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《纖維素酶的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、纖維素酶的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景摘要我國(guó)近年來(lái)在纖維素酶研究應(yīng)用領(lǐng)域取得了很大進(jìn)展。纖維素酶是一組能夠分解纖維索產(chǎn)生葡萄糖的酶的總稱，按照功能可以分為內(nèi)切葡糖聚酶，外切葡糖聚酶和B-葡聚糖昔酶。它在紡織，釀酒，食品與飼料行業(yè)的市場(chǎng)潛力是巨大，受到國(guó)內(nèi)外業(yè)內(nèi)人士的看重。本文綜述了纖維索酶的組成，結(jié)構(gòu)，分類，理化性質(zhì)與作用機(jī)理，闡明了生產(chǎn)纖維素酶的微生物種類，纖維素酶的發(fā)酵工藝及高效分解菌。介紹了纖維索酶的特性，重要意義，在各領(lǐng)域的應(yīng)用，并對(duì)其未來(lái)研究趨勢(shì)進(jìn)行了展望。關(guān)鍵字：纖維素酶研究應(yīng)用前言：因?yàn)橘Y源枯竭、能源短缺及壞境污染等問(wèn)題口益加劇，世界各國(guó)都在尋找開發(fā)新能源。纖維素類物質(zhì)是自
2、然界屮分布最廣泛、含量最豐富、生成量最高的有機(jī)化合物，也是自然界中數(shù)量最多的可再生類質(zhì)。但這些纖維素犬部分沒有被開發(fā)，造成巨大的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。近年來(lái)關(guān)于纖維素酶的基礎(chǔ)研究獲得了顯箸的進(jìn)展，主耍包括酶的組成部分和結(jié)構(gòu)、發(fā)生降解的機(jī)理、基兇的克隆和表達(dá)、嗨的發(fā)酵和生產(chǎn)、應(yīng)用等方面。由此可見生產(chǎn)纖維素IW對(duì)人類生存環(huán)境的改善和可持續(xù)發(fā)展有著舉足輕重的地位。1,纖維素酶的來(lái)源和分類纖維素酶的最主要來(lái)源是微生物，用其生產(chǎn)是最為有效和方便的。不同微生物合成的纖維素酶在組成上差異明顯。對(duì)纖維素的降解能力也不盡相同。細(xì)菌與放線菌生產(chǎn)的纖維素酶產(chǎn)量均不高，在工業(yè)上很少應(yīng)用。而真菌具有產(chǎn)酶的諸
3、多優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)酶能力強(qiáng)，產(chǎn)生的纖維素酶為胞外酶，便于酶的分離和提取，且產(chǎn)生纖維素酶的酶系結(jié)構(gòu)較為合理；酶Z間有強(qiáng)烈的協(xié)同作用，降解纖維素的效率高。纖維素酶是一類能夠把纖維素降解為低聚葡萄糖、纖維二糖和葡萄糖的水解酶。根據(jù)纖維素酶的結(jié)構(gòu)不同，可把纖維素酶分為兩類：纖維素酶復(fù)合體和非復(fù)合體纖維素酶。纖維素酶復(fù)合體是一種超分子結(jié)構(gòu)的多酶蛋白復(fù)合體，由多個(gè)亞基構(gòu)成。由四個(gè)部分構(gòu)成：腳手架蛋白、凝集蛋口和錨定蛋口結(jié)合體、底物結(jié)合區(qū)域和酶亞基。非復(fù)合體纖維素酶主要由好氧的絲狀真菌產(chǎn)生，如子囊菌綱和擔(dān)子菌綱等的一些種屈。它是由不同的三種酶所構(gòu)成的混合物，即內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡苜糖酶和B—葡萄糖昔酶
4、。2,纖維素酶的組成與結(jié)構(gòu)因?yàn)榉N類和來(lái)源的不同，纖維素酶的結(jié)構(gòu)存在較大差異，但是通常均具有2個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)域和1個(gè)連接橋。纖維素分子是由葡萄糖分子通過(guò)B.1,4-糖昔鍵連接而成的鏈狀高分了聚合物，基本重復(fù)單位是纖維二糖。纖維素鏈中每個(gè)殘基相對(duì)于前一個(gè)殘基翻轉(zhuǎn)。使鏈處于完全伸展的構(gòu)象，相鄰、平行的仲展鏈在殘基平面的水平向通過(guò)鏈內(nèi)和鏈間氫鍵形成片層結(jié)構(gòu)，片層Z間通過(guò)氫鍵和范德華力維系。天然纖維素由排列整齊而規(guī)則的結(jié)晶區(qū)和相對(duì)不規(guī)則、松散的無(wú)定形區(qū)構(gòu)成，其結(jié)晶度一般在30%?80%Z間。在植物細(xì)胞壁中，纖維素分了聚集成致密的纖維絲，包埋在半纖維素和木質(zhì)素形成的保護(hù)層里，形成復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)
5、。1,纖維素酶的理化性質(zhì)纖維素酶具有其他所有酶類共有的特征。它們的活性會(huì)因受到溫度、pH、激活劑、抑制劑、底物及產(chǎn)物濃度等因素的影響而變化。維素酶屬于一種復(fù)雜的酶系，來(lái)源不同，其相對(duì)分子質(zhì)量也不盡相同。葡萄糖內(nèi)切型酶的和對(duì)分了量為23—146kDa。。葡萄糖外切型酶的和對(duì)分了量為38?118kDao在大多數(shù)情況下，纖維素酶的最適溫度為45-65°C,纖維素酶在溫度過(guò)高的情況易失去活性。纖維素酶受酸堿度的影響較大，pH過(guò)小或過(guò)大都可導(dǎo)致酶蛋白變性而失活。只有在最適pH條件下，纖維素酶、底物以及輔酶處在解離狀態(tài),它們Z間相互結(jié)合，且發(fā)生催化作用，其反應(yīng)速度才達(dá)到最快。不同的纖維素酶的
6、最適反應(yīng)pH也不同。某些物質(zhì)對(duì)纖維素酶發(fā)揮激活作用，而另一些物質(zhì)起著抑制作用。有研究表明，Nd3+對(duì)纖維素酶的激活作用最顯著。2,纖維素酶的作用機(jī)理纖維索酶是一類能夠?qū)⒗w維索降解成葡萄糖的多組分酶系的總稱，它們之間是協(xié)同作用，把纖維素分解成寡糖和纖維二糖，最后水解為葡萄糖。纖維素酶對(duì)底物分子的吸附和對(duì)纖維索進(jìn)行降解時(shí)，必須先完成對(duì)底物分子的吸附作用。纖維素酶的吸附不但與自身性質(zhì)有關(guān)，還與底物密切相關(guān)。廿前，纖維索酶的吸附機(jī)制總體并不十分清憩，仍需進(jìn)一步研究。然纖維索的微生物降解理論中天然纖維素的微生物降解機(jī)理被普遍接受的理論主要有三種：協(xié)同理論，原初反應(yīng)假說(shuō)和碎片理論。都是其中以
7、協(xié)同理論最為廣泛接受。首先內(nèi)切酶切割纖維素鏈?zhǔn)贡┞冻瞿┒?，然后外切酶連續(xù)切割下纖維二糖單位，再B—葡萄糖昔酶通過(guò)水解纖維二糖或纖維糊精，完成協(xié)同反應(yīng)整個(gè)過(guò)程。3,纖維素酶的應(yīng)用3.1,在食品加工中的應(yīng)用在進(jìn)行酒精發(fā)酵時(shí)添加纖維素酶可明顯酒精及白酒生產(chǎn)中的原料利用率，使溶液的黏度降低，發(fā)酵吋間縮短，而且雜醇油含量低，酒的口感醇香。纖維素酶應(yīng)用于啤酒工業(yè)的麥芽生產(chǎn)中能增加麥粒溶解性，加快發(fā)芽，改良過(guò)濾性能。纖維素酶用于固態(tài)無(wú)鹽醬油發(fā)酵，可以將包裹蛋口質(zhì)的纖維素分解，使蛋白質(zhì)呈現(xiàn)裸露狀
