纖維素酶研究綜述

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1、萬方數(shù)據(jù)14湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)HuBEIAGRICu刪RALSCIENCESNo．3，2004文章編號：0439—8114(2004)03一0014—05纖維素酶研究綜述王巧蘭∽，郭剛3，林范學(xué)4(1。軍事經(jīng)濟學(xué)院軍需系，湖北武漢430035；2．華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北武漢430070；3．華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢430070；4．濟寧師范專科學(xué)校生物系，山東濟寧272125)摘要：綜述了分解纖維的重要意義、纖維素酶底物及其復(fù)雜結(jié)構(gòu)、纖維素酶作用機理、酶的分類、產(chǎn)酶生物種屬的多樣性。并對纖維素酶研究進行了展望。關(guān)鍵詞：纖維素；纖維素酶；纖維素分解茵；作用機理中圖分

2、類號：Q539．．3文獻標(biāo)識碼：A自從1906年在蝸牛消化道發(fā)現(xiàn)纖維素酶以來【l】，纖維素的微生物降解問題就得到了足夠的關(guān)注。1954年開始，美軍Natick實驗室就已研究了軍用纖維素材料微生物降解的防護問題，后來發(fā)現(xiàn)纖維素經(jīng)微生物降解后，可產(chǎn)生經(jīng)濟、豐富的生產(chǎn)原料，且有望解決自然界不斷產(chǎn)生的固體廢物問題，于是纖維素酶得到了廣泛的關(guān)注。纖維索占植物干重的35％一50％【2l，它是地球上分布最廣、含量最豐富的碳水化合物。對人類而言，它同時又是自然界中數(shù)量最大的可再生性物質(zhì)[3】，它的降解是自然界碳素循環(huán)的中心環(huán)節(jié)。纖維素的利用與轉(zhuǎn)化對于解決目前世界能源危機、糧食短缺、環(huán)境污染等問題具

3、有十分重要的意義[4】。纖維紊酶的作用機制至今尚不完全清楚，纖維素酶產(chǎn)生菌的產(chǎn)酶能力低下且所產(chǎn)生的酶的組分不全或不平衡，是這一領(lǐng)域的研究與實際應(yīng)用還有一定距離的主要原因。收稿日期：2004一02_20作者簡介：王巧蘭(1965一)，女，湖北仙桃人，副教授，在讀博士生纖維素酶在食品、釀造行業(yè)、農(nóng)副產(chǎn)品深加工、飼料、醫(yī)藥、環(huán)境保護和化工等領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景和應(yīng)用潛力。1纖維素酶底物及其復(fù)雜結(jié)構(gòu)1．1纖維素的分子結(jié)構(gòu)及大小纖維素分子是D一葡萄糖以p一1，4一糖苷鍵相聯(lián)結(jié)而構(gòu)成的具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的結(jié)晶分子。纖維素分子的聚合度變化很大，一般為8000一10Ooo個葡萄糖殘基[5】。這種結(jié)

4、晶分子先由基本單元構(gòu)成直鏈狀的分子，大分子經(jīng)折疊形成具有高結(jié)晶度的纖維素基本單位，再由這種基本單位集中構(gòu)成微小的結(jié)構(gòu)單位，最后由很多微小的結(jié)構(gòu)單位構(gòu)成自然界千差萬別、不同類型、不同長度、不同大小的纖維素。這種纖維素巨分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)存在很多種結(jié)晶變體，迄今為止，已發(fā)現(xiàn)固態(tài)纖維存在著五種結(jié)晶變體，即天然纖維素(纖維素I)、人造纖維素II、III、·+一+-+—+*+-+-+-+-—卜-+-+—+-+*+-+-+·+-—+一-+-十-+一+-+”+-+-+·+-—卜-—卜-’■。-+-1‘卜-+-+-+一。‘●。-—卜-—卜*—卜。‘’卜。?！?’。+-’‘卜-’’卜-+·3．4充分發(fā)

5、揮自然村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等基層組織的地緣優(yōu)勢關(guān)章程進行企業(yè)化管理，重新組建新型的合作經(jīng)我國現(xiàn)有2862個縣級行政區(qū)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)44741個；平均每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)有16．5個村，5322戶家庭，20611人。自然村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)本來就是一個很好的“合作組織”，每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)都擁有農(nóng)資供銷社、信用合作社等具有合作性質(zhì)的組織，但大多名存實亡，失去了合作的意義，當(dāng)前要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進行大力改造，加強供銷社、信吊合作社的合作功能?；蛘甙凑宅F(xiàn)代管理制度，參照現(xiàn)代企業(yè)制度的有濟組織。在合作經(jīng)濟組織的發(fā)展過程中要注意質(zhì)的提高，不必追求量的多少，事實上國外的合作社都是超大型公司。因此我國在發(fā)展農(nóng)業(yè)合作經(jīng)濟組織時要從提高農(nóng)民的組織化著手，

6、以提高我國農(nóng)業(yè)的競爭力為出發(fā)點，合作組織之間也要注意縱向和橫向的聯(lián)合，跨地區(qū)、在全國范圍內(nèi)建立合作組織也是十分必要的。萬方數(shù)據(jù)湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)HUBElAGRICULl’URALSCIENCESNo．3，200415Ⅳ和纖維素V，這五種結(jié)晶變體各有不同的晶胞結(jié)構(gòu)[田。經(jīng)研究，天然的纖維素由排列整齊而規(guī)則的結(jié)晶區(qū)和相對不規(guī)則、松散的無定形區(qū)組成。纖維素鏈之間存在著氫鍵，通過氫鍵的締合作用，形成纖維束，分子密度大的區(qū)域，成平行排列，形成結(jié)晶區(qū)；分子密度小的區(qū)域，分子間隙小，定向差，形成無定形區(qū)[7】。在自然界，纖維素分子一般均包埋或嵌合在半纖維素、木質(zhì)素里，三者以復(fù)合體形式存在，并且木質(zhì)素

7、包圍著纖維素且和半纖維素有著共價關(guān)系，共同形成較復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[引。1．2自然界一些天然底物或纖維素資源一般研究中常用的纖維素酶底物有：纖維素粉CFll、水楊苷、結(jié)晶纖維素或微晶纖維素(Avicel)、羧甲基纖維素(CM一纖維素)及其鈉鹽(CMC—Na)、羥乙基纖維素、對一硝基酚一B一葡萄糖苷、無定型纖維素、纖維四糖、硫酸纖維素、磷酸膨潤纖維素、纖維糊精和脫脂棉等。自然界一些天然底物或纖維素資源：木漿(纖維素93．8％)、糠醛渣、木屑、青干草粉、稻草(蔗渣、麥稈、稻殼