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《提高里氏木霉生產(chǎn)纖維素酶產(chǎn)量的研究進(jìn)展》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、提高里氏木霉生產(chǎn)纖維素酶產(chǎn)量的研究進(jìn)展摘要：纖維素酶是纖維素類物質(zhì)的主要水解用酶，由于目前纖維素酶的產(chǎn)量較低，活性較差，導(dǎo)致其無法在多種工業(yè)上大量使用。里氏木霉作為優(yōu)良的纖維素酶生產(chǎn)菌株，使用化學(xué)方法或生物方法對其進(jìn)行改良，以期提高纖維素酶產(chǎn)量和酶活性。關(guān)鍵詞：里氏木霉；纖維素酶；產(chǎn)量；活性纖維素類物質(zhì)是自然界分布最廣、含量最豐富的碳源物質(zhì)，其作為潛在且普遍的可持續(xù)能源受到了廣泛的矚目，但是在實(shí)際的生產(chǎn)過程中只有少量的纖維素類物質(zhì)能直接生產(chǎn)出具有高附加值的產(chǎn)物，很難生產(chǎn)這些產(chǎn)物的主要原因是纖維素具有比較強(qiáng)的氫鍵作用以及結(jié)晶結(jié)構(gòu)，
2、范德華力與疏水作用也在其中起到了協(xié)同的作用，從而導(dǎo)致了大部分纖維素在水解轉(zhuǎn)化成為它們的單體或者可發(fā)酵性糖的過程中出現(xiàn)生產(chǎn)效率低的現(xiàn)象[1]。在纖維素水解過程中一般使用酸性化學(xué)試劑和酶試劑與其進(jìn)行反應(yīng)，其中酶水解常常使用纖維素酶。纖維素酶是能降解纖維素的復(fù)合酶類，主要產(chǎn)生于細(xì)菌、真菌、放線菌、植物、原生動物及部分無脊椎動物等生物體中，由于微生物之外的生物不能大規(guī)模培養(yǎng)而不具有實(shí)際的應(yīng)用意義，此外，細(xì)菌產(chǎn)的纖維素酶活力較低，且只有少部分能分泌到胞外，而真菌剛好與細(xì)菌相反，產(chǎn)生酶的組分也較為適當(dāng)，具有較好的協(xié)同作用，因此真菌是目前研究
3、最廣泛的纖維素酶產(chǎn)生菌。絲狀真菌中木霉屬被認(rèn)為是生產(chǎn)纖維素酶最優(yōu)秀的菌種，其中以里氏木霉更為突出[2-4]。1前言里氏木霉為絲狀的多細(xì)胞真核微生物，其工業(yè)用菌株常用于生產(chǎn)可以分解不同纖維素類物質(zhì)的酶類，并且適用于蛋白的生產(chǎn)，擁有良好的合成蛋白和分泌蛋白的能力。里氏木霉生產(chǎn)的纖維素酶為多水解酶所組成的復(fù)雜酶系，其中主要包括纖維二糖水解酶（cellobiohydrolase，CBH）、內(nèi)切-β-葡聚糖酶(endo-1,4-β-D-glucanase，EG）以及β-葡萄糖苷酶（β-1,4-D-glucosidase，EC）。其中纖維二
4、糖水解酶分為纖維二糖水解酶Ⅰ（CBHⅠ）和纖維二糖水解酶Ⅱ（CBHⅡ），它們均可以作用于纖維素多糖鏈的末端，水解β-1,4-糖苷鍵，產(chǎn)生纖維二糖；內(nèi)切-β-葡聚糖酶水解β-1,4-糖苷鍵，主要作用于纖維素內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的無定型區(qū)域，產(chǎn)生的小分子纖維素帶有非還原性末端；而β-葡萄糖苷酶則可以將纖維二糖水解成為兩分子的葡萄糖[5-7]?；诶w維素酶具有的多種優(yōu)秀的性能，例如在纖維素酶對纖維素水解的過程中，相較于使用化學(xué)試劑對纖維素的水解，其對反應(yīng)條的要求較低，不需要高溫高壓，并且具有原料糖轉(zhuǎn)化效率高，轉(zhuǎn)化速度快，在水解過程中無污染產(chǎn)生等
5、優(yōu)點(diǎn)，故其應(yīng)用價值也隨之受到了更多地重視。目前，纖維素酶的使用已在紡織行業(yè)中得到了大規(guī)模的推廣，纖維織物經(jīng)纖維素酶處理后，其外觀和手感都得到較大改善，還可通過纖維素酶對織物的表面纖維進(jìn)行剝蝕，使織物表面受到磨損，染料被剝離出來，產(chǎn)生水洗樣的仿舊外觀；或者利用纖維素酶對織物進(jìn)行拋光處理，在纖維素酶對纖維素水解的基礎(chǔ)上，再配合機(jī)械攪拌的沖擊作用可以去除織物表面的小絨毛。食品釀造行業(yè)利用纖維素酶對酒類、醬油、食醋的釀造均可提高產(chǎn)物的產(chǎn)量，在酒類釀造方面還可以使酒香更加醇厚，酒類色澤更加純凈，提高色素提取量等。此外，纖維素酶在洗滌劑行業(yè)
6、、飼料行業(yè)、造紙等行業(yè)都有較好的利用前景[2,8,9]。但是纖維素酶的應(yīng)用雖然受到了人們的關(guān)注，卻很難進(jìn)行廣泛的利用，這是因?yàn)椴煌晟a(chǎn)的纖維素酶組分的含量差異較大，且通常纖維素酶的產(chǎn)量不高，活性低，故難以大規(guī)模的生產(chǎn)使用。如何提高纖維素酶的產(chǎn)量與活性是纖維素酶研究中重要的課題，目前所選育出來的產(chǎn)纖維素酶菌種雖然具有一定的產(chǎn)酶能力，但真正高效產(chǎn)酶的菌種不多，且性能也不穩(wěn)定，本文將通過化學(xué)方法和生物方法討論如何提高里氏木霉產(chǎn)纖維素酶的產(chǎn)量，以期獲得數(shù)量較多、性能良好、活性較高的纖維素酶。2采用化學(xué)方法提高纖維素酶產(chǎn)量在對里氏木霉
7、產(chǎn)纖維素酶的研究中，通過改變里氏木霉的生產(chǎn)條件或添加化學(xué)試劑來對其控制是較為常見的手段。酸堿性在里氏木霉的纖維素酶合成的過程中起著一個非常重要的作用[10]，Li等[11,12]便對此進(jìn)行了探討，通過調(diào)節(jié)里氏木霉生產(chǎn)中的pH值，改進(jìn)纖維素酶的發(fā)酵工藝，主要對三種纖維素酶組分（內(nèi)切-β-葡聚糖酶，外切葡聚糖酶，β-葡萄糖苷酶）的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)速率的影響，以及對菌絲體的形態(tài)的影響進(jìn)行了研究。首先得知，在不同pH的條件下，三種纖維素酶組分的產(chǎn)量是各有差異的，根據(jù)蛋白質(zhì)的生產(chǎn)數(shù)量和生產(chǎn)速率與濾紙酶活對纖維素酶系的酶活力水平的測定共同推斷
8、出里氏木霉對纖維素酶生產(chǎn)的最佳pH值約為4.5-5.0左右。以此為基礎(chǔ)，聯(lián)系實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)，改善傳統(tǒng)的分批發(fā)酵方式，而采用控制pH的補(bǔ)料分批發(fā)酵方式對纖維素酶進(jìn)行生產(chǎn)，具有節(jié)約原料，提高產(chǎn)酶效率等多種優(yōu)點(diǎn)。此外，采用補(bǔ)料分批發(fā)酵方法，根據(jù)具體生產(chǎn)所需的酶，選擇使
