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。
国外有研究，在进行大豆加工时，用纤维素酶处理大豆，可促使其脱皮，同时，由于它能使胞壁破坏，使包含其中的蛋白质、油脂完全分离，增加其从大豆和豆饼中提取优质水溶性蛋白质和油脂的获得率，既降低了成本，缩短了时间，又提高了产品质量。
近年来，纤维素酶还应用于蔬菜脱水加工方面。另外可以用细胞分离酶或纤维素酶分解果实和蔬菜，使其溶化而做成果酱。也可用纤维素酶溶解蘑菇, 制造一种新调味料。在糖渍果品加工中用砂糖浸渍果实时, 用纤维素酶破坏细胞膜, 砂糖短时间内即可浸透果实中。椰子饼加水蒸煮后, 加入纤维素酶, 其中的蛋白质、脂肪和糖类得到释放使之作为人类的,食物而被利用成为可能。
2.1.2 纤维素酶在饮料业中的应用
随着茶饮料业迅速发展。使得纤维素酶在这一领域也有了新的作用。传统上，茶叶、速溶茶饮料生产加工，采用热水浸提法来提取茶叶中的有效成分。有人研究在使用纤维素酶提取时，可以有效提高速溶茶的提取率,经酶处理的茶饮料在短期内可以提高其稳定性。而采用沸水浸泡和酶法结合既可缩短抽提时间又可提高水溶性较差的茶单宁、咖啡因等的抽提率，并能保持茶叶原有的色、香、味。将纤维素酶应用于果蔬榨汁、花粉饮料中，可提高汁液的提取率，促进汁液澄清。而在日本，有报道，有人用纤维素酶处理豆腐渣后接入乳酸菌进行发酵，可制得高营养、高品味的发酵饮料。
2.2 纤维素酶在酿造、发酵工业的应用
2.2.1纤维素酶在白酒生产中的应用
白酒酿造所用原料中纤维含量较大，使用纤维素酶后，可同时将淀粉和纤维素转化为糖，原料利用率提高，再经酵母分解全部转化为酒精,发酵过滤性好，发酵时间缩短，出酒率提高3%～5%, 且酒体质量纯正，淀粉和纤维利用率高达90%。有研究结果表明,大曲酒糟中添加纤维素酶可大大提高出酒率。在其工艺条件下发酵2 天,每吨含10 %淀粉的酒糟可产60度白酒61kg，而比常规的发酵20天产酒15kg翻了两番。这样的技术在未来白酒发酵业中有着巨大的发展潜力。
美国乔治亚大学、佛罗里达大学的高温热纤梭菌的厌氧酒精发酵研究己取得阶段性成果。另外，利用基因操作技术把纤维素酶基因克隆在S.Cerevisiae及z.mo lis中，使得它们能够利用纤维素直接转化生产酒精，该工作也取得进展。同样，日本现已完成由蔗渣、稻草为原料生产燃料酒精的中试，日耗原料720kg，产酒精150L-200L，酒精度为99. 5%vo1。其它一些国家如法国等也制定了发展规划，从而在世界范围内使得该分支领域成为纤维素酶研究中最为活跃并有希望取得重大突破的分支之一。
2.2.2 纤维素酶在啤酒生产中的应用
将纤维素酶应用于啤酒工业的麦芽生产中,可增加麦粒溶性，加快发芽，减少糖化液中β-葡萄糖含量，改进过滤性能；将纤维素酶应用于酿酒, 每100 kg原料可增加出酒量10～15 kg,节粮20%, 且酒的口感醇香，杂醇油含量低。同时，在啤酒生产中的啤酒糟的处理上也有研究表明用纤维素酶进行降解取得了满意的结果。
2.2.3 纤维素酶在食醋酿造中的应用
因为纤维素酶可以破坏植物细胞壁, 便于淀粉、蛋白质、脂肪类物质的释放, 所以在食醋酿造过程中，通过添加纤维素酶可以加快发酵速度，提高食醋的产量和主料出品率。在杨玉华等的研究中表明，在食醋生产时，每克主料用纤维素酶10～50U ,最终食醋产量和主料出品率可分别较为加酶组提高0.25～1.38 kg 和5.1%～27.2%。
2.2.4 纤维素酶在酱油酿造中的应用
目前,我国在酱油生产中原料蛋白的利用率最高80%左右,最低只有30% ,而先进国家这项指标一般在85% - 95% ,在我国酱油生产过程中,发酵控制水平很低。为使酱油生产中原料资源得到充分利用,以提高生产水平,云秀芳在酱油生产过程中，即在入曲池时,添加纤维素酶, 进行了试验研究。结果表明加入纤维素酶后可提高蛋白的利用率,最高可达44.85%，比未加组提高约3.16%-4.72%。但是淀粉利用率提高不明显。
同时，纤维素酶用于固态无盐酱油发酵能将包裹蛋白质的纤维素分解，使蛋白质呈裸露状态，便于蛋白酶分解蛋白质, 提高酱油收得率，加快发酵速度, 改善酱油风味和质量。而酶制剂用量仅为0.0125%, 酱油中还原糖则可增加10.7%, 色度提高4.2%, 全氮和原料利用率分别比不加纤维素酶提高8.6%和8.1% 。
2.3 纤维素酶在纺织工业上的应用
2.3.1 纤维素酶在生物抛光处理中的应用
天然纤维素的结构复杂，结晶度高，在一定酶浓度和时间条件下很难把纤维素完全水解成葡萄糖单体, 仅对织物表面或伸出织物表面的茸毛状短小纤维作用。从20世纪80年代开始，利用纤维素酶进行的生物抛光技术便开始应用于纺织行业。也就是去除从纤维表面伸出的细微纤维, 经纤维素酶处理后稍经机械加工就可以得到表面平滑而茸毛少的织物。生经过生物抛光处理的织物还有诸多优点:穿着洗涤不易起球, 染色鲜艳, 保色保新时间长, 尤其对
印花织物效果更好。
2.3.2纤维素酶在减量处理中的应用
纤维素纤维织物用纤维素酶处理都伴随着纤维的减量或失重, 并引起许多性能变化。纤维素酶整理的减量是由化学催化水解和机械搅拌协同形成的,是物理减量和化学减量的综合结果。减量加工大多数采用液体染色机和水洗机。棉织物经过纤维素酶整理后, 织物表面的绒毛将被被去，而光洁、颜色更鲜艳。但是如果织物被减量过大, 纤维的强度会受到损伤。棉织物的失重率一般控制在3% ～5%范围为好。
2.3.3 纤维素酶在水洗和石磨处理中的应用
纤维素酶现在已广泛应用于牛仔裤等产品的洗涤加工, 代替石洗加工工艺。棉条绒和牛仔布服装采用纤维素酶处理后, 织物的手感柔软, 条绒织物表面绒毛整齐, 光泽柔和, 悬垂性和弹性提高。牛仔服能达到石磨水洗的效果。而且与传统的化学助剂整理工艺相比, 酶洗工艺大大减少了污水排放, 有利于环境保护。
2.3.4纤维素酶在纺织工业其它处理的应用
现在纤维素酶在纺织工业上除上述一些应用外,还有许多应用之处。比如，纤维素酶可与脂肪酶、果胶酶共同应用于棉织物的精练加工, 去除棉纤维中的天然杂质。纤维素酶整理也用于黏胶、Lyocell和醋酸纤维织物, 能改善织物的手感、悬垂性, 去除织物表面的绒毛, 减少了黏胶织物的起球倾向和Lyocell织物的原纤化倾向。大家熟悉的苎麻织物因为存在手感粗糙、穿着刺痒感问题, 严重影响了苎麻织物的使用性能, 通过纤维素酶减量整理, 能够使织物获得柔软的手感和光洁的布面, 刺痒感消失或改善。纤维素酶在纺织工业中的作用也越来越大，但现在技术上的问题业有不少，还需要进一步提高。
2.4 纤维素酶在饲料业中的应用
2.4.1纤维素酶在饲料中作添加剂的应用
随着科技的发展，酶制剂作为家畜饲料添加剂在国外已引起越来越多的关注。用于制作酶剂的酶有多种，由于家禽家畜一般难消化利用纤维素和半纤维素,因此,纤维素酶在饲料酶制剂中应用最为普遍。使用饲料纤维素酶制剂,可以促进动物的消化吸收,大大提高动物对饲料的利用率。
2.4.2纤维素酶在制备低纤维饲料中的应用
由真菌木霉和黑曲霉所产生的纤维素酶同时含有能将天然纤维素降解成易消化糖的多种酶组分, 且降解纤维素的能力很强。利用纤维素酶这种特性, 可使粗饲料制作成低纤维饲料。这已在兔等家禽饲养中得到了试验应用。
2.5 纤维素酶在医药工业中的应用
目前纤维素酶在医药行业中的应用也越来越广泛，比如用于植物药效成分提取、中药提取成分分析方面、某些疾病的治疗上都有研究，并取得了较好的结果。但因起步晚，技术不够完善，所以还存在不少不足之处。
2.5.1纤维素酶在植物药提取时的应用
在国内，已有许多学者在这方面进行研究。比如：邢秀芳、马桔云等将纤维素酶用于葛根总黄酮的提取中，经纤维素酶的作用,葛根总黄酮的收率比未加纤维素酶组提高了13%; 经t 检验, 两种提取方法的P < 0.01。而且经TLC鉴别，两种方法的所得结果显示成分一致，也就是说，通过酶处理后没有破坏葛根的成分。沈爱英等用由纤维素酶、果胶酶和蛋白酶按一定比例组成的复合酶,对姬松茸子实体酶解预处理后用热水浸提,多糖提取率为15.7%;所需时间为单纯热水浸提的一半,而提取率明显高于水浸提和酸、碱浸提。刘佳佳等在提取金银花绿原酸时,增加了纤维素酶解工艺,结果能显著提高金银花提取物得率和绿原酸得率,最大可使绿原酸得率提高25.97%。赵宁等在提取干红辣椒中辣椒素的研究中,确定了酶解的最优条件为：酶解温度为45℃，酶解液初始pH=5．4，酶解时间为3h，酶量为7．5m/g辣椒。最终得出结果:酶法提取工艺比传统丙酮浸提法辣椒素产量提高了30%。杨军宣等在三七的提取中用纤维素酶、三七总皂甙提取率提高23.5%。同时TLC鉴别表明其酶法未引起
成分的改变。奚奇辉和王辉等分别用竹叶和银杏叶提取黄酮,增加了纤维素酶处理步骤后,其含量比原方法分别提高23.5%和55.69%。
从这些结果均表明，纤维素酶在植物药提取中的优势所在。纤维素酶预处理能显著提高药效成分的提取率,而且操作简便易行,对设备要求不高。同时利用纤维素酶水解条件温和,降低了随后的溶剂提取的难度,使整个提取工艺条件温和化,有助于保持药效成分的原有性质。由于在提取时高温煎煮对活性成分药效的影响，低温则不利于植物药纤维素的破坏，而纤维素酶可能能克服这些问题，将提取温度降至接近人体温度,即所说的“仿生化提取”法。
2.5.2 纤维素酶在治疗疾病中的一些应用
纤维素酶在治疗疾病方面的应用较少。在李晓勤、张景军的研究中，他们利用纤维素酶来治疗牛前胃弛缓。前胃弛缓是指前胃神经肌肉兴奋性降低、收缩力减弱、瘤胃内容物运转迟滞所引起的一种消化机能紊乱综合症。通过5年的临床实验，结果对所治疗的78例牛前胃弛缓中，其中原发性前胃弛缓共58例，治愈53例，好转5例；继发性前卫迟缓有的饿由于失水过多，有的由于中毒太深而死亡5例，好转的1例，治愈的14例。其结果十分满意，而且没有毒副作用。
2.6 纤维素酶在其他领域中的应用
由于纤维素酶作为一种特殊的催化剂，现在在制浆造纸工业生产过程中也有不少实际应用，比如制浆、树脂障碍控制、漂白、废纸脱墨以及废水处理等。纤维素酶还广泛应用于地质钻井中, 其洗井用量为0. 1～1 kg/ m3 孔段体积,它能在静压下使淤塞在井壁内冲洗液中的魔芋聚糖催化水解为单糖, 快速恢复岩层的透水性质,提高洗井质量。此外,利用纤维素酶生产的洗涤剂可作为降硬剂使用, 它是一种具有高活性纤维素酶的浓缩洗涤剂组合物, 性能极佳。而且纤维素酶在可降解塑料业中的应用。
3 结语
纤维素酶具有广阔的应用前景, 当前只有少数发达国家拥有纤维素酶的生产及应用技术,
产品的垄断造成市场价格奇高不下。丹麦的Novo Nordisk和美国的Genencor两公司成为世界上最大的纤维素酶生产商和供应商。从20世纪90年代开始国内首条年产2000t纤维素酶生产线在黑龙江省海林市万力达集团公司投产，使我国成为继美国、日本、丹麦之后世界上第4个能生产纤维素酶的国家。但目前我国生产厂家少、生产规模小,应用技术尚需进一步攻关，同时由于菌种选育和生产技术进展不大、酶活力低、成本高。而另一方面，目前国内对纤维素酶的需求量很大.年需求量在3000-4000吨。使得纤维素酶的研究成为当前的热题。
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。
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
文献综述 生物工程 纤维素酶的概述 【摘要】纤维素作为地球上分布广，含量丰富的碳水化合物，它的降解是自然界碳素循环的中心环节。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。本文就纤维素酶的应用进行一个简要的概述。 【关键词】纤维素酶；纤维素酶的实际应用：应用前景 1. 纤维素的概况 1.2 纤维素酶的分类 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) [1]。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, 只具有内切β- 1, 4- 葡聚糖苷酶( 又称CMC酶) 的活性, 有的还与中性CMC 酶组分共存[2]。 1.3 纤维素酶的作用机理 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[3]。同时, 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, 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。而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[4]。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[5] 2. 纤维素酶的一些历史及研究成果 在吴琳,景晓辉,黄俊生[3]的产纤维素酶菌株的分离，筛选和酶活性测定中，他们利用“采样—培养—分离单菌落—初筛—复筛—测OD值”的方法筛选出分解纤维素能力较强的菌株。[结果]经反复培养和划线分离从80份样品中初选出35株具有分解纤维素能力的菌株。其中10株由白转绿,长势较
纤维素酶的生产方法及在食品行业的应用 纤维素酶的生产方法及在食品行业的应用 纤维素酶（cellulase)是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称，它不是单成分酶，而是由多个酶起协同作用的多酶体系。 纤维素酶在扩大食品工业原料和植物原料的综合利用，提高原料利用率，净化环境和开辟新能源等方面具有十分重要的意义。 纤维素酶的来源 纤维素酶的来源非常广泛，昆虫、微生物、细菌、放线菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。 目前，用于生产纤维素酶的微生物菌种较多的是丝真菌，其中酶活力较强的菌种为木霉属（Trichoderma）、曲霉属（As pergillus）和青霉属（Penicillium）,特别是绿色木霉（Trichoder mavirde）及其近缘菌株等较为典型，是目前公认的较好的纤维素酶生产菌。 现已制成制剂的有绿色木霉、黑曲霉、镰刀霉等纤维素酶。同时，反刍动物依靠瘤胃微生物可消化纤维素，因此可以利用瘤胃液获得纤维酶的粗酶制剂。另外，也可利用组织培养法获得所需要的微生物。 纤维素酶的生产方法 目前，纤维素酶的生产主要有固体发酵和液体发酵两种方法。 固体发酵法固体发酵法是以玉米等农作物秸秆为主要原料，其投资少，工艺简单，产品价格低廉，目前国内绝大部分纤维素生产
厂家均采用该技术生产纤维素酶。然而固体发酵法存在根本上的缺陷，以秸秆为原料的固体发酵法生产的纤维素酶很难提取、精制。目前，我国纤维素酶生产厂家只能采用直接干燥法粉碎得到固体酶制剂或用水浸泡后压滤得到液体酶制剂，其产品外观粗糙且质量不稳定，发酵水平不稳定，生产效率较低，易污染杂菌，不适于大规模生产。 液体发酵法液体发酵生产工艺过程是将玉米秸秆粉碎至20目以下进行灭菌处理，然后送发酵釜内发酵，同时加入纤维素酶菌种，发酵时间约为70h，温度低于60℃。采用除菌后的无菌空气从釜低通入进行通气搅拌，发酵完毕后的物料经压滤机板框过滤、超滤浓缩和喷雾干燥后制得纤维素酶产品。液态深层发酵由于具有培养条件容易控制，不易染杂菌，生产效率高等优点，已成为国内外重要的研究和开发方向。 纤维素酶的应用 制酒 在进行酒精发酵时添加纤维素酶可显著提高酒精和白酒的出 酒率和原料的利用率，降低溶液的黏度，缩短发酵时间，而且酒的口感醇香，杂醇油含量低。纤维素酶提高出酒率的原因可能有两方面：一是原料中部分纤维素分解成葡萄糖供酵母使用；另外，由于纤维素酶对植物细胞壁的分解，有利于淀粉的释放和被利用。 将纤维素酶应用于啤酒工业的麦芽生产中可增加麦粒溶解性，
纤维素水解研究综述 1.1生物质的转化与利用 生物质是指一切直接或间接利用植物光合作用形成的有机物质。包括除化石燃料外的植物、动物和微生物及其排泄与代谢物等。从能源的角度，生物质的能量来源于太阳能，是太阳能的一种储存形式；从资源的角度，生物质是地球上唯一可再生的碳资源。 在人类漫长的历史长河中，生物质扮演了重要的角色，它不仅是人类赖以生存的食物来源，而且为人类发展提供了必需的物质基础，包括：织物、建材、纸张、酒精、木炭等材料和燃料。直到今天，生物质仍然是一些发展中国家的主要能源和材料来源，而一些发达国家也将生物质作为重要的能源补充，例如：在瑞典和芬兰生物质占到其总能源消费的17.5%和20.4%。 进入工业革命以后，随着煤炭、石油和天然气开采和利用技术的成熟，化石资源逐渐取代生物质，成为了人类社会发展所依赖的原料基础，极大地促进了人类社会的进步。19世纪中期，美国90%的燃料供给来自于生物质，而到19世纪末20世纪初，这一局面彻底改变了，化石资源占据了绝对主导地位。 另一方面，化石资源的肆意开采和大量使用不仅造成了化石资源的短缺，更加剧了生态环境的日益恶化。人类在享受社会进步成果的同时也在承受着工业文明的“后遗症”。 进入二十一世纪，资源的枯竭和环境的恶化迫使人类重新回到可持续的发展道路上，并且将目光重新投向曾经赖以生存和发展的生物质资源。然而原始的粗放式的生物质利用方式已经无法满足当前人类发展的需求，我们必须以现有的生物质资源为研究对象，借鉴化石资源利用的成功经验，提出生物质综合利用的可行性路线，发展新型高效的生物质利用技术，从而实现生物质替代化石资源促进人与自然和谐发展的美好愿景。 1.1.1生物燃料简介 生物燃料顾名思义就是指由生物质转化得到的燃料，包括：生物乙醇、生物柴油、生物丁醇、生物质热解油、生物质颗粒、木炭、沼气、H2、合成气(CO+H2)以及由合成气制备的甲醇、高级脂肪醇、二甲醚和烷烃等。 按照生物燃料生产原料的来源划分，可以将其分为第一代生物燃料和第二代生物燃料。第一代生物燃料以粮食作物为原料生产燃料，最典型代表为玉米乙醇；而第二代生物燃料则是以农作物废弃物为原料，如纤维素乙醇、微藻生物柴油。很明显，第二代生物燃料较其前辈在化学组成和燃料使用方面并没有区别，但是原料的选择却决定了第二代生物燃料不会产生“与人争粮，与粮争地”的困境，是未来生物燃料发展的正确方向。必须指出的是目前第二代生物燃料仍然停留在实验室和示范工厂阶段，并没有真正的进入燃料市场，要实现第二代生物燃料的大规模工业化生产还有许多的技术瓶颈需要突破。 目前，面向车用燃料生产发展的生物燃料技术主要包括：生物乙醇技术、生物柴油技术、直接液化技术和间接液化技术。 以粮食为原料生产乙醇是一项传统的技术，工艺上已相当成熟,但其生产受到粮食安全等社会因素的制约。目前，我国燃料乙醇的生产能力达132万吨/年，成为世界上继巴西、美国之后第三大生物燃料乙醇生产国，国内的乙醇生产基本上都是利用淀粉和糖蜜等为原料。利用农作物秸秆为代表的各类木质纤维类生物质原料替代粮食资源的燃料乙醇技术，被认为是未来解决燃料乙醇原料来源问题
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
研究生课程作业（综述）题目：纤维素酶的结构与功能 食品学院食品工程专业 学号 学生姓名 课程食品酶学 指导教师 二〇一三年十二月
纤维素酶的结构与功能 摘要：人类的生命活动离不开酶，生物体的一切新陈代谢活动都离不开酶，并且工业酶产业正在迅速发展。本文简单阐述了酶的结构与功能，重点以纤维素酶为例子，阐述它的来源、结构、分类、催化机制以及在各行业的应用，并对纤维素酶的发展前景作了一定展望。 关键词：纤维素酶结构家族功能 The structure and function of cellulase Abstract:Human's life activities is dependent on the enzyme,and all the metabolic activity of organisms cannot leave the enzyme, and industrial enzyme industry is developing rapidly.This article simply expounds the structure and function of enzymes.The key to cellulose enzyme as an example,expounds its source,structure, classification,catalytic mechanism and application in various industries,and lastly expect the development prospect of cellulase. Keywords: cellulase structure family function 1
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
纤维素酶的研究进展与发展趋势 摘要介绍了国内外纤维素酶的研究进展,并简要阐述了纤维素酶研究的发展趋势。 关键词纤维素酶研究进展趋势 纤维素是植物细胞壁的主要成分,广泛存在于自然界,是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。随着世界人口的增长,为解决日益加剧的食品和能源危机,纤维素资源的利用引起了世界各国的极大关注和高度重视。纤维素酶能够有效地分解天然纤维素,是解决能源危机,食品和饲料紧张及环境污染等问题的重要途径之一。 1 纤维素酶的研究 在自然界中,绝大多数的纤维素是由微生物通过分泌纤维素酶来进行降解的。早在l850年,Mifscherlich己经观察到微生物分解纤维素现象。但纤维素酶的研究则是从1906年Seilliere在蜗牛消化液中发现了分解天然纤维素的酶,以后才逐渐开始的。1912年Pringsheim从耐热性纤维素细菌中分离出纤维素酶。1933年Grassman分辨出了一种真菌纤维素酶的两个组分。1954年,美国陆军Natick 实验室开始研究军用纤维素材料微生物降解的防护问题,后来发现纤维素经微生物降解后,可产生经济、丰富的生产原料,并且有望解决自然界不断产生的固体废物问题,于是纤维素酶得到了广泛的关注。 50年代,纤维素酶工作转向纤维素酶本身的性质、作用方式、培养条件、测定方法等研究。l958年,美国华盛顿大学Fry等人用酶水解非淀粉多糖,从那时起,纤维素酶的研究在世界许多国家迅速推广,特别在产纤维素酶的微生物选育、培养条件、纤维素酶的性质、纤维素酶的分离、提纯和协同作用方面的研究进展较快。60~70年代,Nisizawahe Woo等人对绿色木霉和黑曲霉的纤维素酶做了大量的研究,将纤维素酶分成不同组分,并进行了鉴定。70~80年代开始利用诱变等育种手段对产纤维素酶的微生物进行了改造,提高其产酶活性。80年代以后,人们开始利用遗传工程从分子生物学水平对纤维素酶生产菌株进行诱变育种,并对纤维素酶蛋白质的氨基酸序列及其分离纯化等方面进行了深入细致的研究。目前,对纤维素的酶法转化研究最多的是美国、丹麦、俄罗斯、日本和芬兰,并且获得了一些优良的纤维素酶生产菌,并以纤维素制糖为主要目标,分别建立了中试工厂。 2 纤维素酶的水解机制
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
开题报告 生物工程 海洋细菌thalassobacter stemotrophicu纤维素酶的产酶特 性研究 一、选题的背景与意义 纤维素是高等植物细胞壁的主要组成成分，并且是自然界中含量最丰富的多聚糖类物质，地球上每年光合作用可产生大于100 亿吨的植物干物质，其中一半以上是纤维素和半纤维素。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，属于糖苷水解酶，传统上被分为3 类组分：内切葡聚糖酶（endo-1,4-β-D-glucanase, EC 3.2.1.4）、外切葡聚糖酶（exo-l,4-β-D-glucanase，EC 3.2.1.91）、β- 葡萄糖苷酶（β-l,4-D -glucosidase，EC 3.2.1.21）[3]。这三种酶协同作用，分解纤维素产生寡糖和纤维二糖，最终水解产物为葡萄糖。纤维素酶在医药、日用化工、食品发酵、废水处理、工业洗涤、中草药提取、以及畜牧饲料等领域都有广泛的应用。以往纤维素分解菌的研究多集中在真菌，而对细菌的研究很少见诸报道。 纤维素酶在食品工业中的应用 （1）果实和蔬菜加工：用纤维素酶进行果蔬处理可使植物组织软化膨松, 能提高可消化性并改良口感，降低生产成本。 （2）油料作物加工：酶处理法代替有机溶剂法, 一方面可以提高油的产量和质量; 另一方面, 控制酶反应条件, 使生产加工在较温和的条件下进行, 可以避免剧烈条件对产品质量的影响，不仅能提高主产物的产量,还能减少副产物的生成和降低废物处理费用 （3）茶叶加工：将纤维素酶加入砖茶中,缩短渥堆时间, 减少有效成分的损失, 提高水浸出物和可溶性糖的含量, 改善砖茶的品质及发展香气 酒精生产：使用纤维素酶,可同时将淀粉和纤维素转化为糖, 原料利用率提高,再经酵母分解全部转化为酒精,发酵过滤性好, 发酵时间缩短, 出酒率提高3%～5%, 且酒体质量纯正, 淀粉和纤维素利用率高达90%, 还可降低醪液的黏度(降低2～4 倍)。利用纤维素酶进行酒精浓醪发酵, 前景也十分看好。 （4）啤酒生产：将纤维素酶应用于啤酒工业的麦芽生产中, 可增加麦粒溶解性, 加快发芽, 减少糖化液中β- 葡萄糖含量, 改进过滤性能
纤维素酶的研究概述 摘要：由于纤维素酶对地球上广泛存在的纤维素具有水解作用，已经被应用于越来越多的领域。纤维素酶是多酶体系，它由内切葡聚糖酶、外切葡聚糖纤维二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶三种组分组成，三种组分协同作用才能降解纤维素。不同菌种分泌的纤维素酶的三种组分比例不同，故其在发挥作用是的活性也有很大区别。因此，纤维素酶高产菌种的选育非常重要，主要手段有常规理化诱变、基因重组技术、基因定位突变技术、细胞融合技术。其在工业上主要采用液态发酵生产。 关键字：纤维素酶菌种选育液态发酵 1纤维素酶简介 纤维素酶是一种对纤维素大分子的水解具有特殊催化作用的活性蛋白质，它是一组酶的总称，不是单成分酶，而是由多个酶起协同作用的多酶体系。其外观为灰白色的无定形粉末或液体；最适作用温度为40℃~55℃；反应最适PH值为4.0~6.0；在40℃~70℃以下稳定存在；溶于水，几乎不溶于乙醇、乙醚和氯仿等有机溶剂；该酶催化效率高，比一般酶高106~107倍。 自1906年Seillere在蜗牛的消化液中发现纤维素酶至今已有一百余年了，现在纤维素酶已被广泛应用于食品、酿酒、饲料加工、纺织、洗衣、农业等多个领域[1]。食品方面，纤维素酶被应用于果实和蔬菜加工、油料作物加工、茶叶加工、酒精生产、啤酒生产、食醋酿造、酱油酿造等生产工艺。在饲料工业中，纤维素酶用来制备低纤维饲料、饲料酶制剂、水解植物纤维生产饲料酵母。在纺织工业中，纤维素酶被用于纤维改性，真丝脱胶，染整的退浆、精炼、整理加工等方面。纤维素酶还被用于解决“白色污染”问题。纤维素酶用于造纸工业，利用外切纤维素酶只从末端切断纤维素的作用原理，可以提高纸张的光洁度[2]。 纤维素酶在自然界分布极为广泛，昆虫、软体动物、高等植物、细菌、放线菌和真菌都能产生纤维素酶[3]。反刍动物的瘤胃以及猪大肠也有分解纤维素的细菌存在。纤维素酶的来源主要有三方面：植物、动物和微生物。纤维素酶虽然在植物中广泛存在，且在植物发育的某些阶段发挥着水解细胞壁的作用，如果实成熟、蒂柄脱落等，但从植物中提取纤维素酶比较困难，且含量不高。很多食木性的动物及食草动物之所以可以以植物为食物来源，主要是因为其体内存在内源性
纤维素酶 一、纤维素酶概述：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。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。纤维素酶在食品行业和环境行业均有广泛应用。在进行酒精发酵时，纤维素酶的添加可以增加原料的利用率，并对酒质有所提升。 纤维素酶在畜禽生产中的应用：常见的畜禽饲料如谷物、豆类、麦类及加工副产品等都含有大量的纤维素。除了反刍动物借助瘤胃微生物可以利用一部分外，其它动物如猪、鸡等单胃动物则不能利用纤维素。纤维素酶种类繁多，来源很广。不同来源的纤维素酶其结构和功能相差很大。由于真菌纤维素酶产量高、活性大，故在畜牧业和饲料工业中应用的纤维素酶主要是真菌纤维素酶。 二、公司产品纤维素酶产品用途及使用说明： 作为微生物饲料、肥料添加使用，主要功效如下： 微生物饲料： 1．补充动物体内同源酶的不足，促进动物消化吸收，提高饲料利用率。 2．摧毁植物细胞壁，促进营养吸收作用,促进动物生长，提高机体免疫功能。
3．消除抗营养因素，释放矿物元素和其他微量元素，促进动物健康生长。 4.产生有益代谢物,抑制和杀死有害菌,调节动物的消化系统微生态平衡。 产品配方：豆壳粉、草粉、微量元素、纤维素酶等。 产品使用量：80克—100克/吨（建议使用量） 质量指标：纤维素酶≥100000 u/g 保存方法：25℃以下阴凉干燥保存。 保质期：12个月。