纖維素酶的發(fā)展與應(yīng)用

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1、纖維素酶的發(fā)展與應(yīng)用季月月16班12720328摘要:纖維素酶作為一種重要的酶產(chǎn)品，它是一種復(fù)合酶，主要由外切β-葡聚糖酶，內(nèi)切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等組成。目前纖維素酶已被廣泛應(yīng)用于飼料、酒精等領(lǐng)域，因此被國(guó)內(nèi)外業(yè)內(nèi)人士看好。它將是繼糖化酶、淀粉酶和蛋白酶之后的第四大工業(yè)酶種，發(fā)展前景非常廣闊1。關(guān)鍵字:纖維素酶；機(jī)理；結(jié)構(gòu)變化；飼料；釀造業(yè)；水產(chǎn)業(yè)1纖維素簡(jiǎn)介纖維素酶（cellulase)是指能降解纖維素的一類(lèi)酶的總稱(chēng)，在分解纖維素時(shí)起生物催化作用，它是可以將纖維素分解成單糖或多糖的蛋白質(zhì)或RNA,纖維素酶廣泛存在于自然界的生物體中，細(xì)菌、真菌

2、、動(dòng)物體內(nèi)等都可以產(chǎn)生纖維素酶。一般用于生產(chǎn)的纖維素酶來(lái)自于真菌，比較典型的有木酶屬(trichoderma)、曲霉屬（Aspergillus）和青霉屬(Penicillium）1。它不是單種酶，而是其協(xié)同作用的多種酶份體系，按照微生物對(duì)纖維素酶的分泌性和所產(chǎn)纖維素酶系活性間關(guān)系可分為：一、對(duì)天然木質(zhì)纖維素分解較弱，但可大量合成可分泌到胞外的纖維素酶，如木霉等的纖維素酶系；二、對(duì)木質(zhì)纖維素分解力強(qiáng)，但分泌到胞外的纖維素酶活力較低，如擔(dān)子菌纖維素酶系；三、對(duì)木質(zhì)纖維素分解能力強(qiáng)，但其纖維素酶基本不分泌到胞外，而是存在于細(xì)胞壁上，如細(xì)菌的纖維素酶系。一個(gè)完整

3、的酶系，通常由作用方式不同而能相互協(xié)同催化水解纖維素的3類(lèi)酶組成，即內(nèi)切葡聚糖苷酶（C1）、外切葡聚糖苷酶（Cx)、β-葡萄糖苷酶2。目前，大規(guī)模用于工業(yè)生產(chǎn)纖維素酶的菌株主要包括康寧木霉，綠色木霉，里氏木霉和黑曲霉。也有學(xué)者開(kāi)始研究低溫纖維素酶，由于其在再燃穩(wěn)定性有較高的酶活和催化效率，可大大縮短處理時(shí)間和費(fèi)用，因此在工業(yè)上具有廣闊的發(fā)展前景。72纖維素酶的作用機(jī)理纖維素酶酶使纖維素轉(zhuǎn)化為葡萄糖的過(guò)程仍不清楚，但普遍認(rèn)為是各組分協(xié)同作用的結(jié)果，但各組分是如何作用的，許多學(xué)者提出了不同的觀點(diǎn)，但最后得到普遍接受的降解機(jī)制是協(xié)同作用模型：在講解過(guò)程中，首先

4、由葡聚糖內(nèi)切酶C1作用于微纖維的非結(jié)晶區(qū)，使其露出很多末端供外切酶的作用，纖維二糖水解酶從非還原末端依次分解，產(chǎn)生纖維二糖，然后，部分降解的纖維素由內(nèi)切酶和外切酶協(xié)同作用，分解生成纖維二糖，三糖等低聚糖，最后由β-葡萄糖苷酶分解為葡萄糖3。3纖維素酶的性質(zhì)43.1纖維素酶的最適pH纖維素酶系中，不同的pH條件下，纖維素水解效率明顯不同。大多數(shù)酶作用于底物的最適pH為4.0一6.0;pH穩(wěn)定范圍大多在4.0-9.0。另外，最適PH與反應(yīng)溫度有關(guān)，如擬康氏木霉姚一78的纖維素酶CMC糖化力，30℃時(shí)最適pH為5.0,40℃時(shí)為4.8,50℃時(shí)為4.4,60一

5、75℃時(shí)為4.0一4.40。3.2纖維素酶的最適溫度大多數(shù)纖維素酶都具有較高的穩(wěn)定性，一般最適溫度為40一650C,溫度穩(wěn)定范圍為50-700C。但各組分酶的熱穩(wěn)定性也有差異，并受到pH的影響。擬康氏木霉姚一78纖維素酶的CMC糖化力在pH2.0或pH7.0時(shí)，若溫度在40℃以上，便開(kāi)始降低;在pH3.0或pH6.0時(shí)，溫度在50℃以上，活力開(kāi)始降低;而在較適宜的pH4.0.一5.0時(shí)，溫度60℃以上，酶活力才開(kāi)始降低。3.3纖維素酶的最佳水解時(shí)間5要注意的是纖維素酶水解得得最佳時(shí)間一般為48小時(shí)，其中開(kāi)始的6小時(shí)水解效率較高，48小時(shí)后，效率基本不再提

6、高反而有降低的趨勢(shì)，誰(shuí)接的時(shí)間與效率關(guān)系與結(jié)構(gòu)的變化有一定的關(guān)系。3.4纖維素酶的抑制劑與激活劑纖維素酶可由酶促反應(yīng)的產(chǎn)物和類(lèi)似底物的某些物質(zhì)引起競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，常見(jiàn)的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑有纖維二糖、葡萄糖和甲基纖維素;植物體內(nèi)的某些酚、單寧和花色素是天然的抑制劑;鹵素化合物、重金屬、去垢劑和染料等也能使其失活。但是,在酶作用條件改變后，一些物質(zhì)可在抑制劑和活化劑之間轉(zhuǎn)換。如纖維二糖在大多數(shù)情況下是抑制劑，但在作用于CMC時(shí)，有7種纖維素酶被纖維二糖活化。但是，由不同的生產(chǎn)菌種所產(chǎn)的纖維素酶在分子量、最適溫度、最適pH等各方面都有所不同，甚至相差很大，而且纖維素酶

7、各組分大多數(shù)是糖蛋白，含糖比例很不相同,糖與蛋白的結(jié)合方式也不同。4纖維素酶在食品工業(yè)中應(yīng)用8-204.1水果蔬菜加工在果蔬加工中，為了使組織軟化膨潤(rùn)，一般采用蒸煮，酸堿處理等，但這通常會(huì)使植物中維生素和香味消失。利用纖維素酶處理可以避免上述缺點(diǎn)，而且能使植物組織軟化蓬松，更能改善產(chǎn)品的適口性，提高消化率。在壓榨果汁時(shí)出汁率會(huì)提高5%左右，而且壓榨時(shí)間大大縮短，這對(duì)于節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率有著很大的意義。4.2油料作物加工纖維素酶在油料加工中其非常重要的作用，傳統(tǒng)的油料加工采用壓榨，浸提等方法，產(chǎn)品質(zhì)量低，生產(chǎn)成本高，同時(shí)不可避免有機(jī)溶劑的殘留。用纖

8、維素酶法代替有機(jī)溶劑浸提法，不僅提高了油品的產(chǎn)量和質(zhì)量，而且通過(guò)酶法控制加工過(guò)程