@纤维素酶的主要酶学性质的研究

纤维素酶的主要酶学性质的研究
张瑞萍;方云
【期刊名称】《纺织学报》
【年(卷),期】2003(024)001
【摘要】用DNS为显色剂,以滤纸和CMC为底物,测定纤维素酶A的滤纸酶活和CMC酶活(FPA和CMCA),探讨纤维素酶A的主要酶学性质.结果表明:FPA和CMCA的最适温度范围为50℃～60℃和50℃～70℃;最适pH为5.0和4.6～5.0.【总页数】2页(P59-60)
【作者】张瑞萍;方云
【作者单位】南通工学院化工系,南通,226007;无锡轻工大学化工系
【正文语种】中文
【中图分类】TS101.921
【相关文献】
1.白耙齿菌F036液态发酵产纤维素酶条件优化及纤维素酶酶学性质初步研究 [J], 肖瑶;杨建远;张炳火;王萍兰;杨云仙;查代明
2.同步分泌高效纤维素酶和木聚糖酶菌株YB的鉴定及其酶学性质研究 [J], 杨彬; 李小波; 周林; 区佩渝; 金小宝
3.白酒酒糟中产纤维素酶细菌的分离筛选和酶学性质研究 [J], 宋丽丽; 闻格; 霍姗浩; 胡晓龙; 杨旭; 张志平
4.产碱性纤维素酶菌株WS-135的筛选及酶学性质研究 [J], 钱娟娟;王克芬;刘胜利;王帅;王兴吉;刘文龙
5.纤维素酶高产菌筛选鉴定及酶学性质初步研究 [J], 李明华;孟秀梅;王成龙
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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。

一株产纤维素酶细菌的分离鉴定及其酶学特性研究邓先余;邹谋勇;黄志坚;易俗【摘要】Using CMC plat screening and Congo red dying methods, a strain of cellulase-producing bacterium named CXB001 was isolated from the soil around rotten root of Hibiscus mutabili on the campus of Hunan University of Science and Technology. Physical and chemical test and molecular phylogenetic a-nalysis based on 16S rDNA sequences showed that the strain was Bacillus velezensis. Biological charateris-tics revealed that the optimal growth temperature is 37℃ , and the gr owth temperature ranges from 10℃ to 50℃ , while the growth pH ranges from 5.0 to 11.0. The culture conditions at pH 6.0-9.0, 34 ~ 40 ℃ and 1.5% ~3. 5% NaCl are the most suitable for enzyme production. The optimal temperature for CXB001 to produce cellulase is 50℃ , while the optimal reaction pH is 5. 0, and the strain has nice enzyme stability in 20℃, pH 5. 0 ~7.0. Further experiments revealed that Co2+ could stimulate the cellulase, while Mg2+ and Fe2+ inhibit the enzyme reaction.%采用CMC平板筛选和刚果红染色等方法,从湖南科技大学校园腐烂木芙蓉根部土壤中分离1株产纤维素酶菌株CXB001,经生理生化测试、16SrDNA分子进化树分析,鉴定菌株为Bacillus velezensis.对该菌株的生物特性研究表明,其最适生长温度为37℃,在10～50 ℃,pH5.0 ～11.0中能生长,在pH 6.0～9.0,34～40℃,1.5％～3.5％ NaC1的培养条件下,最适产酶.CXB001所产纤维素酶最适反应温度为50℃,最适反应pH为5.0；在20℃、pH 5.0～7.0具有较好的稳定性.Co2+对纤维素酶具有激活作用,Mg2+,Fe2+对纤维素酶具有抑制作用.【期刊名称】《中山大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(051)005【总页数】7页(P93-99)【关键词】纤维素酶;Bacillus velezensis;16S rDNA;酶学特性【作者】邓先余;邹谋勇;黄志坚;易俗【作者单位】湖南科技大学生命科学学院,湖南湘潭411201;湖南科技大学生命科学学院,湖南湘潭411201;中山大学生命科学学院,广东广州510275;湖南科技大学生命科学学院,湖南湘潭411201;中山大学生命科学学院,广东广州510275【正文语种】中文【中图分类】Q936纤维素是地球上光合作用产量最高的多糖，它是由葡萄糖以β-1,4糖苷键连接而成的线状大分子物质[1-2]。

酶工程课程论文纤维素酶的理论研究和应用进展学院：创新实验学院班级：生物技术基地132班姓名：黎春江学号：2013015452纤维素酶的理论研究和应用进展[摘要]纤维素酶是一类能够水解纤维素而生成葡萄糖的多组分酶的总称。

传统上将其分为3类：外切β-葡聚糖酶、内切β-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。

本文总结了纤维素酶近年来的主要进展与研究趋势，包括酶的作用机理、生产方法、分离纯化方法、固定化方法等理论研究进展及其应用进展和展望。

[关键词]纤维素酶生产工艺分离纯化固定化畜牧生产酿酒工业1引言：纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，不溶于水及一般有机溶剂，是植物细胞壁的主要成分，是地球上极为丰富、可再生的生物质资源。

它占植物干重的35%~50%，是地球上分布最广、含量最丰富的碳水化合物，它的降解是自然界碳素循环的中心环节。

纤维素酶（β-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶）是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称，它不是单体酶，而是起协同作用的多组分酶系，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。

它们协同作用，作用于纤维素以及从纤维素衍生出来的产物，将其分解纤维素产生寡糖和纤维二糖，最终水解为葡萄糖。

纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中。

细菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。

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。

2 纤维素酶的作用机理纤维素酶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），外切葡聚糖酶（1,4-β-D-glucan cellobilhydrolase或exo-1,4-β-D-glucannase，EC.3.2.1.91），和β-葡聚糖苷酶（β-1,4-glucosidase，EC.3.2.1.21）。

产碱性纤维素酶菌株的筛选及酶学性质研究摘要：从采集的造纸厂土样中，筛选出ｌ株产碱性纤维素酶酶活力较高的菌株Ｈ－１，经鉴定，该菌株为革兰氏阳性芽孢杆菌属。

发酵产酶条件和酶学性质研究表明Ｈ－１菌株的适宜发酵条件为：接种量为６％，ｐＨ９．０，温度为３７℃，此条件下的酶活力可达８．６９Ｕ／ｍＬ，是初始酶活力（２．９３Ｕ／ｍＬ）的３倍。

该酶最适反应温度为４０℃，最适反应ｐＨ９．０。

在２５～５５℃，ｐＨ７．０～１１．０仍能保持６０％以上的酶活力，能较好地满足日常洗涤的环境要求。

关键词：碱性纤维素酶（ＣＭＣ酶）；菌株筛选；发酵条件；酶学性质ＳｃｒｅｅｎｉｎｇｏｆＡｌｋａｌｉｎｅ－ＣｅｌｌｕｌｏｓｅＰｒｏｄｕｃｉｎｇＳｔｒａｉｎａｎｄＳｔｕｄｙｏｎＩｔｓＥｎｚｙｍａｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｒｏｍｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓｃｏｌｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍｐａｐｅｒｍｉｌｌｓ，ｏｎｅｓｔｒａｉｎｃａｌｌｅｄＨ－１ｃａｐａｂｌｅｏｆｄｅｇｒａｄｉｎｇｃｅｌｌｕｌｏｓｅｗａｓｓｃｒｅｅｎｅｄａｎｄｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄａｓＧｒａｍ－ｐｏｓｉｔｉｖｅＢａｃｉｌｌｕｓ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｅｎｚｙｍｅ－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ，ｉｎｏｃｕｌｕｍａｍｏｕｎｔ６％，ｐＨ９．０，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ３７℃．Ｔｈｅｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙｗａｓｕｐｔｏ８．６９Ｕ／ｍＬ，ｗｈｉｃｈｗａｓ３ｔｉｍｅｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ（２．９３Ｕ／ｍＬ）．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｅｎｚｙｍａｔｉｃｒｅａｃｔｉｏｎｗｅｒｅａｂｏｕｔ４０℃ａｎｄｐＨ９．０．Ｔｈｅｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙｃｏｕｌｄｂｅｍａｉｎｔａｉｎｅｄａｂｏｖｅ６０％ａｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ２５～５５℃ａｎｄｐＨ７．０～１１．０，which ｍｅｅｔｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｄａｉｌｙｗａｓｈｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：aｌｋａｌｉｎｅ－ｃｅｌｌｕｌｏｓｅenzyme（ＣＭＣｅｎｚｙｍｅ）；strain sｃｒｅｅｎｉｎｇ；ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｅｎｚｙｍｅ纤维素酶的研究一般都以有效利用纤维素资源为主，酶作用的ｐＨ多为酸性，当添加到洗涤剂中，由于所处环境为碱性而失去活力，不能发挥作用［１］。

纤维素酶研究概述摘要纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中。

细菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。

产生纤维素酶的菌种容易退化，导致产酶能力降低。

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。

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。

关键词：纤维素酶，研究方向，作用机理引言纤维素是自然界中分布最为广泛的生物资源，我国每年产生的纤维素资源总量超过15亿吨。

但是，由于降解工艺的不成熟，成本过高等问题的存在，限制了纤维素的应用。

随着科学技术的发展，可再生能源的应用成为了研究热点。

纤维素作为自然界中数量最为庞大的可再生资源将会成为能源、化工领域的重要材料。

同时，纤维素资源的有效利用对于解决世界能源危机，粮食短缺和环境污染等问题有着重要意义[1]。

而在这一过程中纤维素酶就要扮演最为重要的那一个角色。

纤维素酶的发展纤维素酶的基础研究是从五十年代开始的.五十年代初,选育与培养产生纤维素酶的微生物方法,特别是纤维素酶分析方法不够完善,而且研究目的也只是消极地为了防止微生物腐蚀木材和纸张制品.进入六十年代后,微生物选育与培养以及纤维素酶分析技术有了迅速的进步。

在最初的几年间论文数量呈倍数增长，更不用说现在了。

近年来有关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都取得显著进展。

到目前为止,登记在Swiss2Protein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,以及纤维素酶在纺织、能源等方面的应用都取得较大进展[2]。

纤维素酶的研究及应用摘要：我国纤维素酶的应用研究近年来取得了很大进展。

本文阐述了纤维素酶的发展，菌种选育，酶的结构，反应机制以及在生活中的应用。

关键词：绿色化催化域结合区 C1-Cx假说一、纤维素酶的发展资源和环境问题是人类在21世纪面临的最主要的挑战。

生物质资源是可再生性资源，地球上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。

目前这部分资源尚未得到充分的开发利用。

随着世界人口迅速增长、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”，具有极其重要的意义和光明的发展前景。

纤维素酶的研究，自从1904年在蜗牛消化液中被发现，至今已经历三个发展阶段。

第一阶段是80年代以前，主要工作是利用生物化学的方法对纤维素酶进行分离纯化。

但由于纤维素酶来源广泛、组分复杂、纯化甚为困难，故进展缓慢。

第二阶段是1980年至1988年，主要工作是利用基因工程的方法对纤维素酶的基因进行克隆和一级结构的测定。

Trichoderma reesei的内切酶（EGⅠ、EGⅢ）和外切酶（CBHⅠ、CBHⅡ）、Cellulomonas fimi的内切酶（CenA、CenB、CenC、CenD）和外切酶（CbhA、CbhB、Cex）、Clostridium thermocellum的内切酶（CelA、CelB、CelC、CelD）的基因已被克隆和测序，并在大肠杆菌，酵母菌等中得到表达。

第三阶段是1988年至今，主要工作是利用结构生物学及蛋白质工程的方法对纤维素酶分子的结构和功能进行研究，包括纤维素酶结构域的拆分、解析、功能性氨基酸的确定、水解的双置换机制的确立，分子折叠和催化机制关系的探讨。

二、纤维素酶菌种选育纤维素分解菌的筛选方法主要有纤维素选择培养基法、滤纸底物和纤维素天青培养基法、半固体纤维素天青试管法、《P-N》法和纤维素刚果红培养基法等。

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。

纤维素与纤维素酶性质的初步研究纤维素是地球上取之不尽的生物能源，纤维素酶是用于水解纤维素的一类酶[1]，可将纤维素水解为葡萄糖，继而进一步发酵成乙醇等化工原料，在医药、化工、食品等行业具有实际的用途。

标签：纤维素纤维素酶酶复合物酶活一、纤维素1.纤维素组成和结构纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖。

是植物细胞壁的主要成分，且不溶于水及一般有机溶剂，是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界含碳量的50%以上。

其分子是由100-200条螺旋长链通过氢键结合而形成的纤维束，由于氢键的存在使纤维素水解变得困难。

在纤维素中，分子排列整齐，定向良好，密度大的部分形成纤维素的结晶区，相反排列不整齐，定向差，密度小的部分形成纤维素的无定形区。

纤维素的非结晶性区容易被酶水解，结晶程度高的纤维素难被酶解。

2.纤维素性质纤维素大分子的基环是D-葡萄糖以β-1，4糖苷键组成的大分子多糖，分子量约50000～2500000，相当于300～15000个葡萄糖基脱水葡萄糖[2]，其分子式为：（C6H10O5）n，其化学组成含碳44.44%、氢6.17%、氧49.39%。

纤维素不溶于水及乙醇、乙醚等有机溶剂，能溶于铜氨溶液和铜乙二胺溶液等。

纤维素加热到约150℃时不发生显著变化，超过此温度会由于脱水而逐渐焦化。

3.纤维素作用纤维素是地球上最古老丰富的天然高分子，是取之不尽用之不竭的可再生资源。

早在160多年前，纤维素就是高分子化学的主要研究对象。

全世界用于纺织造纸的纤维素，每年达800万吨。

此外，经分离纯化的纤维素可以制造人造丝以及硝酸酯、醋酸酯等酯类衍生物;也可制成甲基纤维素、聚阴离子纤维素等醚类衍生物，用于食品、化工、农业及医药等方面。

二、纤维素酶1.概述纤维素酶是酶的一种，在分解纤维素时起生物催化作用。

广泛存在于自然界的生物体中，细菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。

真菌一般用来生产纤维素酶，其中比较典型的有曲霉属、青霉属和木酶属纤维素酶种类繁多，来源很广。