几种纤维素酶制剂水解和吸附性能的研究
植物纤维原料纤维素酶水解的研究
化 学究
杭志喜
(安徽工程科技学院生化工程系, 安徽 芜湖 241000)
摘 要: 以麦草为原料, 探讨纤维素酶水解植物纤维的适宜条件。麦草含大量的纤维素和聚戊糖, 其 中的纤维素在纤维素酶的作用下分解生成葡萄糖和纤维二糖。对温度, pH 值, 酶解时间, 酶用量分 别进行单因素实验, 通过测定葡萄糖含量和总还原糖含量, 找出酶水解麦草的适宜条件为: pH 4. 6, 温度 47℃, 酶解时间 48 h, 酶用量 7. 5 IU (每克绝干原料)。对不同底物浓度的实验表明, 在尽可能 高的底物浓度下连续水解, 产物浓度高, 得率也高。 关键词: 植物纤维; 纤维素酶; 葡萄糖; 聚戊糖; 总还原糖 中图分类号: TQ 91 文献标识码: A 文章编号: 036726358 (2004) 0720369203
收稿日期: 2003207218; 修回日期: 2003210220 作者简介: 杭志喜 (1963～ ) , 男, 安徽广德县人, 硕士, 讲师, 主要从事植物纤维加工的研究。
·370·
化 学 世 界
2004 年
DH S20—1 多功能红外水分测定仪: 上海精科 天平厂; NDJ —1 旋转粘度计: 上海精科天平厂; 800 型医用离心机: 常州国华电器有限公司; HH —601 超级恒温水浴: 江苏金坛荣华。 1. 3 原料的预处理
是碱对原料的热处理, 脱去木质素, 增加纤维素吸附 界面, 减少无效吸附[10]。 三是靠外切葡萄糖酶 (C1) 的水化作用, 酶液中含 C1 酶高比较有利。 本实验充 分利用这三方面的协同作用, 因而酶解得率较高。 3 结论
(1) 以麦草为原料, 对其纤维素酶水解, 葡萄糖 得率达 36% 之多, 相当于纤维素近 90% 被水解。
纤维素水解酶的结构与功能研究及其生物工业应用
纤维素水解酶的结构与功能研究及其生物工业应用纤维素是一种高聚糖，是植物细胞壁中最主要的成分之一，也是生物可再生质资源的主要来源。
然而，由于纤维素分子结构复杂、难以降解，导致其利用率始终比较低。
为了提高纤维素的利用率，科学家们研究了一种叫做纤维素水解酶的酶类。
本文将从纤维素水解酶的结构与功能以及生物工业应用方面进行介绍。
一、纤维素水解酶的结构与功能纤维素水解酶是一类催化纤维素酶解反应的酶，包括纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、内切酶等。
其中以纤维素酶的应用最广泛。
纤维素酶是一种高效能的混合酶，可将纤维素降解成可被利用的低聚糖。
纤维素酶的分子结构非常复杂，包含多个亚基，每个亚基都有不同的酶活性。
纤维素酶的结构分为两种：端部结构和中央结构。
端部结构是指蛋白质分子的两端，它们与纤维素分子的非还原端和还原端结合，起到断裂纤维素链的作用。
中央结构则是指蛋白质分子中间的催化区域，它是指针对纤维素分子的切割部位。
纤维素水解酶在催化纤维素分解反应的时候，需要依靠其复杂的分子结构来完成对纤维素链的断裂和降解。
二、纤维素水解酶的生物工业应用近年来，纤维素水解酶已经被广泛应用于生物工业。
纤维素水解酶的应用可以分为两类：一类是直接将纤维素水解酶加入到纤维素材料当中进行降解；另一类则是通过基因重组技术将纤维素水解酶转化为相关菌株的表达产物，从而实现高效生产。
1、直接应用纤维素水解酶纤维素水解酶可以加速纤维素物质的降解，进而使之成为用于生产化肥、酒精、生物乙醇等化工原料的生物质资源。
同时，纤维素水解酶也可以应用于制备不同颗粒度和不同形态的木质纤维素。
这种利用纤维素水解酶的方法，被称为生物质转化技术，它可以替代化学处理方式，减少了对环境的污染，也节约了能源。
2、基因重组技术的应用利用基因重组技术可以将纤维素水解酶的基因转移到其他生物体上，产生更高效的酶类活性。
利用基因重组技术制造的纤维素水解酶就是一种大规模生产的生物质转化技术。
纤维素水解酶的基因可以转移到细菌、酵母等微生物体中进行表达和生产，可以大幅增加产量，同时还能使得产酶菌株与使用菌株分离开来，从而避免污染。
纤维素酶水解机理及影响因素
纤维素酶水解机理及影响因素纤维素酶的概述纤维素酶是酶的一种，在分解纤维素时起生物催化作用。
纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中。
细菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。
一般用于生产的纤维素酶来自于真菌，比较典型的有木酶属(Trichoderma)、曲霉属（Aspergillus）和青霉属(Penicillium）。
产生纤维素酶的菌种容易退化，导致产酶能力降低。
纤维素酶在食品行业和环境行业均有广泛应用。
在进行酒精发酵时，纤维素酶的添加可以增加原料的利用率，并对酒质有所提升。
由于纤维素酶难以提纯，实际应用时一般还含有半纤维素酶和其他相关的酶，如淀粉酶（amylase）、蛋白酶（Protease）等。
纤维素酶种类繁多，来源很广。
不同来源的纤维素酶其结构和功能相差很大。
由于真菌纤维素酶产量高、活性大，故在畜牧业和饲料工业中应用的纤维素酶主要是真菌纤维素酶。
纤维素酶的种类1、纤维素酶的组成与功能纤维素酶根据其催化反应功能的不同可分为内切葡聚糖酶（1,4-β-D-glucan glucanohydrolase或endo-1,4-β-D-glucanase，EC3.2.1.4），来自真菌的简称EG,来自细菌的简称Cen、外切葡聚糖酶（1,4-β-D-glucan cellobilhydrolase或exo-1,4-β-D-glucannase，EC.3.2.1.91），来自真菌的简称CBH,来自细菌的简称Cex) 和β-葡聚糖苷酶（β-1,4- glucosidase，EC.3.2.1.21）简称BG。
内切葡聚糖酶随机切割纤维素多糖链内部的无定型区,产生不同长度的寡糖和新链的末端。
外切葡聚糖酶作用于这些还原性和非还原性的纤维素多糖链的末端,释放葡萄糖或纤维二糖。
β-葡萄糖苷酶水解纤维二糖产生两分子的葡萄糖。
真菌纤维素酶产量高、活性大，在畜牧业和饲料工作中主要应用真菌来源的纤维素酶。
2、纤维素酶降解纤维素的机理研究纤维素酶反应和一般酶反应不一样，其最主要的区别在于纤维素酶是多组分酶系，且底物结构极其复杂。
纤维素酶法水解的研究现状及展望
以前 ， 主要 工作 是 利用 生 物 化 学 的 方 法 对纤 维 素
酶进 行分离 纯 化 。但 由于 纤 维 素 酶来 源广 泛 、 组 分 复杂 、 纯化 甚为 困难 ， 进展 缓慢 。第 二阶段 是 故
溶液 粘度 的基 础 上 。 次 确 定纤 维 素 属 于高 分子 首 化合 物并 测 出 ： 纤维 素是 由 Ｄ 吡 哺 型 葡 萄 糖彼 此 一
文 献标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ０ ８０ １ （０ ６ ０ ．０ １０ １０ ．５ ２ ０ ）２０ ５ ６ １
纤维素 物质 是 年 产量 巨大 的可 再 生性 资 源 ，
利用 微生物 生产 的纤维 素酶将 其 转化 为人类 急需
立以及 分子 折叠 和催 化机 制关 系 的探 讨［ 卜 。 作 者在 此基 础上 对近年 来 纤维 素酶 法水 解 的研究
生活 服 务 的 能 源 、 物 及 化 工原 料 。 而早 期 水 解 纤 维 素 主 要 采 用 酸 水 解法 ， 由 于 要 求 条 件 高 ， 率 低 ， 食 但 产
以及对环境存在污染 ， 已被 淘汰。近 年 来， 着生物技 术 的迅速 发展 以及具 有催 化 高救性 的酶 的研 现 随
Ｃ 、 接 桥 （ｉｋｒ和 纤维 素 结 合 结 构 域 （ｅｕ Ｄ）连 １ ｅ） ｎ ｃｌ — ｌ
１ 纤维 素 的 结构
纤维 素 分 子 是 由 成 千 的 葡 萄 糖 残 基 通 过
１１ ４ ３ ，糖苷 键 连 结 而 成 的 线 性 高 分 子结 构 。 了解 －
其 结 构 对 水 解 机 制 的 进 一 步 研 究 具 有 重 要 的 意义。
１ １ 化 学 结 构 ．
的催 化 高效性 ， 们 开始 利用 纤 维 素 酶 来水 解 纤 人
纤维素水解酶适用性和水解工艺的研究
8 0 0 ~ 9 0 0 万 t ( 绝 干计)。广西香蕉种植面积和产量 在 _内 居 第 二 位 ，2 0 1 3 年年 产 香 蕉 达 2 9 0 万丨，产 生 香 蕉 秆 约 4 1 0 万 I,其中可用于提取纤维素的香 蕉杆产量约280万 t。甘蔗渣的主要成分:灰分8.3%， 纤 维 素 3 5 . 4 % , 半 纤 维 素 20.6%，木 质 素 18.6%。 可 见 ，甘蔗渣含有丰富的纤维素，且 木 质 素 较 少 ， 故甘蔗渣作为纤维原料具有很大的优越性，但目前 甘蔗渣的主要用途除了部分作为造纸原料外，大部 分 用作锅炉燃料，利用 途 径 单 一 ，经济效 益 较 低 ， 已不适应广西区甘蔗经济的发展要求|4< 。另 外 ，香 蕉杆的主要成分：水 分 12.9%,灰 分 2.9%，木质素 8 . 7 % , 半 纤 维 素 1 7 . 4 % , 纤 维 素 55.6%。 目前香蕉 杆的用途是经一般粉碎后直接还田，经 济 效 益 低 ， 造 成 资 源 的 很 大 浪 费 。而 当 前 国 内 外 利 用 纤 维 素 原 料生产燃料乙醇技术商业化存在的主要障碍包括
葡 萄 糖 质 1 ：浓 度 / ( m g • ml/1 )
图 1 葡萄糖标准曲线 Fig.l Standard curve of glucose
1.2.丨.2滤纸酶活力测定 纤维素酶滤纸酶活的测定，用 FPU( filter paper
unit) 表示。F P U 定 义 为 1 m i n 内在一定条件下从
适用性和水解T.艺 ，确 定 SDA-210纤维素酶丨00 u.g \ HSB-420纤 维 素 酶 120 u.g N W X -310纤 维 素 酶 50 u.g'
浅谈几种常见酶制剂的研究及其应用
浅谈几种常见酶制剂的研究及其应用酶是具有催化活性的蛋白质，它具有高效性、专一性、无毒副作用、不产生残留等特点。
酶广泛的存在于动物、植物以及微生物体内，是生物体维持正常的生理生化功能必不可少的成分。
家禽、家畜对饲料中营养物质的利用也是在消化道中各种酶的作用下将各种大分子的物质降解为易被吸收利用的小分子物质的。
酶制剂通常可粗略分成2大类：一类是内源性酶，与消化道分泌的消化酶相似，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等，直接消化水解饲料中的营养成分；另一类是外源性酶，它是消化道不能分泌的酶，如纤维素酶、果胶酶、半乳糖苷酶、β-葡聚糖酶、戊聚糖酶（阿拉伯木聚糖酶）和植酸酶。
外源性酶不能直接消化水解大分子营养物质，而是水解饲料中的抗营养因子，间接促进营养物质的消化利用。
大量的试验研究表明，酶制剂主要参与机体内的以下活动：①参与细胞的降解，使酶与底物充分接触，促进营养成分的消化；②去除抗营养因子，改善消化机能；③补充(或激活)内源酶的不足，改进动物自身肠道酶的作用效果；④参与动物内分泌调节，影响血液中某些成分的变化；⑤水解非淀粉多糖（NSP），降解消化道内容物的黏度；⑥改变消化道内菌群的分布；⑦加强动物保健；⑧减少环境污染。
几种常见酶制剂的作用见表1。
1 蛋白酶蛋白酶是工业酶制剂中最重要的一类酶，约占全世界酶销售量的60％。
根据其作用机制和作用最适pH值，蛋白酶可分为酸性蛋白酶（pH值为2.5~3）、中性蛋白酶(pH值在7左右)、碱性蛋白酶(pH值在8左右)。
酸性蛋白酶用途十分广泛。
食品工业上用于啤酒、白葡萄酒的澄清和酱油的酿造；制革工业用于脱毛和皮革软化；医药工业用作消炎和助消化剂；饲料工业中多采用酸性和中性蛋白酶，以提高动物对蛋白质的水解效率，促进动物对饲料蛋白质的吸收效率。
1.1 酸性蛋白酶酸性蛋白酶分子量在35 000道尔顿左右。
酶分子活性中心有2个天冬酰氨残基，在已经进行过氨基酸序列分析的酸性蛋白酶分子中约有30％的区域是同系的。
纤维素酶水解植物纤维局部化学变化的初步研究
纤维素酶水解植物纤维局部化学变化的初步研究纤维素酶水解植物纤维局部化学变化的初步研究摘要：纤维素是植物细胞壁中最主要的成分之一。
纤维素酶具有将纤维素水解为可溶性产物的能力，因此在纤维素降解和利用等方面具有重要意义。
本研究通过对不同水解时间的植物纤维进行分析，探究了纤维素酶水解过程中植物纤维局部化学变化的情况。
结果显示，纤维素的水解程度与时间呈正相关关系，同时纤维素酶水解过程中，纤维素的主要组分之间发生了明显的变化。
这些发现对于深入了解纤维素酶的作用机制以及纤维素的高效利用具有重要指导意义。
1. 引言纤维素是一种由硬纤维素和网状纤维素组成的复杂多糖，广泛存在于植物细胞壁中。
由于纤维素具有高度结晶性和抗降解性，其利用一直是科学家们的研究热点。
纤维素酶是一类能够水解纤维素的酶，广泛存在于许多生物体中，并且在纤维素的降解和利用中起着重要的作用。
了解纤维素酶水解过程中植物纤维的化学变化，对于解析纤维素酶的作用机理和提高纤维素的利用效率具有重要意义。
2. 材料与方法2.1 实验材料本实验选取小麦秸秆为研究对象，采集自当地农田。
2.2 实验步骤2.2.1 纤维素酶的制备使用已知方法提取小麦秸秆中的纤维素酶。
2.2.2 纤维素水解实验在一定温度下，将小麦秸秆与纤维素酶反应一定时间后，取样进行分析。
2.3 实验数据分析对取样结果进行比较与分析，得出结论。
3. 结果与讨论根据实验结果显示，随着反应时间的增加，纤维素的水解程度不断增加，证明纤维素酶具有较强的水解能力。
与此同时，纤维素酶水解过程中，纤维素的主要组分也发生了明显的变化。
纤维素水解前，纤维素主要以纤维素和半纤维素的形式存在；随着水解时间的增加，纤维素含量逐渐减少，而可溶性产物如葡萄糖等的含量逐渐增加。
这表明纤维素酶能够有效地将纤维素水解为可溶性产物。
进一步的分析发现，在纤维素酶水解过程中，纤维素的结构也发生了变化。
在纤维素水解前，纤维素以纤维状的形式存在，呈现出较高的结晶度；而随着水解时间的延长，纤维素的结晶度逐渐下降，呈现出较低的结晶度。
四种纤维素酶酶活测定方法的比较
四种纤维素酶酶活测定方法的比较一、本文概述纤维素酶是一类能够水解纤维素链中β-1,4-糖苷键的酶类，它们在生物降解纤维素以及纤维素类物质的转化利用中发挥着至关重要的作用。
由于纤维素酶在纺织、造纸、生物燃料、食品工业等多个领域的广泛应用，对其酶活性的准确测定就显得尤为重要。
本文旨在比较四种常用的纤维素酶酶活测定方法，包括滤纸酶活法、羧甲基纤维素钠（CMC）酶活法、对硝基苯酚纤维二糖法（pNPC）和荧光底物法，以期为读者提供一个全面而深入的理解，帮助研究者根据实验需求选择合适的测定方法。
本文将首先简要介绍纤维素酶的重要性和应用领域，然后详细阐述这四种酶活测定方法的原理、操作步骤、优缺点以及适用范围。
通过对比这些方法的灵敏度、准确性、重现性、操作简便性等方面，我们将为读者提供一个清晰的方法选择指南。
本文还将讨论影响酶活测定准确性的因素，并提出相应的改进措施，以期提高纤维素酶酶活测定的准确性和可靠性。
我们将对纤维素酶酶活测定方法的未来发展趋势进行展望，以期为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
二、方法介绍纤维素酶是一种能够水解纤维素链中β-1,4-糖苷键的酶类，其酶活测定对于了解纤维素酶的性质、优化酶的生产工艺以及评估其在各种工业应用中的效率至关重要。
目前，常见的纤维素酶酶活测定方法主要包括滤纸酶活测定法、羧甲基纤维素钠（CMC）酶活测定法、还原糖法以及荧光底物法。
滤纸酶活测定法：此方法是基于纤维素酶对滤纸的水解能力。
在一定条件下，纤维素酶将滤纸水解成还原糖，通过比色法或滴定法测定还原糖的含量，从而推算出纤维素酶的活性。
该方法操作简单，但受滤纸质量、实验条件等因素影响，结果可能存在一定误差。
羧甲基纤维素钠（CMC）酶活测定法：该方法以羧甲基纤维素钠为底物，通过测定酶解后释放的还原糖量来计算纤维素酶的活性。
该方法具有底物纯度高、反应条件易控制等优点，因此在许多研究中得到广泛应用。
然而，CMC与天然纤维素的结构差异可能导致测定的酶活与实际应用中的酶活不完全一致。
纤维素酶水解作用对织物性能的影响
２ ０ ０ ｍ ｍ／ ｍ ｉ ｎ ， 试样夹持长度为 ２ ０ ０ ｍ ｍ。同一样 品， 经 向测试 ５ 块， 取平均值。
．
１ 实验部分
１ ． １ 材料
１ ． ３ ． ３ 折皱弹性 采用宁波纺织仪器厂生产 的 Ｙ Ｇ ５ ４ １ Ｂ型折皱弹性 仪， 参照 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ３ ８ １ ９ —— １ ９ ９ ７ 《 纺织品织物折皱 回复性 的测定 ： 回复角法 》 进行测试 ， 测定 ５ ｍｉ ｎ 后 的缓 弹性
液态酸性纤维素酶（ 最佳作用温度为 ５ Ｏ℃， ｐ Ｈ值 为４ ． ８ ， 邢 台市太和生物化学技术有限公司） ， 棉和粘胶
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ２ — ０ ３ ； 修回 日期 ： ２ ０ １ ２ － １ ２ － ｉ ０ 基金项 目： 苏州市科技计划项 目（ Ｓ Ｙ Ｇ ２ ０ １ ０ ２ １ ）
机织物试验方法 ： 弯 曲硬挺度的测定 》 进行测试 ， 试样 尺寸为 ２ ５ ０ ｍｍＸ２ ５ ｌ ＇ Ｄ ＿ ｒ ｎ ， 经向６ 块， 取平均值 。
・
பைடு நூலகம்
３ ８・
纺织科 技 避展
２ ０ １ ３ 年第 １ 期
纤 维 素 酶水 解 作 用对 织物 性 能 的影 响
牛建涛 ， 张 小英 ， 官伟 波
（ 苏州经 贸职业技术学 院 轻纺系 ， 江苏 苏州 ２ １ ５ ０ ０ ９ ） 摘 要： 采用酸性 纤维素酶 对纯棉 、 粘胶 、 竹浆 织物进行 酶水解 处理 ， 分析 比较 了水解处理 前后 织物 的质 量 、 断裂 强
浅谈几种常见酶制剂的研究及其应用
等优 点 ． 以 。 所 酸性蛋 白酶 主要 通 过微 生物 发 酵来 生 产 。目前， 产酸性蛋 白酶 的微生物 主要有黑 曲霉 、 生 米
酸性蛋 白酶分 子量 在 ３ ０ ５０ ０道 尔顿左 右 酶分 曲霉 、 斋藤 曲霉 、 佐美 曲霉 、 宇 根霉 、 微小毛 霉 、 杜邦 青
子活 性 中心有 ２个天 冬酰氨残 基 ． 在已经进行 过氨基 霉 、 泡盛 曲霉 以及 它们 的变 异株 、 突变株 。
维普资讯
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鳓 瓣 窿 雾 瘳 痢
王垮韦 瞿明仁 华
和植 酸酶 。外 源性酶 不能直 接消化 水解大 酶是具有 催化活 性 的蛋 白质 ，它具有 高效性 、 专 木聚 糖酶 ） 而 间接 性、 无毒副作用 、 不产生残 留等特 点 。 酶广泛 的存在 分子 营养 物质 ， 是水解 饲 料 中的抗 营养 因子 ，
瞿 明 江西农业大学动物科技学院。 仁，
收 稿 日期 ：０ ６ １ — ６ ２ ０ — ０ １
件 必须与 动物 消化道 生理条件相适 应 。 而通 常猪和家
禽 消化道 内温 度为 ４ Ｏ℃左右 ， ｐ 胃 Ｈ值为 １ ～ ，， ． ３ 小 ５ ５
维普资讯
白酶（Ｈ值在 ７左右）碱性蛋 白酶（ ｐ 、 ｐ Ｈ值在 ８左右） 。
可以与活性基团一 ｏ Ｈ发生酯化反应 酸性蛋 白酶 ｃｏ
尽管所有 的脊椎 动物 胃液都 有酸性蛋 白酶 ． 从 但
动物体 内提取 酸性蛋 白酶生产成本太 高 微 生物具 有
酸性蛋 白酶用 途 十分 广泛 食 品工业 上用 于 啤 最适 作用条件 为 Ｄ Ｈ值 ２ — ．、 ． ３ 温度 ５ 。 ５ ０ ５
酸性蛋 白酶包 括 胃蛋 白酶 、 凝乳 酶和一 些微生 物
影响纤维素酶解的因素和纤维素酶被吸附性能的研究
第16卷第1期 化学反应工程与工艺 V o l16,N o1 2000年3月 Che m ical R eacti on Engineering and T echno l ogy M arch,2000文章编号:1001-7631(2000)01-0030-06影响纤维素酶解的因素和纤维素酶被吸附性能的研究陈洪章,李佐虎(中国科学院化工冶金研究所 生化工程国家重点实验室,北京100080)摘 要: 本文以预处理的木质纤维素和结晶纤维素为材料,研究纤维素的吸附过程及影响酶解的主要因素,进而探讨纤维素酶解机制。
纤维素酶的被吸附过程表现周期吸附和脱吸过程,纤维素吸附酶和非吸附酶对汽爆麦草和微晶纤维素酶解有增强效应。
半纤维素、木质素对纤维素酶具有同样的吸附性,使之无效增加纤维素酶制剂的用量。
并提出了天然纤维素酶解过程可分三个阶段。
首先是纤维素对纤维素酶的可及性;其次是纤维素酶的被吸附与扩散过程;最后是由CBH,C M Case和ΒGase自组织复合体(C1)协同作用降解纤维素的结晶区,同时由CBH,C M Case和ΒGase随机作用纤维素的无定形区。
关键词:纤维素;酶解机制;汽爆麦草;结晶纤维素中图分类号:Q814 文献标识码:A1 前 言纤维素酶水解是固液多相反应,纤维素酶首先必须接触吸附到纤维素底物上,因此,纤维素对纤维素酶的可及性是决定水解起始速率的关键因素[1]。
而可及性取决于木质素和半纤维素的机械障碍以及原料的比表面积。
纤维素本身是由结晶区和无定形区组成的。
对纤维素结晶区的酶解作用先后提出不少假说[2],但至今仍没有合理的解释。
纤维素结晶区的酶解也是纤维素酶解的关键因素之一,结晶区酶降解机制的了解将有助于纤维素酶解率的提高。
有关纤维素酶解大多研究集中于纤维素酶的分离纯化。
Sasak i等[3]仅对纯纤维素进行研究,结果认为结晶度是影响纤维素酶解糖化的主要因素。
Gharpuray等[4]以麦草为研究材料,分别进行化学,物理处理,并测定处理后比表面积、结晶度及麦草化学组成的变化。
林产化学与工业 第30卷(2010)总目次
温莪术挥发性成分 的闪蒸一 气相 色谱 一 质谱法测定研究 … …………………………………… 王丽丽 ， 爽， 璐 ， （７ 陈 陆 等 １） 蒸汽爆破木质纤维原料 的乙醇脱毒研究 ……… …… …… …………………………………… 瞿 亮 ， 勇， 徐 张红漫 ， （２ 等 ２） 几种纤维素酶制剂水解和 吸附性能 的研究 …… …… …… …… ……………………………… 杨 静 ， 张晓萍， 强 ， （７ 勇 等 ２） 亚硫酸盐蔗渣浆 的纤维素酶水解及其机理研究 ……… …… …… ………………………… 吴连祯 ， 张俊 华， 鹿 ， （３ 林 等 ３） 越南甜竹纤维形态特征的研究 ………………………………………………………………………… 高国安， 李忠正（ ９ ３）
响 应 面 法优 化蓝 靛 果 抗 氧 化成 分提 取 的 工 艺研 究 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 杨 玲 ， 王振 宇 （７ ６）
毛花柱忍冬 花蕾 化学 成分研究 ……………………………………………………………… 罗咏婧 ， 李会 军 ， 萍， ７ ） 李 等（３ 正交试 验法优化元 宝枫 叶中黄酮类 提取 工艺 …………………………………………… 杨振 萍， 边清泉 ， 杨葵华 ， ７ ） 等（７ 常温条 件下 薰衣 草精气成分研究 …………………………………………………………… 徐 洁华 ， 辉 ， 孔 文首 文， ８ ） 等（ １ 响应面法优化纤维素酶辅助提取大果沙棘果渣总黄酮工艺研究 ……………………………………… 焦 岩 ， 王振 宇（５ ８） 微波辅助提取酸枣仁皂苷 Ａ的工艺优化 … …… ………………………………………… 房信胜 ， 王建华， 祝丽香 ， （２ 等 ９） 微 波强化碱预处理对二次纤维结构及其氰 乙基化反应 的影 响 ……………………………… 张春 红， 陈秋玲 ， 可伟 （７ 孙 ９）
纤维素酶高效水解、回收再用与反应机理的
高效水解的条件与方法
高效水解的条件
研究温度、pH、底物浓度、反应时间等条件对纤维素酶水解效率的影响。
高效水解的方法
探讨固定化酶、酶膜反应器等工艺方法在高效水解中的应用。
高效水解的机理研究
要点一
酶作用位点研究
解析纤维素酶的作用位点及其与底物的相互作用机制。
要点二
水解产物分析
研究水解产物的种类、结构及性质，揭示纤维素酶水解 的机理。
联合生物技术
03
结合其他生物技术手段，如基因工程和代谢工程，优化酶的生
产和应用。
纤维素酶反应机理的研究与应用前景
反应机理
深入研究纤维素酶的水解机理，了解酶与底物的作用 方式和动力学过程。
应用前景
利用反应机理，指导酶的优化和开发，提高其在生物 燃料、纸浆、食品等领域的应用效果。
纤维素酶研究面临的挑战与解决途径
纤维素酶高效水解、回收再 用与反应机理
2023-11-07
contents
目录
• 纤维素酶概述 • 纤维素酶高效水解 • 纤维素酶回收再用 • 纤维素酶反应机理 • 研究展望与未来发展
01
纤维素酶概述
纤维素酶的定义与分类
纤维素酶的定义
纤维素酶是一种能够将纤维素分解为葡萄糖的多组分酶系，主要由外切葡聚 糖酶、内切葡聚糖酶和纤维二糖酶组成。
纤维素酶作用机制的研究进展
纤维素酶的组分与结构
探讨了纤维素酶的组成和结构特点，包括 各种酶的分子量、等电点、氨基酸组成和 活性中心等。
纤维素酶的作用机制
从分子水平上阐述了纤维素酶与底物相互 作用的过程，包括酶的识别、结合和催化 降解等环节。
纤维素酶与底物相互作用的研究方法
光谱分析法
纤维素酶降解实验：比较不同酶对纤维素的降解效果
纤维素酶降解实验：比较不同酶对纤维素的降解效果实验目的：比较不同酶对纤维素的降解效果，探究纤维素酶的特性及应用。
实验材料：1.纤维素酶A2.纤维素酶B3.纤维素酶C4.羧甲基纤维素5.pH 4.8的缓冲液实验步骤：1.在三个不同的试管中加入相同量的羧甲基纤维素和缓冲液，使混合液的总体积相等。
2.在第一个试管中添加纤维素酶A，第二个试管中添加纤维素酶B，第三个试管中添加纤维素酶C，将三个试管分别放置于37℃的恒温箱中。
3.在反应开始时和反应结束后一定时间内分别取出三个试管，使用定量比色法测定还原糖产量，并计算出纤维素酶的降解效率。
4.记录实验数据并进行统计分析。
实验结果：实验结果表明，纤维素酶A对纤维素的降解效率最高，其次是纤维素酶C，纤维素酶B的降解效率最低。
实验结论：1.不同种类的纤维素酶对纤维素的降解效率不同。
2.纤维素酶A对纤维素的降解效率最高，可以作为纤维素酶的优选选择。
3.该实验有助于研究纤维素酶的特性及其在生物质转化中的应用。
再写一个酵母发酵实验：比较不同条件下酵母发酵的产酒量差异实验目的：比较不同条件下酵母发酵的产酒量差异，探究酵母发酵的特性及影响因素。
实验材料：1.干酵母2.葡萄糖3.1L容量瓶4.水浴器5.无水酒精6.比色皿7.滴定管8.恒温箱实验步骤：1.将干酵母置于37℃水浴中使其复苏。
2.将葡萄糖溶解在不同浓度的缓冲液中，将制备好的发酵液倒入容量瓶中。
3.将酵母溶液加入发酵液中，混合均匀后密封。
4.在不同温度下，恒温箱中发酵，并记录发酵过程中所产生的二氧化碳气泡数量。
5.发酵结束后，将比色皿中加入待测发酵液，使用滴定管加入无水酒精，使发酵液中的酒精沉淀于比色皿底部。
6.测定比色皿中酒精沉淀的重量，并计算出产酒量。
7.记录实验数据并进行统计分析。
实验结果：实验结果表明，发酵液中的酒精产量与温度、葡萄糖浓度均有关系，随着温度和葡萄糖浓度的升高，酒精产量也增加。
实验结论：1.酵母发酵的产酒量与温度、葡萄糖浓度有密切关系。
纤维素酶在玉米芯上的吸附和水解作用分析
鲜底物 中。吸 附性与水解性 不尽相 同。外界条件对 纤维素酶也有着非常重要 的影响作 用。在特殊环境下 ， Ｃ ＭＣ与 Ｃ１两种酶吸附在 玉米芯上 ， 但ｃ Ｂ酶在溶液 中处于游 离状态。 经过重复实验 ， 了解到酶 解工艺是切 实可行的。 该 实验结果对研究玉米芯中纤维素酶的再 生Ｓ ｃ 科 ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ 技 Ｔ ｅ ｃ ｈ 视 ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 界 Ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
纤维素酶在玉米芯上的吸附和水解作用分析
王 东 （ 陇 东学 院 ， 甘 肃 庆阳 ７ ４ ５ ０ ０ ０ ）
【 摘 要】 结合 实际情况 ， 本文对玉米芯中的纤维素酶水解 与吸 附作用通过实验的方式来进行 系统性的论证。三种纤维酶在 经过 处理的新
玉米芯纤维 只要是经过处理 ．玉米芯 中所含 的 Ｃ Ｂ酶都 呈游 离状 出 现。 上述实验可知 ， 对玉米芯底物进行处理之后 ， 对原玉米芯 中所含的 Ｃ ＭＣ、 Ｃ Ｉ两种酶 的吸附性影响极大 没有经过酸处理与碱处理的玉米 芯纤维的纤维物质都较为 紧实 因此 纤维酶在反应 的时候 体现不 出 良好的可及性 但经过预处理之后 的玉米芯纤 维三种酶 的吸 附性 显著 １ 实 验 与分 析 性提高 。 ２ ． １ ＿ ３ 酸 碱 度 的影 响 １ ． １ 实 验 材 料 当ｐ Ｈ值 为 ４ ． ８的时候 ， Ｃ ＭＣ酶被 大量 的吸附于纤维 底物 中 ． 峰 １ ． １ ． １ 纤维 材 料 ８ ％，且性质相对稳定 ： ｃ １酶在反应初期 尚有 一丝波动 ， 选取玉米芯作为实验材料 ． 玉米芯 中纤维含量 （ １ ０ ｏ ％） ￣ ｕ Ｔ所示 ： 值可 以达到 ９ 但过 了 ６ Ｈ之后 ． 吸附量明显增加 ， 吸附量峰值可 达到 ９ ５ ． ５ ％。在 ｐ Ｈ 全纤维 ： ３ ９ ． ５ ％； 半纤维 ： ３ ７ ． ０ ％； 灰分７ ． １ ％； 木质素 １ ６ ． ６ ％。 值为 ４ ． ２ 的环境 下 ． Ｃ Ｍ Ｃ 酶吸 附峰值能够达 到 ９ ０ ％以上 ． ｃ １ 酶的水解 １ ． １ ． ２ 处 理方 式 Ｈ值为 ５ ． ５的环境下 ， Ｃ Ｍ Ｃ酶吸附率依 然高 ， 但 （ １ ） 酸处理方式 ： 玉米芯 ２ ０ ０ Ｇ。 固体 与液体 比例 为 ｌ 比８ ， 将玉米 情况呈下降趋势。在 ｐ ｌ 吸附量明显下降。在 三种 ｐ Ｈ值环境 下 ， Ｃ Ｂ酶始终都呈游离状态 。 芯放人浓度为百分 之一的稀硫酸溶液 中． 在条件为摄 氏 １ １ ０ 度的情况 ｃ ． １ ． ４ 温度影响因素 下反应三小时后滤出残渣 ． 将此残渣通过一定 的处理方式 ． 洗至 中性 ． ２ 致使玉米芯纤维 中酶分子反应速率 不同的根本原 因在 于反应 温 经测量 ． 酸处理后 的残 渣纤维含量为半纤维 ６ ． ０ ２ ％． 纤维 ５ ６ ． ８ ３ ％木质 度不 同 在实 验环境设定 在 ５ Ｏ 摄氏度 的时候 ． Ｃ Ｍ Ｃ酶在 １ 小时 内的 素２ ０ ． ２ １ ％其 他 １ ６ ． ９ ４ ％ ８ ． ５ ％． 在反应的过程中出现过细微 的波动 Ｃ １酶在 （ ２ ） 碱处理方式 ： 玉米 芯 ２ ０ ０ Ｇ． 固体 与液体 比例 为 １比 ８ ， 将玉米 吸附量便达到 了 ９ Ｈ 内在溶 液中呈游离状态存在 ． ６ Ｈ后观察 吸附量呈上 升趋势 。６ — 芯放人浓 度为百分之二的氢氧化钠溶液 中进行反应 （ 室温 ， ２ ４ ｈ ） 得出 ６ ４ Ｈ 内吸附量峰值能够达到 ９ ０ ． ５ ％ 将实验温度设定在在 ４ ０摄 氏度 滤渣 ， 洗 至中性 ． 经测量 件处理后 的残 渣纤维素含 量为 ６ ３ ． ５ ％半纤维 ２ 的时候 ． Ｃ Ｍ Ｃ酶 的吸附量在 ｌ —４ Ｈ 的时候呈上 升趋势 ． 在４ Ｈ之后 呈 素 １ ０ ． １ ％木质素 １ ４ ． ５ ％其他 ｌ １ ． ９ ％ ｍ 下降趋势 。 反应 １ ０ Ｈ的时候 ． 该种类酶吸附量可达 ８ ０ ％。 而 Ｃｌ 酶在同 １ ． １ ＿ ３ 酶 溶 液 样条件下 ， 峰值测量其吸附量仅有 ７ ２ ． ５ ％。 在一般情况下 ， 反应环境温 纤维素酶溶液 ： 取 自制酶溶 液若 干 ． 每毫升含有 ２ ５ Ｆ Ｐ Ｉ Ｕ 。 度低 ． 能使酶的反应更具活跃 性 ， 但对 于玉米芯 中纤维素酶来讲 。 最佳 Ｃ ｅ ｌ ｌ ｏ ｂ ｉ ａ ｓ ｅ 溶液 ： 取 自制 ｃ ｅ ｌ ｌ ｏ ｂ ｉ ａ ｓ ｅ 溶液若干 ， 每毫升含 ５ Ｃ Ｂ Ｉ Ｕ。 反应温度为 ５ ０摄 氏度。在此温度下 ． 有利 于酶 的吸附 。 １ ． ２ 实 验 方 法 ． ２ 酶 回收复用相关实验 Ｆ Ｐ Ａ和 Ｃ Ｂ酶活性标准参照 国际标准测定法进行测量 两者 的表 ２ （ １ ） 从上述 结果可知 。 玉米 芯纤维素酶在反应 温度为 ５ ０摄 氏度 ， 示方法用 Ｆ Ｐ Ｉ Ｕ ／ ｍ Ｌ与 Ｉ Ｕ ， ｍ Ｌ来进行表示 外切 Ｅ ｘ ｏ ｃ ｅ ｌ ｌ ０ ｂ ｉ ｏ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｌ ａ ｓ ｅ 利 Ｈ ４ ． ９的环境下 ｃ １和 Ｃ ＭＣ两种酶能够大量被吸附在纤维上 。 （ 质量 用水解脱脂棉的方式来表示 内切 ｅ ｘ ｏ ｃ ｅ １ １ ｏ ｂ ｉ ｏ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｌ ａ ｓ ｅ 利用 Ｃ ＭＣ — Ｎ ａ ｐ 分数 １ ０ ％） 在反应中 ． ｃ Ｂ酶是呈游离状态存 在于溶液中的。当酶完全 底物来测量活力 酶的活性利用 Ｄ Ｎ Ｓ法进行测量 ＭＣ酶 以 水解率计算公式 为 ： 水解 率： 还原糖 ｘ Ｏ ９ ／ 底物 中纤 维素及半纤维 融溶解情况下 ．通过观察可以看出玉米 芯上仍然 有人量的 Ｃ 及 Ｃ１ 酶 这时 ． 可以利用 ｃ ｅ ｌ ｌ ｏ ｂ ｉ ａ ｓ ｅ和玉米芯纤维素酶进行继续试验 。 素总量× １ ０ ０ ％ （ ２ ） 利用 ｃ ｅ ｌ ｌ ｏ ｂ ｉ ａ ｓ ｅ 进行 反应的过程 中， 要加入适量 （ ｃ ｅ ｌ ｌ ｏ ｂ ｌ ａ ｓ ｅ ） 新 １ ． ２ ． １ 纤维素酶吸附性实验 按照相 关公式吸附 酶量 ＝ ｆ 初 始状态酶活～ 酶解液 中酶活１ ， 初始状 的底 物进 行 反 应 利用补加 ｃ ｅ ｌ ｌ ｏ ｂ ｉ ａ ｓ ｅ的方式对分解酶是有效 试验次数越多 ， 酶 的 态酶活ｘ ｌ Ｏ ０ ％来进行具体实验 ． 实验步骤 如下 ： 水解率也会随之变小 在 三角 瓶 器皿 中放入 ３ Ｏ 克 经 过处 理 的纤 维底 物 将 含 量 为 活性就会越弱 ． （ ３ ） 利用纤 维素酶进行反应 的过程中 ． 加入 适量含有纤维 素酶 的 １ ５ Ｆ Ｐ Ｉ Ｕ放入三角形 器皿 中使之充分反应 ， 将该反应的相关 ｐ Ｈ值调节 在再实验的过程 中， 虽然添加 了纤维素酶进行反应 ， 到４ ． ７ ， 经反应 ， 纤维底物 的质量数为 １ Ｏ ． １ ％． 通过震荡 ， 得取样 品。之 底 物进行再反应 。 后测量该溶液 中 ｃ １ 、 Ｃ ＭＣ 、 Ｃ Ｂ酶活 但水解率并没有 明显的变化 （ ４ ） 在反应溶液 中同时加入两种酶 ． 当第一 次完全反 应完 毕后 ． 加 １ ． ２ ． ２ 回收复用的实验 （ 两种酶的单位用量 分别是 ４ １ Ｕ的 ｃ ｅ ｌ ｌ ｏ ｂ ｉ ａ ｓ ｅ以及 取用经过碱处理纤维底物与水 的混 合液 ２ ０ ０ ＭＬ ｆ 玉米纤维 ２ ０ Ｇ ． 入经过处理 的底料 ． ． ５ Ｆ Ｐ １ Ｕ的纤 维素酶 多次反应后 ． 可 以观察计算得 出该种 方式的水 单位为 １ ５ Ｆ Ｐ Ｉ Ｕ酶适量 ， 其 余为蒸馏水 ） 测 得溶液 的 Ｄ Ｈ值 为 ４ ． ９ ． 环境 ７ 温度为 ５ Ｏ摄氏度 ， 静置４ ８ Ｈ， 加２ ０ Ｇ新底物 在加入水 ． 步骤上 同 如 解 率均超过百分之八十 这种方法理论 上可以节约一半 的纤 维索酶 。 该项研究成果对废物 的酶法糖化有着极 其重要 的现实作 用。 此反复 （ 溶液体积始终 保持在 ２ ０ ０ ＭＬ ）
纤维素酶在玉米芯上的吸附和水解作用分析
纤维素酶在玉米芯上的吸附和水解作用分析作者：王东来源：《科技视界》 2014年第24期王东（陇东学院，甘肃庆阳 745000）【摘要】结合实际情况，本文对玉米芯中的纤维素酶水解与吸附作用通过实验的方式来进行系统性的论证。
三种纤维酶在经过处理的新鲜底物中。
吸附性与水解性不尽相同。
外界条件对纤维素酶也有着非常重要的影响作用。
在特殊环境下，CMC与C1两种酶吸附在玉米芯上，但CB酶在溶液中处于游离状态。
经过重复实验，了解到酶解工艺是切实可行的。
该实验结果对研究玉米芯中纤维素酶的再生利用有着十分重要的现实意义。
【关键词】纤维素酶；玉米芯；纤维素水解玉米芯中的纤维素是一种经济性非常高的可再生资源。
现今主要将玉米芯纤维素通过酶水解或者酸处理的方式提取出葡萄糖。
本实验就通过酶水解的方式制取葡萄糖来展开深入性的研究。
该项研究对玉米芯中纤维素的再利用有着非常重要的现实意义。
１实验与分析１．１实验材料1.1.1 纤维材料选取玉米芯作为实验材料，玉米芯中纤维含量（100%）如下所示：全纤维：39.5%;半纤维：37.0%;灰分7.1%;木质素16.6%。
１．１．２处理方式（1）酸处理方式：玉米芯200G，固体与液体比例为1比8，将玉米芯放入浓度为百分之一的稀硫酸溶液中，在条件为摄氏110度的情况下反应三小时后滤出残渣，将此残渣通过一定的处理方式，洗至中性，经测量，酸处理后的残渣纤维含量为半纤维6.02%，纤维56.83%木质素20.21%其他16.94%。
（2）碱处理方式：玉米芯200G，固体与液体比例为1比8，将玉米芯放入浓度为百分之二的氢氧化钠溶液中进行反应。
（室温，24h)得出滤渣，洗至中性，经测量件处理后的残渣纤维素含量为63.5%半纤维素10.1%木质素14.5%其他11.9%[1]。
１．１．３酶溶液纤维素酶溶液：取自制酶溶液若干，每毫升含有25FPIU。
Cellobiase溶液：取自制cellobiase溶液若干，每毫升含5CBIU。
纤维素酶在玉米芯上的吸附和水解作用分析
渊2冤碱处理方式院玉米芯 200G袁固体与液体比例为 1 比 8袁将玉米 芯放入浓度为百分之二的氢氧化钠溶液中进行反应遥 渊室温袁24h)得出
All Rights Reserved. 滤渣袁洗至中性袁经测量件处理后的残渣纤维素含量为 63.5%半纤维 素 10.1%木质素 14.5%其他 11.9%[1]遥 员援员援猿 酶溶液 纤维素酶溶液院取自制酶溶液若干袁每毫升含有 25FPIU遥 Cellobiase 溶液院取自制 cellobiase 溶液若干袁每毫升含 5CBIU遥 员援圆 实验方法 FPA 和 CB 酶活性标准参照国际标准测定法进行测量遥 两者的表 示方法用 FPIU/mL 与 IU/mL 来进行表示遥 外切 Exocellobiohydrolase 利 用水解脱脂棉的方式来表示遥 内切 exocellobiohydrolase 利用 CMC-Na 底物来测量活力遥 酶的活性利用 DNS 法进行测量遥 水解率计算公式为院水解率=还原糖伊0.9/底物中纤维素及半纤维 素总量伊100% 员援圆援员 纤维素酶吸附性实验 按照相关公式吸附酶量=(初始状态酶活-酶解液中酶活)/初始状 态酶活伊100%来进行具体实验袁实验步骤如下院 在三角瓶器皿中放入 30 克经过处理的纤维底物遥 将 含量 为 15FPIU 放入三角形器皿中使之充分反应袁将该反应的相关 pH 值调节 到 4.7袁经反应袁纤维底物的质量数为 10.1%袁通过震荡袁得取样品遥 之 后测量该溶液中 C1尧CMC尧CB 酶活遥 员援圆援圆 回收复用的实验 取用经过碱处理纤维底物与水的混合液 200ML 渊玉米纤维 20G袁 单位为 15FPIU 酶适量袁其余为蒸馏水冤测得溶液的 pH 值为 4.9.环境 温度为 50 摄氏度袁静置 48H袁加 20G 新底物遥 在加入水袁步骤上同遥 如 此反复遥 渊溶液体积始终保持在 200ML)
纤维素酶在玉米芯上的吸附及其水解作用
第25卷第3期2005年9月林 产 化 学 与 工 业Che mistry and I ndustry of Forest Pr oductsVol.25No.3Sep t.2005纤维素酶在玉米芯上的吸附及其水解作用3ZHAN X M 詹小明,夏黎明3(浙江大学生物工程与化学工程学院,浙江杭州310027)摘 要: 对纤维素酶在玉米芯纤维底物上的吸附特征及其水解作用进行了研究。
纤维素酶组分中的外切型β-葡聚糖酶(C1酶)、内切型β-葡聚糖酶(C MC酶)和纤维二糖酶(CB酶)在同一纤维素底物上具有不同的吸附性质,底物的粒度、预处理条件、pH值、温度等因素对纤维素酶的吸附具有不同的影响。
在特定的酶解条件下(底物质量分数10%,pH值4.8,50℃), C1酶、C MC酶组分主要吸附在玉米芯纤维底物上,而CB酶组分则大部分游离在液相中。
利用纤维素酶的吸附特性,在玉米芯酶解工艺中实现了纤维素酶的回收复用。
当玉米芯纤维底物质量分数为10%,纤维素酶初始用量为每克底物15FP I U,酶解48h后滤去水解液,保留纤维素残渣并加入新鲜底物,同时补加纤维二糖酶(每克底物4I U)和少量纤维素酶(每克底物7.5FP I U),继续酶解48h,如此重复进行。
连续重复7批的试验结果表明:这一酶解工艺简便易行,纤维素酶的用量可节约50%,同时纤维素的酶解得率平均可达80%以上。
这一研究结果在可再生纤维素资源酶法糖化利用方面具有重要意义。
关键词: 纤维素酶;玉米芯;纤维素水解中图分类号:T Q353.421;Q556 文献标识码:A 文章编号:0253-2417(2005)03-0076-05 ADS ORPTI O N AND RECYCL I N G OF CELLULASE DUR I N GHY DROLYSI S OF CORNCOBZHAN Xiao2m ing,X I A L i2m ing(D epart m ent of Che m ical Engineering and B ioengineering,Zhejiang U niversity,Hangzhou310027,China)Abstract:The ads or p ti on and functi ons of hydr olysis of cellulase on corncob substrate were studied.The ads or p ti on characteristics of three cellulase components were different during hydr olysis.Fact ors affecting cellulase ads or p ti on were investigated,including granularity of corncob,p retreat m ent conditi ons,pH value and te mperature.Under standard hydr olysis conditi ons of cellul osic substrate(corncob10%,pH value4.8,50℃),endo2β21,42glucanase(C MCase)and exo2β21,42glucanase(C1)were mainly abs orbed on the substrate,but cell obiase(C B)was mostly maintained in the liquid phase.A p r ocess for recycling enzy me during cellul ose hydr olysis was set up based on the ads or p ti on characters of cellulase.Under batch hydr olysis p r ocess the substrate mass part10%and initial cellulase dosage15FP I U/g substrate,the hydr olyzate was re moved while the cellul osic residue ads orbing cellulase was re mained after48h reacti on.Then the fresh substrate was added int o the reacti on syste m with cell obiase(4I U/g substrate)and partial cellulase(7.5FP I U/g substrate).The p r ocess was repeated f or7batches and average hydr olysis yield of corncob was over80%with the saving of50%cellulase.The results of this research were meaningful in the enzy matic saccharificati on of rene wable cellul osic res ources.Key words:cellulase;corncob;cellul ose hydr olysis纤维素是廉价的可再生资源。
纤维素酶的水解机制和作用条件
纤维素酶的水解机制和作用条件纤维素酶对大家来说已经不陌生，现在已经广泛应用在工业生产过程中，纤维素酶在植物提取和饲料中的功能是其他产品所无法替代的。
然而纤维素酶在其发展过程中经历了漫长的过程，随着越来越多的生物学家对其进行研究，纤维素酶的水解过程才逐渐被人们掌握。
下面详细介绍纤维素酶的研究过程和其水解机制。
1 纤维素酶的研究过程在自然界中,绝大多数的纤维素是由微生物通过分泌纤维素酶来进行降解的。
早在l850年,Mifscherlich己经观察到微生物分解纤维素现象。
但纤维素酶的研究则是从1906年Seilliere在蜗牛消化液中发现了分解天然纤维素的酶,以后才逐渐开始的。
1912年 Pringsheim 从耐热性纤维素细菌中分离出纤维素酶。
1933年Grassman分辨出了一种真菌纤维素酶的两个组分。
1954年,美国陆军 Natick实验室开始研究军用纤维素材料微生物降解的防护问题,后来发现纤维素经微生物降解后,可产生经济、丰富的生产原料,并且有望解决自然界不断产生的固体废物问题,于是纤维素酶得到了广泛的关注。
2 纤维素酶的水解机制关于纤维素酶水解的机制至今仍无完全统一的认识,目前普遍接受的理论主要为协同理论。
该理论认为,纤维素的酶水解过程是由C1酶、Cx酶、β-葡萄糖苷酶系统作用的结果,水解过程为:先是Cx酶作用于纤维素分子非结晶区内部的β-1, 4糖苷键,形成短链的β-寡聚糖;C1酶作用于β-寡聚糖分子的非还原末端,以二糖为单位进行切割产生纤维二糖;接着,部分降解的纤维素进一步由C1酶和 Cx酶协同作用,分解生成纤维二糖、纤维三糖等低聚糖;最后由β-葡萄糖苷酶作用分解为葡萄糖。
纤维二糖对CBH和EG有强烈抑制作用,β-葡萄糖苷酶 BG将纤维二糖和纤维三糖水解为葡萄糖,从反应混合物中除去抑制。
3一般纤维素酶的最适作用条件是什么呢？1、酸性纤维素酶最适作用条件：最适pH：3.5-4 最适温度：45-55℃2、中性纤维素酶最适作用条件：最适pH：4.5-6 最适温度：45-55℃3、碱性纤维素酶最适作用条件：最适pH：10-11 最适温度：45-55℃当然不排除一些特殊的菌种发酵生产的纤维素酶会有例外的最适作用条件，纤维素酶的最适作用条件还要取决于菌种自身的结构和其生存环境。
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纤维素酶水解稀酸预处理和 蒸汽爆破 预处理 的玉 米秸秆 ， 其水 解得率 均低 于 自产 纤维素酶 。以蒸
汽爆破 的玉米秸秆为碳 源制备纤 维素酶 ， 添加 外源 ８Ｉ／ （ Ｕ ｇ 以纤维素 计 ） 的 一 葡萄糖苷 酶 ， 水解 蒸
汽爆破 的玉米秸秆 ４ ， ８ｈ 纤维素水 解得 率为 ９ ．８％ ； ０Ｏ 水解 液 中纤维二糖 的质 量 浓度 从 １． ６ Ｌ ７０
（ ｅ ａ ｏａ ｒ ｏ Ｆ ｒｓ Ｇ ｅｔ ｓ＆ Ｂｏ ｃｎｌｇ ， ｎ ｔ ｆ ｄ ｃｔ ｎ Ｋ ｙＬｂ ｒ ｏ ｆ ｏｅｔ ｎｎｉ ｔｙ ｃ ｉｔ ｈ ｏ ｙＭｉｉｒ ｏ ｕ ａｏ ， ｅ ｏ ｓｙ Ｅ ｉ Ｎ ｍ ｎ ｏｅｔ ｎｖｒ ｔ， ａ ｎ １０ ７ ｈｎ ） ａ ｉｇＦ ｒｓ Ｕ ｉ ｓｙ Ｎ ｍｉｇ２０ ３ ，Ｃ ｉａ ｙ ｒ ｅｉ
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几种 纤维 素 酶 制剂 水 解 和 吸 附性 能 的研 究
■
摘
ＹＡＮＧ Ｊｎ ｉｇ
杨 静， 张晓萍 ，勇 强 ， 余世袁
（ 南京林业大学 林木遗传 与生物技 术省部共 建教 育部 重点 实验 室 ，江苏 南京 ２ ０３ ） １０ ７
要 ： 比较 了商品纤维素酶和 自产 纤维素酶在 蛋 白组分及蛋 白组 分含量上 存在 的差异 。商 品
ｄ ｓ ｆ Ｕ ｅ ｌｌ ｓ ａ ｅ ｏ Ｉ ／ｇ ｃ ｌ ｏ ｅ；ｔ ｅ ｃ ｎｅ ｔ ｆｃ ｌ ｂ ｏ ｅ ｗａ ｅ ｒ ａ ｅ ｏ １ ０ ｏ １ １ ／ ８ ｕ ｈ ｏ ｔｎ ｅ ｌ ｉｓ ｓｄ ｃ ｅ ｓ ｄ ｆ ｍ ７． ６ ｔ ． ２ ｇ Ｌ；ｔ ｅ ｃ ｎｅ ｔｏ ｌ ｃ ｓ ｓｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｏ ｏ ｒ ｈ ｏ ｔ ｎ ｆｇ ｕ ｏ ｅ ｗａ ｎ ｒ ａ ｅ
ｃａ ｅｌ ｌ ｓ ｓｗｅｅ ｅ ａｕ ｔｄ ｉｌ ｌ ａ ｅ ｒ ｖ ｌ ａｅ ．Ａｌ ｔ ｒ ｅ ｃ ｌｕａ ｅ ｐ ｅ ａ ａｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｉ ｈ ｓ ｌｂ ｒ ｔｒ ｈ ｗｅ ｅｔｒ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｔ ａ ｏ － ｃ ｕ ｌ ｈ ｅ ｅｌ ｌｓ ｒ ｐ ｒ ｔ ｓ ｐ ｏ ｕ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｏ ａｏ ｓ ｏ ｄ ｂ ｔ ｅ ｆ ｍａ ｃ ｈ ｎ ｃ ｒ ｏ ｙ ｅ ｏ ｎ
降低 到 １ １ ／ ， ．２ｇ Ｌ 相应 葡萄糖质量浓度从 ２ ．９ Ｌ提 高到 ４ ． １ ／ ， １０ ４ ０ Ｌ 可发 酵性 糖从 ５ ： ８％ 提 高到 ９ ． ２％。微晶纤 ｇ ５２ ７５
维素对商品酶和 自产酶的吸 附在 ３ ｉ ０ｒｎ达到平衡 ， ａ 且符合 Ｌｎ ｍ ｉ 等温吸 附方程 ； Ｌ ｎｍ ｉ常数 分析得知 两类酶 均 ａｇ ｕｒ 由 ａｇ ｕｒ
第３ ０卷第 １ 期 ２１ ０ ０年 ２月
林 产 化 学 与 工 业
Ｃｈ ｍｉｔｙ ａ ｄ Ｉ ｄ ｔ ｆＦｏ ｅ ｔＰｒ ｄ ｃ ｓ ｅ ｓｒ ｎ ｎ ｕｓｒ ｏ ｒ ｓ ｏ ｕ ｔ ｙ
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ １ ３ ．１
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来 自里氏木 霉， 且对微 晶纤维素 的亲和 力相差 不大。 关键词 ： 纤维素酶 ；一 葡萄糖苷 酶； 纤维素水解 ； 纤维素吸附 中图分类号 ：Ｑ ５ Ｔ ３１ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ：２ ３— ４ ７ ２ １ ） １ ０ ２ ０ ０ ５ ２ １ （０ ０ ０ — ０ ７— ６
ｍｅ ｃ Ｍ ｃ ｌ ｌｓ ｓ ｏ ｙ ｒ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｅ ｐ ｏ ｅ ｎ ｉ ｔ － ｃｄ ｐ ｅｒ ａｅ ｏ ｉ ｓｏ ｅ ．Ｔ ｅ ｃ ｌ ｌ ｓ ，ｐ ｏ ｕ ｅ ｒ ｍ ｔａ ｎ ｉ ｅｌ ａ ｅ ｎ ｈ ｄ ｏｙ ｉ ｆｓｅ ｍ・ ｘ ｌ ｄ ｄ ａ ｄ ｄ ｌ ｅ ａ ｉ — ｒ ｔ ｔｄ ｃ ｒ ｔ ｖ ｒ ｈ ｅｌ ａ ｅ ｒ ｄ ｃ ｄ ｆｏ ｓ ｍ－ ｕ ｕ ｅ １ ｕ ｅ