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1、纖維素酶在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用及研究進(jìn)展作者：劉海洲肖強張媛媛劉均洪??時間：2009-02-0211:04:20??來源:??生物技術(shù)世界??瀏覽次數(shù)?954次??瀏覽評論纖維素酶廣泛存在于自然界的生物體中，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。我國纖維素酶的生產(chǎn)及應(yīng)用研究近年來取得了很大進(jìn)展。本文對纖維素酶在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用及研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。?纖維素是地球上最豐富的可再生的生物質(zhì)資源，它占植物干重的35%～50%，是地球上分布最廣、含量最豐富的碳水化合物，它的降解是自然界碳素循環(huán)的中
2、心環(huán)節(jié)。自從1906年在蝸牛消化道發(fā)現(xiàn)纖維素酶以來，纖維素的微生物降解問題就得到了足夠的關(guān)注[2]。纖維素被徹底分解而又無污染的一條有效途徑，便是利用纖維素酶的水解作用。自從纖維素酶被人類認(rèn)識和利用以來，它在許多行業(yè)都發(fā)揮著重要的作用。目前，利用纖維素酶水解纖維素，可以廣泛應(yīng)用于食品、飼料、釀造、化工、紡織和環(huán)境保護等領(lǐng)域。應(yīng)用一：果蔬加工植物性農(nóng)林產(chǎn)品和副產(chǎn)品是食品工業(yè)的主要原料。而在食品加工過程中利用的主要是植物細(xì)胞的內(nèi)含物，蛋白質(zhì)、淀粉、油脂、芳香油、可活性生物堿、色素等。這些天然成分被植物細(xì)胞包裹或與細(xì)胞壁緊密相連。植物細(xì)胞壁的主要成分是纖
3、維素、半纖維素和果膠等。用纖維素酶作適當(dāng)處理可使細(xì)胞壁發(fā)生不同程度的改變，如軟化、膨脹和崩潰等。從而可改變細(xì)胞壁的通透性，提高細(xì)胞內(nèi)含物的提取率，同時可簡化食品加工工藝，改善食品的品質(zhì)[4]。例如，用纖維素酶處理可促進(jìn)大豆脫皮，增加從大豆或豆餅中提取水溶性蛋白質(zhì)的得率；利用纖維素酶對纖維素類物質(zhì)的降解，可促進(jìn)果汁的提取與澄清，能提高可溶性固形物的含量，并可將果皮渣綜合利用。目前已成功的將柑橘皮渣酶解制取全果飲料，其中的粗纖維有50%降解為短鏈低聚糖，即全果飲料中的膳食纖維，具有一定的保健功能。在制備脫水蔬菜如胡蘿卜、土豆等時，經(jīng)適當(dāng)纖維素酶處理后再
4、干燥脫水，可改進(jìn)脫水蔬菜的燒煮性和復(fù)原性。也可用于從豆渣中回收蛋白質(zhì)或油脂。應(yīng)用二：茶葉的加工速溶茶飲用方便，無不溶渣滓，可以同其他飲料調(diào)用，深受國際市場歡迎。我國茶葉產(chǎn)量大，制備速溶茶意義重大。茶葉主要由4種有效成分組成，即由氨基酸、糖類及其兩者形成的香味成分；由咖啡因、皂角形成的苦味成分；由單寧形成的澀味成分以及微量的造香成分。這些成分被以纖維素為主體的細(xì)胞壁包圍在細(xì)胞內(nèi)，而這些細(xì)胞又通過果膠原聯(lián)結(jié)成茶葉[6]。因此，用纖維素酶及其它細(xì)胞壁裂解酶來抽提茶葉，然后將抽提液濃縮干燥即得可溶性茶。與熱法浸提相比，該低溫酶法抽提既可提高收率，又可保持茶
5、葉原有的色、香、味。目前，國內(nèi)在這方面進(jìn)行了大量研究與開發(fā)[7]。應(yīng)用三：在釀酒中的應(yīng)用白酒釀造所用的原料中，纖維成分較多，尤其是采用固體發(fā)酵工藝生產(chǎn)的白酒，其原料中纖維含量更大（填充料部分），傳統(tǒng)工藝采用糖化酶水解，只能將原料中的淀粉水解使其轉(zhuǎn)化成糖，而大部分纖維質(zhì)成分則轉(zhuǎn)化不了，被浪費掉。使用纖維素酶后，不僅可以分解植物細(xì)胞壁釋放淀粉，還能將部分纖維素轉(zhuǎn)化為糖，再經(jīng)酵母分解全部轉(zhuǎn)化為酒精，提高出酒率3%-5%，酒體質(zhì)量純正，淀粉和纖維利用率高達(dá)90%。應(yīng)用四：醬油的釀造纖維素酶在釀造醬油中的作用之一是把原料中的天然纖維素分解成葡萄糖。被分解的葡
6、萄糖在醬油釀制的發(fā)酵過程中，可進(jìn)行麥拉德反應(yīng)加深醬油的色澤，減少醬色用量；同時還可成為有益微生物的碳源，如酵母菌可利用葡萄糖發(fā)酵成酒精，由乳酸菌發(fā)酵成乳酸；作用之二是使植物細(xì)胞壁的主要成分纖維素一步步地分解，最后被溶解破壞，使細(xì)胞內(nèi)藏的蛋白質(zhì)和淀粉等充分游離釋放出來，這樣就可以縮短釀造時間，提高產(chǎn)率，同時還提高品質(zhì)，使氨基酸還原糖含量增加。中國科學(xué)院成都生物研究所。1975年在四川省眉山釀造廠用纖維素酶單獨制曲與米曲混合使用，使氨基酸態(tài)氮提高37.5%，還原糖提高10.45%，產(chǎn)量增加52.83%。應(yīng)用五：功能性成分的提取茶多糖具有降血糖、降血脂、
7、降血壓及減慢心率、耐缺氧等作用，在抗凝血、防血栓形成、保護血相和增強人體非特異性免疫功能等方面也有明顯的效果。食用菌多糖大分子具有抑制實驗動物腫瘤生長的作用，能夠恢復(fù)和提高機體的免疫活性，是一類無毒、無副作用的免疫活性物質(zhì)。番茄紅素是一種類胡蘿卜素，它具有清除自由基和較高的抗氧化的能力，同時具有抗癌、防癌的作用；山楂葉中的黃酮類化合物是其主要的有效成分，可促使血管擴張，冠狀動脈血流量增加，對人體可以起到降壓、降血脂、增大心臟血流量等作用，還具有清除自由基的作用，還有研究表明，黃酮類成分中牡荊素化合物具有良好的抗癌作用。這些功能性成分傳統(tǒng)上多是采用水
8、浸提或有機溶劑浸提，提取率低，生產(chǎn)成本過高，不能實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。如果在浸提之前添加纖維素酶進(jìn)行處理，則可以破壞細(xì)胞壁，增加
