占极大部分,有少量木化组织存在的柔软组织,如叶、花等。

(2)硝铬酸法:适用于机械组织多而集结成束或木化程度较高的药材,如木材、根茎、树皮等材料。此法的缺点是解离后的材料不再显木化反应。

(3)氯酸钾法:适用于坚硬的茎木类及果核类等中药。

解离制片法适用于研究细胞的立体结构,尤其适用于观察导管、管胞、石细胞和纤维等增厚壁的状况。陈永林等[18]利用解离制片法观察了大粒紫苏子的形态,发现其基本构造与小粒紫苏子相同,但内果皮石细胞有3种类型: 顶端具栅状分枝的异形石细胞,但较大; 顶端无栅状分枝的异形石细胞; 长方形或类方形且腔较大的规则石细胞。解离制片法的优点是:可将细胞的立体结构观察清楚,操作周期较短,但要用到强酸强碱试剂,操作时应特别注意安全。

2.5 磨片法 矿物药除可直接粉碎成细粉制片外,还可制成磨片。首先在磨片机上将样品的一面磨平,用加拿大树胶把磨平面粘在载玻片上,然后磨另一面,磨片近30 m时进行精磨和抛光,镜检合格后进行封藏制片观察。牛超群等[19]采用磨片技术对药用矿物蒙脱石的显微结构进行了观察,为蒙脱石的分析鉴定和药用价值研究提供了理论依据。

3 小结

综上所述,中药的显微鉴定制片方法很多,但每种方法都有其局限性。鉴别时要选择有代表性的样品,根据不同的鉴定对象和目的,采用相应的制片方法,以便达到最好的鉴定效果。

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1924 安徽农业科学 2011年

纤维素酶的作用机理及进展的研究

纤维素酶的作用机理及进展的研究 摘要：纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中，本文论述了纤维素酶的性质，重点介绍了纤维素酶的作用机理、应用及其研究进展，并对其研究前景做了展望。关键词：纤维素酶；纤维素；作用机理； 0引言 纤维素酶在饲料、酒精、纺织和食品等领域具有巨大的市场潜力，已被国内外业内人士看好，将是继糖化酶、淀粉酶和蛋白酶之后的第四大工业酶种，甚至在中国完全有可能成为第一大酶种，因此纤维素酶是酶制剂工业中的一个新的增长点。 纤维素占植物干重的35%-50%[1],是世界上分布最广、含量最丰富的碳水化合物。对人类而言，它又是自然界中最大的可再生物质。纤维素的利用和转化对于解决目前世界能源危机、粮食短缺、环境污染等问题具有十分重要的意义[2]。 1 纤维素酶的性质 纤维素酶是一种重要的酶产品，是一种复合酶，主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成，还有很高活力的木聚糖酶活力。纤维素酶是四级结构，,产生纤维素酶的菌种容易退化，导致产酶能力降低。由于纤维素酶难以提纯，实际应用时一般还含有半纤维素酶和其他相关的酶，如淀粉酶（amylase）、蛋白酶（Protease）等。 纤维素酶的断键机制与溶菌酶一样，遵循双置换机制。纤维素与酶相互作用中，是酶被底物分子所吸附，然后进行酶解催化，酶的活性较低，仅为淀粉酶的1/100[3] 纤维素酶对底物分子的分解，必须先发生吸附作用。纤维素酶的吸附不仅与自身性质有关，也与底物密切相关，但纤维素酶的吸附机制总体并未弄清，仍需进一步研究[4]。 2 纤维素酶的作用原理 （1）、纤维素酶在提高纤维素、半纤维素分解的同时，可促进植物细胞壁的溶解使更多的植物细胞内溶物溶解出来并能将不易消化的大分子多糖、蛋白质和脂类降解成小分子物质有利于动物胃肠道的消化吸收。 （2）、纤维素酶制剂可激活内源酶的分泌，补充内源酶的不足，并对内源酶进行调整，保证动物正常的消化吸收功能，起到防病，促生长的作用。 （3）、消除抗营养因子，促进生物健康生长。半纤维素和果胶部分溶于水后会产生粘性溶液，增加消化物的粘度，对内源酶造成障碍，而添加纤维素酶可降低粘度，增加内源酶的扩散，提高酶与养分接触面积，促进饲料的良好消化。 （4）、纤维素酶制剂本身是一种由蛋白酶、淀粉酶、果胶酶和纤维素酶等组成的多酶复合物，在这种多酶复合体系中一种酶的产物可以成为另一种酶的底物，从而使消化道内的消化作用得以顺利进行。也就是说纤维素酶除直接降解纤维素，促进其分解为易被动物所消化吸收的低分子化合物外，还和其他酶共同作用提高奶牛对饲料营养物质的分解和消化。

真菌与细菌纤维素酶研究进展_高凤菊 (1)

第27卷第2期 唐山师范学院学报 2005年3月 Vol. 27 No.2 Journal of Tangshan Teachers College Mar. 2005 ────────── 收稿日期：2004-10-20 作者简介：高凤菊（1978-），女，河北乐亭人，四川农业大学生命科学学院硕士研究生。 - 7 - 真菌与细菌纤维素酶研究进展 高凤菊1，李春香2 （1.四川农业大学 生命科学学院，四川 雅安 625014；2.唐山师范学院 生物系，河北 唐山 063000） 摘 要：对分解纤维素真菌及细菌的种类，纤维素酶的组成和分类，分子结构、作用机理，纤维素酶基因工程及研究展望进行了综述。 关键词：真菌；细菌；纤维素酶 中图分类号：Q556+.2 文献标识码：B 文章编号：1009-9115（2005）02-0007-04 资源和环境问题是人类在21世纪面临的最主要的挑战。生物资源是可再生性资源，地球上每年光合作用的产物高达1.5×1011~2.0×1011t ，是人类社会赖以生存的基本物质来源。其中90％以上为木质纤维素类物质，[1]其中的纤维素是地球上最丰富 的多糖物质， [2] 这类物质是植物细胞壁的主要成分，也是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。我国的纤维素资源极为丰富，每年农作物秸秆的产量 达5.7×108t ， 约相当于我国北方草原年打草量的50倍。目前这部分资源尚未得到充分的开发利用，主要用于燃料，畜牧饲料与积肥，不仅利用率低，还 对环境造成一定的污染。 [3] 随着世界人口迅速增长、粮食、矿产资源日渐枯竭，开发高效转化木质纤维素类可再生资源的微生物技术，利用工农业废弃物等发酵生产人类急需的燃料、饲料及化工产品，即化工原料的“绿色化”，具有极其重大的现实意义和光明的发展前景。 在自然界中，许多霉菌[4]和细菌[5]都能产生纤维素酶，但有关细菌纤维素酶的报道很少。由细菌所产生的纤维素酶一般最适中性至偏碱性，因为这类酶制剂对天然纤维素的水解作用较弱，长期以来没有得到足够的重视。近十几年来，随着中性纤维素酶和碱性纤维素酶在棉织品水洗整理工艺及洗涤剂工业中的成功应用，细菌纤维素酶制剂已显示出良好的使用性能和巨大的经济价值。[6][7][8] 1 纤维素分解微生物 1.1 纤维素分解性细菌 (cellulose decomposingbacteria ) 纤维素分解性细菌是能分解纤维素的细菌。由于纤维素酶等的作用，纤维素可一直被分解到葡萄糖为止，有时在分解过程中会积累纤维二糖。这类 细菌多见于腐植土中。好氧性细菌如纤维单胞菌属（Cellulomonas ）、纤维弧菌属（Cellvibrio ）、噬胞菌属（Cytophaga ）等能分解纤维素；但在好氧条件下土壤中纤维素的分解，主要是纤维素分解真菌在起作用。而在厌氧条件下纤维素的分解，一些厌氧性的芽孢梭菌属（Clostridium ）的细菌具有重要作用。纤维素分解细菌亦可栖息于草食动物的消化道、特别是反刍动物的瘤胃中。它们在其中进行分解纤维素的活动，这些细菌是厌氧性细菌，例如产琥珀酸拟杆菌（Bacteroides succinogenes ）、牛黄瘤胃球菌（Ruminococcus flavefaciens ）、白色瘤胃球菌（R.albus ）、溶纤维丁酸弧菌（Butyrivibrio fibrisolvens ）（程光胜 译）等。细菌纤维素酶多数结合在细胞膜上，菌体细胞需吸附在纤维素上才能起作用，使用很不方便，酶的分离提取也较困难。但是细菌主要产生中性纤维素酶和碱性纤维素酶。碱性纤维素酶由于在洗涤剂工业中有良好的应用价值，也成为研究热点，其产生菌主要集中在芽孢杆菌属[9]。由于酶的耐热性在生产中具有现实意义，所以耐热细菌也是研究的热点。 1.2 纤维素分解性真菌 真菌类有黑曲霉、血红栓菌、卧孔属、疣孢漆斑菌QM460、绳状青霉、变幻青霉、变色多空霉、乳齿耙菌、腐皮镰孢、绿色木霉、里氏木霉、康氏木霉、嗜热毛壳菌QM9381和嗜热子囊菌QM9383等[10]；丝状真菌产生的纤维素酶一般在酸性或中性偏酸性条件下水解纤维素底物。真菌纤维素酶通常是胞外酶，酶被分泌到培养基中，用过滤和离心等方法就可较容易地得到无细胞酶制品。目前饲用纤

纤维素酶在纺织品染整中的应用

纤维素酶在纺织品染整中的应用 摘要:介绍了纤维素酶的性质、纤维素酶对纤维素的作用机理及纤维素酶在纺织上的应用,对其在纺织上的应用前景进行了展望。 关键词：纤维素酶纤维素染整纺织应用 0前言 纤维素是世界上蕴藏量最丰富的天然高分子化合物,绝大多数由绿色植物通过光合作用合成。微生物对纤维素的降解、转化是自然界中碳素转化的主要环节。纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的多组分酶的总称。目前,纤维素酶产品广泛应用于纺织、饲料、酿造、制药、造纸等行业,尤其是在纺织行业的应用范围目前正在不断扩大。 早在1906年,Seilliere就在蜗牛的消化液中发现了能分解纤维素的纤维素酶。纤维素酶是能水解纤维素B-1,4 -葡萄糖苷键,使纤维素变成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称,它不是单一酶,而是起协同作用的多组分酶系。 纤维素酶的来源非常广泛,昆虫、软体动物、原生动物、细菌、放线菌和真菌等都能产生纤维素酶。主要的有:康氏木霉、里氏木霉、黑曲霉、斜卧青霉、芽孢杆菌等。丝状真菌产生的纤维素酶一般在酸性或中性偏酸性条件下水解纤维素底物,耐嗜碱细菌产生的纤维素酶在碱性范围起作用。 一、纤维素酶的组成和性质 纤维素酶是一种复合酶,是包括多种酶的一个体系,它可以从多种微生物、植物和动物制取。目前对纤维素酶的研究还不深,但就已

知的情况来说,纤维素酶至少含有三种成分的酶,即可任意切断纤维素分子中β-1,4-糖苷键的内切B-葡聚糖酶(EG);从没有还原基末端开始切断 β-1,4-糖苷键成纤维二糖剩基的外切β-葡聚糖酶(CHB)和将纤维素二糖分解成葡萄糖的β-葡萄糖苷酶(BG)。也有人将可以催化水解CMC那样水溶性底物的纤维素衍生物、但很难单独作用于结晶纤维素的酶称为C X酶,也即上述的EG酶。将从纤维素的非还原端开始分解成纤维素二糖、与C X酶共存时能破坏纤维素结晶部分的酶称为C1酶,也即上述的CBH酶。将可以使纤维素二糖分解成葡萄糖的酶称为纤维素二糖酶,即BG酶。 二、纤维素酶对纤维素的作用机理 目前,一种理论认为:纤维素酶水解纤维素是β-1,4 -内切葡聚糖(纤维二糖水解)酶(EG,Endo-β-Glucanase),β-1,4 -外切葡聚糖(纤维二糖水解)酶(CBH,Cellobiohydrolase)和β-葡萄糖苷酶(BG,β-Glucosidase)协同作用下进行的。首先,EG酶随机水解切断无定型区的纤维素分子链,使结晶纤维素出现更多的纤维素分子基端,为CBH酶水解纤维素创造条件,CBH酶的水解产物纤维二糖则由BG酶水解成葡萄糖,因而纤维素酶水解纤维素的过程可以简单表示为:EG→CBH→BG。目前的研究表明,EG酶实际上至少包括EG?、EGП、EGШ和EGV四种,CBH至少包括CBH?和CBHП两种。 另外一种理论认为:纤维素酶是由葡聚糖内切酶(C x酶)、葡聚糖外切酶(C1酶)、β-葡萄糖苷酶三个主要成分所组成的诱导型复合酶

纤维素酶的研究进展及应用前景

纤维素酶的研究进展及应用前景 摘要 我国近年来在纤维素酶研究应用领域取得了很大进展。纤维素酶是一组能够分解纤维素产生葡萄糖的酶的总称，按照功能可以分为内切葡糖聚酶，外切葡糖聚酶和β-葡聚糖苷酶。它在纺织，酿酒，食品与饲料行业的市场潜力是巨大，受到国内外业内人士的看重。本文综述了纤维素酶的组成，结构，分类，理化性质与作用机理，阐明了生产纤维素酶的微生物种类，纤维素酶的发酵工艺及高效分解菌。介绍了纤维素酶的特性，重要意义，在各领域的应用，并对其未来研究趋势进行了展望。 关键字：纤维素酶研究应用 前言：因为资源枯竭、能源短缺及环境污染等问题日益加剧，世界各国都在寻找开发新能源。纤维素类物质是自然界中分布最广泛、含量最丰富、生成量最高的有机化合物，也是自然界中数量最多的可再生类质。但这些纤维素大部分没有被开发，造成巨大的资源浪费和环境污染。近年来关于纤维素酶的基础研究获得了显著的进展，主要包括酶的组成部分和结构、发生降解的机理、基因的克隆和表达、酶的发酵和生产、应用等方面。由此可见生产纤维素酶对人类生存环境的改善和可持续发展有着举足轻重的地位。 1，纤维素酶的来源和分类 纤维素酶的最主要来源是微生物，用其生产是最为有效和方便的。不同微生物合成的纤维素酶在组成上差异明显。对纤维素的降解能力也不尽相同。细菌与放线菌生产的纤维素酶产量均不高，在工业上很少应用。而真菌具有产酶的诸多优点：产酶能力强，产生的纤维素酶为胞外酶，便于酶的分离和提取，且产生纤维素酶的酶系结构较为合理；酶之间有强烈的协同作用，降解纤维素的效率高。纤维素酶是一类能够把纤维素降解为低聚葡萄糖、纤维二糖和葡萄糖的水解酶。根据纤维素酶的结构不同，可把纤维素酶分为两类：纤维素酶复合体和非复合体纤维素酶。纤维素酶复合体是一种超分子结构的多酶蛋白复合体，由多个亚基构成。由四个部分构成：脚手架蛋白、凝集蛋白和锚定蛋白结合体、底物结合区域和酶亚基。非复合体纤维素酶主要由好氧的丝状真菌产生，如子囊菌纲和担子菌纲等的一些种属。它是由不同的三种酶所构成的混合物，即内切葡聚糖酶、外切葡苷糖酶和B一葡萄糖苷酶。 2，纤维素酶的组成与结构 因为种类和来源的不同，纤维素酶的结构存在较大差异，但是通常均具有2

纤维素酶的基因克隆研究进展

纤维素酶的基因克隆研究进展 摘要：纤维素酶是一种高活性生物催化剂，具有广阔的开发和应用前景。本文对纤维素酶的特性、研究进展、应用以及纤维素酶基因克隆等方面进行了综述，并对今后的研究趋势作了预测和展望。 关键词：纤维素酶；分子生物学；基因克隆；前景展望 前言 纤维素是植物细胞壁的主要成分，约占植物干重的1/3—1/2，它是地球上分布最广、含量最丰富、生成量最高的有机化合物。纤维素的利用与转化对于解决目前世界能源危机、粮食短缺、环境污染等问题具有十分重要的意义。利用纤维素酶将纤维素彻底水解是纤维素的有效利用途径。纤维素酶(cellulase)是指能水解纤维素β—l，4葡萄糖苷键，使纤维素变成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称，它不是单一酶，而是起协同作用的多组分酶系。近年来对纤维素酶的基础研究，包括酶的氨基酸序列、基因的克隆与表达、酶蛋白的空间结构与功能以及酶蛋白的基因调控等诸多方面，并且均取得了显著进展。由于纤维素酶在饲料、酒精、纺织和食品等领域具有巨大的市场潜力，已被国内外业内人士看好，将是继糖化酶、淀粉酶和蛋白酶之后的第四大工业酶种，甚至在中国完全有可能成为第一大酶种，因此纤维素酶是酶制剂工业中的一个新的增长点。 1.1 纤维素酶的组成 纤维素酶是由许多高协同作用的水解酶组成的，根据其催化反应功能的不同可分为内切葡聚糖酶（1,4-β-D-glucan glucanohydrolase或endo-1,4-β-D-glucanase，EC3.2.1.4,即C1酶），来自真菌的简称EG,来自细菌的简称Cen、外切葡聚糖酶（1,4-β-D-glucan cellobilhydrolase或exo-1,4-β-D-glucannase，EC.3.2.1.91），来自真菌的简称CBH,来自细菌的简称Cex) 和β-葡聚糖苷酶（β-1,4- glucosidase，EC.3.2.1.21）简称BG。 (1)外切葡聚糖酶，这类酶作用于纤维素分子的末端，一次从纤维素分子中切下纤维二糖，它可以作用于纤维素分子内的结晶区、无定形区和羧甲基纤维素。对于外切纤维素酶，传统上认为是从纤维素链的非还原端切下纤维二糖。可是，从一些微生物的外切酶的研究中发现了另一种纤维素酶，它们优先从纤维素分子的还原末端切下纤维二糖。这些研究说明存在两种不同功能的外切酶，它们分别从还原端和非还原端水解纤维素分子[ 1 ]。 （2）内切葡聚糖酶，这类酶是纤维素酶中最重要的酶，可作用于纤维素分子内的无定形区，随机水解糖苷键，将长链纤维素分子截短，产生大量的小分子纤维素，即纤维素末端。

纤维素酶研究进展及固定化技术

纤维素酶研究进展及固定化技术 摘要: 纤维素酶是一类能够水解纤维素的β-D-糖苷键生成葡萄糖的多组分酶的总称。传统上将其分为3类：内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶。纤维素酶属于糖苷水解酶类，近年来，根据氨基酸序列的同源性以及纤维素酶结构的相似性，将其分成不同的家族。本文介绍了纤维素酶的研究进展，主要包括纤维素酶的性质及作用机理，应用与发展趋势，来源及生产技术，分离纯化方法，最后介绍几种常用的纤维素酶固定化方法。 关键词: 纤维素酶；研究进展；固定化 引言： 纤维素是地球上分布最广、蕴藏量最丰富的生物质，也是最廉价的可再生资源。纤维素酶是一类能够将纤维素降解为葡萄糖的多组分酶系的总称，它们协同作用，分解纤维素产生寡糖和纤维二糖，最终水解为葡萄糖。自1906年Seilliere在蜗牛的消化液中发现纤维素酶至今已有一百余年了，随着在工业上的广泛应用，特别是在纺织工业、能源工业上的应用，纤维素酶已成为最近十几年酶工程研究的一个焦点。近年来有关纤维素酶的研究，包括酶的氨基酸序列、基因的克隆与表达、酶蛋白的空间结构与功能，以及酶蛋白的基因调控等诸多方面都取得显著进展。到目前为止，登记在Swiss-Protein数据库的纤维素酶的氨基酸序列有649条，基因序列有433条。我国对纤维素酶的研究始于上世纪50年代，迄今已有50多年的历史。在纤维素酶的菌种开发、发酵培养、基因的克隆与表达、纤维素酶的固定化，以及纤维素酶在纺织、能源等方面的应用都取得较大进展。 1 纤维素酶的性质及作用机理 纤维素酶分子的大小因来源不同而不尽相同，三大类酶分子量一般在23Kda～146Kda之间。多数真菌和少数细菌的纤维素酶都受糖基化，糖基与蛋白之间以共价键结合，或呈可解离的络合状态。糖基化作用在一定程度上保护酶免受蛋白酶的水解，而纤维素酶正是由于糖基化，使其所含碳水化合物的比率在不同酶之间发生差异，导致酶的多形式和分子量的差别。通过比较分析，人们发现许多不同纤维素酶间表现出一定的同源性，且纤维素酶分子普遍具有类似的结构。由球状的催化结构域(CD)、连接桥和纤维素结合结构域(CBD)三部分组成。(1)连接桥，可能是保持CD和CBD之间的距离，也可能有助于不同酶分子间形成较为稳定的聚集体；(2)纤维素结合结构域，它对酶的催化活力是非必需的，但它执行调节酶对可溶性和非可溶性底物专一性活力的作用，其结合纤维素的作用机理目前尚不十分清楚；(3)催化结构域，它体现酶的催化活性及对特定水溶性底物的特异性。尽管不同来源纤维素酶的分子量大小差别很大，但它们催化区的大小却基本一致。 研究表明，EG和CBH能引起纤维素的分散和脱纤化。纤维素酶通过打乱纤维素的结晶结构，使其变形，深入纤维素分子界面之间，从而使纤维素孔壁、腔壁和微型隙壁的压力增大，水分子的介入又使纤维素分子之间的氢键被破坏，产生部分可溶性的微结晶，利于进一步被降解。（1），对纤维素分子的吸附作用：纤维素酶对纤维素的降解，一般首先吸附到纤维素上，但并不是吸附的越好催化效果约好。纤维素酶的吸附不仅与酶本身性质有关，也与底物的特性密切相关。其吸附能力大小与酶的含糖量和疏水性均有关联。此外，纤维素酶的吸附机理并未弄清，仍需做进一步研究。（2），单一纤维素酶的作用机制：纤维素酶的断键机理

生物技术生产纤维素酶及其应用研究进展

Vol.15,No.18精细与专用化学品第15卷第18期 Fine and Specialty Che m icals2007年9月21日技术进展 生物技术生产纤维素酶 及其应用研究进展 刘　颖3　张玮玮 (哈尔滨商业大学食品工程学院,黑龙江哈尔滨150076) 摘　要:简要介绍纤维素酶的酶学性质、降解机制、生产工程菌的选育、纤维素酶的应用情况,以及对纤维素酶生产与应用方面存在的问题和未来发展趋势进行了分析与探讨。纤维素酶在食品、酿造行业、农副产品深加工、饲料、医药、环境保护和化工等领域有着非常广阔的应用前景和应用潜力。我国纤维素酶的生产及应用研究近年来取得了很大进展,今后必将在应用深度和广度上进一步扩展。 关键词:纤维素酶;发酵;克隆;生物技术 Cellul a se Produced by B i otechnology and Its Appli ca ti on Progress L I U Ying,ZHAN G W ei2w ei (College of Food Engineering,Harbin University of Commerce,Harbin150076,China) Abstract:The enzy mol ogical p r operties of cellulase,degradati on mechanis m,the selecting culture of engineering m i2 cr oorganis m and the app licati on p r os pect of bi otechnol ogy in cellulase industry are intr oduced briefly.The existing p r oble m s in cellulase p r oducti on and app licati on and the devel opment trend in the future are analyzed and discussed.The p r os pect and potential of app licati ons of cellulase are wide,es pecially in the fields of f ood industry,fer mentati on industry,deep2p r o2 cessing of far m ing p r oducts,f orage,medicine,envir on mental p r otecti on and che m ical industry.A great p r ogress has been made in the cellulase devel opment and app licati on recently in China,and in the future it will be certainly expanded deep ly and comp rehensively. Key words:cellulase;fer mentati on;cl one;bi otechnol ogy 纤维素是地球上数量最大的可再生资源,微生物对它的降解、转化是自然界中碳素转化的主要环节。纤维素酶(Cellulase)是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称。纤维素的生物转化与利用对当前世界能源危机、粮食短缺和环境污染等问题具有重要的意义。近年来,我国纤维素酶的应用研究十分活跃,已筛选到一批高产菌株。随着分子生物学、遗传工程的迅猛发展,国内外均在尝试应用基因工程技术来改造和构建高效纤维素降解菌。这些菌具有独特的酶学性质,扩大了纤维素酶的应用范围。根据纤维素酶遗传特性而构建的高效纤维素分解菌开辟了纤维素酶生产的新途径。 1　维素酶的性质及其降解机制 纤维素酶是一种糖蛋白,它是一个多组分的诱导酶系,采用层析分离和电泳技术等可将纤维素酶分成不同的组分。目前普遍认为,完全降解纤维素至少需要由3种功能不同但又互补的纤维素酶协同作用才能将纤维素水解至葡萄糖,它们是EG(内切葡聚糖酶)、CBH(外切葡聚糖酶)和CB(纤维二糖酶或β2葡萄糖苷酶)。纤维素的降解过程,首先是纤维素酶分子吸附到纤维素表面,然后,EG(内切 ? 8 ? 3收稿日期:2007207212 　作者简介:刘颖(19682),女,副教授,研究方向为食品生物技术。

纤维素酶的检测方法新

纤维素酶的检测方法 摘要：本文主要介绍了纤维素酶的降解原理，通过实验比较了四种常用纤维素酶的检测方法的稳定性，以及纤维素酶的发展前景，为纤维素酶的应用提供了进一步的参考价值。 关键词：纤维素酶酶活测定葡萄糖回归方程 一、纤维素酶及其降解原理 纤维素是高等植物细胞壁的主要成分，占植物总干重的30%-50%，是地球上分布最广，含量最丰富的可再生性碳源化合物，占地球总生物量的40%。据报道，我国每年光作物秸秆，稻梗等含纤维素较丰富的物质就有5亿吨之多，全球每年通过光合作用产生的植物物质高达1.55X109吨，其中尚有89%未被人们利用，而大量的秸秆，稻梗等含纤维素丰富的物质的利用率也很低。大多采用燃烧的方式来处理，这样就造成了环境污染，破坏了土壤的理化性质和丧失了有机质成分。所以，纤维素的充分利用与有效的转化对于解决当前的能源危机，粮食短缺，环境污染等有重大意义。 纤维素酶是分解纤维素的一类酶，它能将纤维素分解为葡萄糖，充分的利用了纤维素。自1906年Sellieres 在蜗牛消化液中发现纤维素酶以来，纤维素酶的研究和应用受到了国内外学者的极大关注，取得了很大进展。目前，国内外学者通过筛选产酶菌株来发酵产酶，再应用纤维素酶到食品，医药，饲料，洗涤等工业中，不仅解决了纤维素的再利用问题还取得了很可观的经济效益。 纤维素酶是由许多具有高协同作用的水解酶组成的。习惯上将纤维素酶分成三种主要成分：内切酶（内切β-1,4-葡萄糖酶，也称Cx酶）、外切酶（外切β-1,4葡萄糖酶，也称C1酶）、β -1,4葡萄糖酶（即为纤维二糖酶）[1]。C1酶主要作用于天然纤维素，使之转变为非结晶的纤维素。Cx酶又分为Cx1酶和Cx2酶。Cx1酶是一种内断型纤维素酶，它从水合非结晶纤维素分子内部作用于β-（1,4）糖苷键，生成纤维糊精和纤维二塘。Cx2酶是一种外断型纤维素酶，它从水合性纤维素分子的非还原端作用于β-（1,4）糖背键，逐步切断β-（1,4）糖节键生成葡萄糖。纤维二糖酶则作用于纤维二糖，生成葡萄糖。 纤维素酶在降解纤维素过程中的作用机理至今还不是很清楚。目前关于Cx酶、C1酶和β -1,4葡萄糖酶这3种酶的作用机理的假说比较公认的是以下3种，其中协同理论最为广泛接受。（1）C1-Cx假说。该理论认为首先由C1酶作用于纤维素酶的结晶区，再由外切酶和β-葡萄糖苷酶联合作用产生二糖和葡萄糖。其水解模式如图1所示。

纤维素酶的应用现状与前景

纤维素酶的应用现状与前景 【摘要】:本文阐述了纤维素酶的理化性质及其作用机理, 在此基础上重点讨论纤维素酶在食品业、农牧业、纺织业、造纸业等领域的应用, 对纤维素酶的来源及潜在应用价值作了展望。 【关键词】:纤维素酶; 固体发酵; 液体发酵；应用 The Application And Prospects of Cellulase [Abstract]: The physical and chemical properties of cellulase are elaborated in this thesis. On this basis, focusing on the Application of cellulose in the food industry, agriculture, textiles, paper, and other fields .In the same time looking in the future of The source and potential value of cellulase. [Keywords]: cellulase, Solid fermentation, Fermentation, Applications 纤维素类物质是地球上产量巨大而又未得到充分利用的可再生资源。纤维素酶是一组能够降解纤维素生成葡萄糖的酶的总称, 在食品、饲料、医药、纺织、洗涤剂和造纸等众多的工业领域有广泛的应用价值。从酶的作用特性出发可分成两大类: 碱性纤维素酶和酸性纤维素酶。纤维素酶的组成比较复杂,通常所说的碱性纤维素酶是具有3～10 种或更多组分构成的多组分酶。根据其作用方式一般又可将纤维素酶分为3 类: 外切β- 1, 4-葡聚糖苷酶( 简称CBH) 、内切β- 1, 4- 葡聚糖苷酶( 简称EG)和β- 1, 4- 葡萄糖苷酶( 简称BG) 。在这3 种酶的协同作用下,纤维素最终被分解成葡萄糖。到目前为止, 还没有能够在碱性条件下分解天然纤维素的纤维素酶。碱性纤维素酶是一种单组分或多组分的酶,

纤维素酶在反刍动物饲料中的应用研究进展

纤维素酶在反刍动物饲料中的应用研究进展 摘要：纤维素酶(Cellulase)作为一种绿色饲料添加剂,能提高饲料的转化率以及动物的生产性能,从而为养殖业提供相当数量的饲料来源。本文章主要从纤维素酶的分类、作用机理、在反刍动物饲料生产中的应用及其应用前景等方面作了论述,以期为生产实践提供理论依据。 关键词：纤维素酶；反刍动物；应用 纤维素在植物体中的含量最多，约占植物干重的1/2，是自然界数量最大的可再生自然资源。纤维素是由2000～10000个葡萄糖分子组成的长链大分子，除反刍动物借瘤胃微生物可以利用纤维素外，其他高等动物几乎不能消化和利用纤维素，饲料资源匮乏阻碍了我国畜牧业的发展，因此，成功开发这一潜在饲料资源显得尤为迫切和重要。纤维素酶作为一种绿色饲料添加剂，能将饲料中的纤维素降解成可消化吸收的还原糖(如：二糖或葡萄糖)，提高饲料的营养价值。目前，纤维素酶在反刍动物生产应用中取得了良好的生产效益和巨大的经济效益。 本文从纤维素酶的分类、作用机理和在反刍动物中的应用现状等方面进行了论述，以期为生产实践提供理论基础。 1 纤维素酶的分类和来源 1.1 纤维素酶的种类 纤维素酶包括多种水解酶，纤维素酶是指能降解纤维素的一类酶的总称。是由多种水解酶组成的复杂酶系，主要来自于真菌和细菌。根据纤维素酶的不同功能，可分为三大类：内切纤维素酶、外切纤维素酶和β-葡萄糖苷酶。还有分解纤维素的其他酶类，如木聚糖酶(Xylase)和果胶酶。 1.1.1 葡聚糖内切酶 又称为Cl酶，这类酶作用于纤维素内部的非结晶区，随机水解β-1，4-糖苷键，将长链纤维素分子截短，产生大量带非还原性末端的小分子纤维素。葡聚糖内切酶相对分子质量介于23～146ku，如真菌的异构酶ECI为54ku，EGIII约为49.8ku，而纤维粘菌EG有两种菌的内切酶相对分子质量只有6.3ku。 1.1.2 葡聚糖外切酶 这类酶作用于纤维素线状分子末端，水解l，4-β-D糖苷键，每次切下1个纤维二糖分子，故又称为纤维二糖水解酶(Cellobio-hydrolase，CBH)，外切酶的

纤维素酶在乙醇工业中的生产应用及其生产现状

纤维素酶在乙醇工业中的生产应用及其生产现状 摘要：纤维素是世界上最丰富的生物资源，纤维素经过转化为乙醇，可以从根本上解决目前的能源危机，而纤维素酶在这一转化过程中起着关键的作用。本文论述了纤维素酶的分类、结构及作用机制，纤维素酶的研究现状、工业生产及展望。 关键词：纤维素酶；纤维素；乙醇工业；生物能源 中图分类号：TQ925.9 X382 1.引言 植物通过光合作用,生产地球上最丰富、最廉价的纤维素资源,有资料表明,全世界每年的植物体生成1500亿吨干物质,其中纤维素及半纤维素的总量为850亿吨[1]。随着能源危机的加剧，各国政府都在寻找石油等不可再生能源的替代物，而研究发现，纤维素转化成糖类，在转化清洁能源乙醇是可行的，其前景十分诱人。但当前实现这一转化的技术瓶颈是纤维素酶的工业化生产成本过高。因此降低纤维素酶工业化生产成本就成了世界各国科学家研究的重要课题之一。 2. 纤维素酶的分类及作用机理 2.2.纤维素酶的分类 纤维素结构的复杂性决定了任何单一种酶都难以有效地降解它,需要一个复杂的酶体系共同作用。早在1950年,Reese 等人就提出了C1-Cx概念, 经过30多年来的研究,特别是近年来蛋白质分离及纯化技术的不断改进,分离得到的纤维素酶越来越多,每种酶作用的机理越来越明确。现已确认纤维素酶主要分为3大类:内切-1,4葡聚糖酶,即 endoglucanase,EC 3.2.1.4,简称内切酶,又称 Cx 酶,来自真菌中的简称EG ,来自细菌的简称Cen;外切β-1,4 葡聚糖水解酶,即exo-1,4-D -glucanase,EC3.2.1.9l, 即外切型葡聚糖酶,也称C1酶、外切酶,来自真菌的简称CBH ,来自细菌的简称Cex;β-葡萄糖苷酶,即 1,4-glucosidase,EC 3.2.1.21,简称βG ,也称纤维二糖酶。 2.3.作用机理 虽然对纤维素酶的作用机制没有完全搞清,但就目前研究所得其大致过程为：C1酶主要作用于天然纤维素，使之转变为非结晶的纤维素。CＸ酶又分为CＸ1酶和CＸ2酶两种。C Ｘ1酶是一种内断型纤维素酶，它从水合非结晶纤维素分子内部作用于β-（1，4)糖苷键，生成纤维糊精与纤维二糖。CＸ2酶是一种外断型纤维素酶，它从水合性纤维素分子的非还原端作用于β-（1，4)糖背键，逐步切断β-(1,4)糖节键生成葡萄糖。纤维二糖酶则作用于

纤维素酶的应用研究

纤维素酶应用的研究进展 湖南尤特尔生化有限公司2010-10-14 11:41:20 摘要：纤维素是一种多糖，在纤维素酶的催化条件下可分解产生二糖或葡萄糖，在自然界中储量极其丰富。可惜的是纤维素的利用目前尚未完全开发，造成资源及能源的巨大浪费。为了更好地利用纤维素，愈来愈多的国内外学者开始关注纤维素酶的研究与应用，本文就近期国内外纤维素酶在工业上的应用及研究现状作以论述。 关键词：纤维素酶应用 纤维素酶从被发现起就受到世界各国生物界的关注。当今世界,纤维素酶的应用已扩展到医药、纺织、日用化工、造纸、食品发酵、工业洗涤、废水处理及饲料等各个领域, 其应用前景十分广阔。因此,本文对纤维素酶在工业上的应用做综述。 1 纤维素酶的结构及作用机理 纤维素酶是指能水解纤维素β-1，4葡糖糖苷键，使之变为纤维二糖和葡萄糖的一种多酶体系。纤维素酶由三类组成:(1)内切葡聚糖酶(endo-1,4-β-D-glucanase,EC3-2-1-4,也称EG酶或Cx酶);(2)外切葡聚糖酶(exo-1,4-β-D-glucanase,EC3-2-1-91),又称纤维二糖水解酶(cellobiohydrolase,CBH)或C1酶;(3) β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase,EC3-2-1-21),简称BG。纤维素酶解是一个复杂的过程,其最大特点是协同作用。内切葡聚糖酶首先作用于微纤维素的无定型区,随机水解β-1,4-糖苷键,产生大量带非还原性末端的小分子纤维素,外切葡聚糖酶从这些非还原性末端上依次水解β-1,4糖苷键,生成纤维二糖及其它低分子纤维糊精,在β-葡萄糖苷酶作用下水解成葡萄糖分子。这种协同作用普遍存在,除了上述协同作用,还可以发生在内切酶之间,外切酶之间,甚至发生在不同菌源的内切酶与外切酶之间。一般地说,协同作用与酶解底物的结晶度成正比。 2纤维素酶的应用 2.1.纤维素酶在食品工业中的应用 2.1.1 纤维素酶在水果、蔬菜加工业中的应用 由于果实和蔬菜中含有大量的纤维素，在加工过程中为了使植物组织软化膨润，一般用加热蒸煮、酸碱处理等，但这样就会使果蔬的香味和维生素损失，用纤维素酶进行果蔬处理不仅可以避免上述缺点，还可以使植物组织软化膨松，能提高可消化性和口感。纤维素酶用于果蔬汁加工可有利于细胞内物质渗出，增加出汁率；此外还可以减小压榨时压力，具有澄清作用。

纤维素酶的发展与应用

纤维素酶的发展与应用 季月月16班12720328 摘要: 纤维素酶作为一种重要的酶产品，它是一种复合酶，主要由外切β-葡聚糖酶，内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成。目前纤维素酶已被广泛应用于饲料、酒精等领域，因此被国内外业内人士看好。它将是继糖化酶、淀粉酶和蛋白酶之后的第四大工业酶种，发展前景非常广阔1。 关键字: 纤维素酶；机理；结构变化；饲料；酿造业；水产业 1 纤维素简介 纤维素酶（cellulase)是指能降解纤维素的一类酶的总称，在分解纤维素时起生物催化作用，它是可以将纤维素分解成单糖或多糖的蛋白质或RNA,纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中，细菌、真菌、动物体内等都可以产生纤维素酶。一般用于生产的纤维素酶来自于真菌，比较典型的有木酶属(trichoderma)、曲霉属（Aspergillus）和青霉属(Penicillium）1。 它不是单种酶，而是其协同作用的多种酶份体系，按照微生物对纤维素酶的分泌性和所产纤维素酶系活性间关系可分为：一、对天然木质纤维素分解较弱，但可大量合成可分泌到胞外的纤维素酶，如木霉等的纤维素酶系；二、对木质纤维素分解力强，但分泌到胞外的纤维素酶活力较低，如担子菌纤维素酶系；三、对木质纤维素分解能力强，但其纤维素酶基本不分泌到胞外，而是存在于细胞壁上，如细菌的纤维素酶系。一个完整的酶系，通常由作用方式不同而能相互协同催化水解纤维素的3类酶组成，即内切葡聚糖苷酶（C1）、外切葡聚糖苷酶（C x)、β-葡萄糖苷酶2。 目前，大规模用于工业生产纤维素酶的菌株主要包括康宁木霉，绿色木霉，里氏木霉和黑曲霉。也有学者开始研究低温纤维素酶，由于其在再燃稳定性有较高的酶活和催化效率，可大大缩短处理时间和费用，因此在工业上具有广阔的发展前景。7 2 纤维素酶的作用机理 纤维素酶酶使纤维素转化为葡萄糖的过程仍不清楚，但普遍认为是各组分协同作用的结果，但各组分是如何作用的，许多学者提出了不同的观点，但最后得