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纤维素酶
纤维素酶的发酵
引言
• 纤维素是世界上蕴藏量最丰富的天然高分子化合 物，绝大多数由绿色植物通过光合作用合成。据 估计，地球纤维素每年通过光合作用的更新量约 为4.0X 1010吨。
• 纤维素是地球上最丰富的多糖物质，是植物细胞 壁的主要组分，占植物秸秆干重的l／3～l／2，也 是自然界存在的最多的一类可再生生物聚合物。
纤维素酶理化特性
三：最适温度
• 酶反应存在一个最适温度。一般纤维素酶的最适 温度范围为40—60℃。纤维素酶各组分热稳定性 也存在差异，内切酶(Cx)的最适温度为50～60℃， 热稳定性好，在95℃时仍保留一般的酶活性；不 同来源的β—葡萄糖苷酶的最适温度均为50～60 ℃ 。然而有研究报道，β—葡萄糖苷酶具有很高 的耐温性，在50℃保温60h，仍保持95%以上的 活性，最适温度为70℃。也有报道，康宁木霉中 的外切酶(C1)具有特殊的热稳定性，其最适温度 为40～60℃。
纤维素酶的发酵工艺
一:固体发酵工艺
• 1 固体发酵工艺特点: 固体发酵法又称麸曲培养法，是
以秸秆粉、废纸、玉米秸秆粉为主要原料，拌入种曲 后．装入盘或帘子上，摊成薄层(厚约1 cm)，在培养室一 定温度和湿度(RH 90％一100％)下进行发酵。 • 其主要特点是发酵体系没有游离水存在，微生物是在有足 够湿度的固态底物上进行反应，发酵环境接近于自然状态 下的微生物生长习性，产生的酶系更全，有利于降解天然 纤维素，且投资低、能耗低、产量高、操作简易、回收率 高、无泡沫、需控参数少、环境污染小等。但固体发酵法 易被杂菌污染，生产的纤维素酶分离纯化较难．且色素不 易去除。
纤维素酶理化特性
一：分子量
• 不同来源、不同组分的纤维素酶分子量差别较大，其变化 范围很广。
纤维素酶的发酵
引言
• 纤维素是世界上蕴藏量最丰富的天然高分子化合 物，绝大多数由绿色植物通过光合作用合成。据 估计，地球纤维素每年通过光合作用的更新量约 为4.0X 1010吨。
• 纤维素是地球上最丰富的多糖物质，是植物细胞 壁的主要组分，占植物秸秆干重的l／3～l／2，也 是自然界存在的最多的一类可再生生物聚合物。
纤维素酶理化特性
三：最适温度
• 酶反应存在一个最适温度。一般纤维素酶的最适 温度范围为40—60℃。纤维素酶各组分热稳定性 也存在差异，内切酶(Cx)的最适温度为50～60℃， 热稳定性好，在95℃时仍保留一般的酶活性；不 同来源的β—葡萄糖苷酶的最适温度均为50～60 ℃ 。然而有研究报道，β—葡萄糖苷酶具有很高 的耐温性，在50℃保温60h，仍保持95%以上的 活性，最适温度为70℃。也有报道，康宁木霉中 的外切酶(C1)具有特殊的热稳定性，其最适温度 为40～60℃。
纤维素酶的发酵工艺
一:固体发酵工艺
• 1 固体发酵工艺特点: 固体发酵法又称麸曲培养法，是
以秸秆粉、废纸、玉米秸秆粉为主要原料，拌入种曲 后．装入盘或帘子上，摊成薄层(厚约1 cm)，在培养室一 定温度和湿度(RH 90％一100％)下进行发酵。 • 其主要特点是发酵体系没有游离水存在，微生物是在有足 够湿度的固态底物上进行反应，发酵环境接近于自然状态 下的微生物生长习性，产生的酶系更全，有利于降解天然 纤维素，且投资低、能耗低、产量高、操作简易、回收率 高、无泡沫、需控参数少、环境污染小等。但固体发酵法 易被杂菌污染，生产的纤维素酶分离纯化较难．且色素不 易去除。
纤维素酶理化特性
一：分子量
• 不同来源、不同组分的纤维素酶分子量差别较大，其变化 范围很广。
纤维素酶
解。因此，纤维素的完全降解有赖于这三类酶的合适的比
例，比例不当时会显著影响它们对纤维素的降解活力。
张晓静 2013.02
一、纤维素酶的特性及来源
纤维素酶来源
纤维素酶来源非常广泛，昆虫、软体动物、微生物(细
菌、放线菌、真菌等)都能产生纤维素酶，如白蚁、小龙
虾等能产生完全不同于其内共生微生物群所产的纤维素 酶，反刍动物的瘤胃微生物也拥有强大的纤维素降解酶
酶解纤维素时，对无定形区仅EG即可使之水解，对于结
晶区则需要有EG和CBH的协同作用，而且在结晶纤维素 糖化过程中CB组分会使这种协同作用大大加强。
张晓静 2013.02
一、纤维素酶的特性及来源
纤维素酶
对于天然结晶纤维素的水解，首先需要EG酶随机水解切
断无定形区的纤维素分子链，使结晶纤维素出现更多的纤 维素分子基端，为CBH酶水解创造条件，然后CBH酶作用 于纤维素末端基释放出纤维二糖，纤维二糖再由CB酶水解 成葡萄糖，在上述三类酶的协同作用下完成对纤维素的降
到细胞外，增加提取纯化难度，在工业上很少应用。而丝
状真菌具有产酶的诸多优点。
张晓静 2013.02
一、纤维素酶的特性及来源
纤维素酶来源 丝状真菌具有产酶的诸多优点：产生的纤维素酶为胞
外酶，便于酶的分离和提取；产酶效率高，且产生纤维 素酶的酶系结构较为合理；同时可产生许多半纤维素酶、 果胶酶、淀粉酶等。从纤维素酶工业化制备及其应用角 度看，研究和采用丝状真菌产酶具有更大意义。
依次切下纤维二糖单位。其单独作用于天然结晶纤维素时
酶活力较低，但在EG酶的协同作用下，可以彻底水解结晶 纤维素。
张晓静 2013.02
一、纤维素酶的特性及来源
纤维素酶类糖苷水解酶及其降解机理ppt课件
• 粘连模块与酶上对接模块在种内的结合是非专一性的，而 在种间的相互作用却是专一性的。生化水平上，包含对接 模块的酶与包含粘连模块的脚手架间的结合本质上是非特 异性的。
• 对接过程中粘连模块总体结构本质上不变，对接模块发生
了构象变化。
◈⊃ ► ◄ ■
19
◈⊃ ► ◄ ■
图4.4 热纤梭菌Ⅰ型粘连模块红色和 Ⅰ型对接模块蓝色相互作用示意图
◈⊃ ► ◄ ■
21
厌氧细菌纤维素酶的结构与功能
4.4.3.1典型的纤维小体外切酶（或持续性 内切酶）的空间结构
◈⊃ ► ◄ ■
22
厌氧细菌纤维素酶的结构与功能
4.4.3.2典型的纤维小体内切酶的空间结构
◈⊃ ► ◄ ■
23
厌氧细菌纤维素酶的结构与功能
4.4.4 碳水化合物结合模块CBM
（carbohydrate-binding module)
15
厌氧细菌纤维素酶的结构与4.功4.能2.2对接模块
• 由大约具22个氨基酸的两条重复序列组成 • 钙离子促使对接模块折叠，并使其形成稳定的三级结构。
也是粘连模块-对接模块相互作用所必需的。 • 对接模块与其相应的粘连模块的分支情况相对应。
◈⊃ ► ◄ ■
16
◈⊃ ► ◄ ■
17
厌氧细菌纤维素酶的结构与功能
◈个由⊃9个β► 片层◄组成■的果冻卷。
图4.4 热纤梭菌脚手架蛋白上的CBM结 构示意图
24
厌氧细菌纤维素酶的结构与功能
4.4.4.2酶分子的CBM
• 酶上的CBM不是保持酶复合体接近底物表面所必需的结构。 然而其具有潜在的功能，似乎是单个酶专一性结合底物， 特别是其在分子水平上结合单个底物分子链（如可溶性的 β - 葡聚糖或木聚糖链）。
• 对接过程中粘连模块总体结构本质上不变，对接模块发生
了构象变化。
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图4.4 热纤梭菌Ⅰ型粘连模块红色和 Ⅰ型对接模块蓝色相互作用示意图
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厌氧细菌纤维素酶的结构与功能
4.4.3.1典型的纤维小体外切酶（或持续性 内切酶）的空间结构
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厌氧细菌纤维素酶的结构与功能
4.4.3.2典型的纤维小体内切酶的空间结构
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厌氧细菌纤维素酶的结构与功能
4.4.4 碳水化合物结合模块CBM
（carbohydrate-binding module)
15
厌氧细菌纤维素酶的结构与4.功4.能2.2对接模块
• 由大约具22个氨基酸的两条重复序列组成 • 钙离子促使对接模块折叠，并使其形成稳定的三级结构。
也是粘连模块-对接模块相互作用所必需的。 • 对接模块与其相应的粘连模块的分支情况相对应。
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厌氧细菌纤维素酶的结构与功能
◈个由⊃9个β► 片层◄组成■的果冻卷。
图4.4 热纤梭菌脚手架蛋白上的CBM结 构示意图
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厌氧细菌纤维素酶的结构与功能
4.4.4.2酶分子的CBM
• 酶上的CBM不是保持酶复合体接近底物表面所必需的结构。 然而其具有潜在的功能，似乎是单个酶专一性结合底物， 特别是其在分子水平上结合单个底物分子链（如可溶性的 β - 葡聚糖或木聚糖链）。
纤维素酶.精选PPT
一、纤维素酶的特性及来源
纤维素酶
(3) β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase， ，BG) 又称为纤维二糖 酶(cellobiase，CB)。CB能水解纤维二糖和短链的纤维寡 糖生成葡萄糖，它对纤维二糖和纤维三糖的水解很快，随 着葡萄糖聚合度的增加，水解速度下降。 酶解纤维素时，对无定形区仅EG即可使之水解，对于结 晶区则需要有EG和CBH的协同作用，而且在结晶纤维素糖 化过程中CB组分会使这种协同作用大大加强。
细菌的产量也不高，且主要是内切葡聚糖酶，大多数细菌所产纤维素酶对结晶纤维素没有活性，另外，所产生的酶是胞内酶或吸附于 细胞壁上，很少能分泌到细胞外，增加提取纯化难度，在工业上很少应用。
一、纤维素低酶的，特性研及来究源很少。细菌的产量也不高，且主要是内切葡聚糖
纤维素酶的固体发酵法是以麸皮、谷糠、玉米秸秆等农业废弃物为主要原料，发酵条件接近于自然状态下真菌的生长条件，发酵后的
纤维素酶
（优选）纤维素 酶
一、纤维素酶的特性及来源
纤维素
• 分布 • 化学组成
纤维素酶
• 定义 • • 工业菌种
一、纤维素酶的特性及来源
纤维素
纤维素占植物干重的35％～50％，是地球上分布最 广、含量最丰富的碳水化合物。
纤维素的化学组成十分简单，是由β-D-葡萄糖通过 β-1,4糖苷键连接而成的线形结晶高聚物，其聚合度很 大，通常由4000～8000个葡萄糖分子串联起来，分子 质量达200～2000kD。
丝状真菌具有产酶的诸多优点：产生的纤维素酶为胞 外酶，便于酶的分离和提取；产酶效率高，且产生纤维 素酶的酶系结构较为合理；同时可产生许多半纤维素酶、 果胶酶、淀粉酶等。从纤维素酶工业化制备及其应用角 度看，研究和采用丝状真菌产酶具有更大意义。
《纤维素酶》课件
纤维素酶种类
包括纤维素酶A、纤维素酶B、纤维素酶C等。
Hale Waihona Puke 纤维素酶分类根据催化机理和催化位点的不同，分为β-1,4-葡 萄糖苷酶、β-葡萄糖甾苷酶和β-葡萄糖异甾苷酶。
纤维素酶的应用领域
1
生物制纤
应用于纺织业，提高纤维的柔软性和延展性，降低纺纱成本。
2
能源生产
用于生产生物燃料和生物柴油，替代传统能源，减少环境污染。
基于基因工程的创新
通过改造酶基因，开发出更高效、更稳定的纤维素酶。
绿色生产技术
研发绿色纤维素酶的生产工艺，减少能源消耗和环境污染。
3
农业领域
帮助植物更好地吸收营养，提高农作物产量和质量。
纤维素酶的研究进展
近年来，随着基因工程技术的发展，人们对纤维素酶的结构和功能有了更深入的认识，并通过改造酶基因和优 化酶工艺，提高了酶的催化活力和稳定性。
纤维素酶的生产方法和工艺
发酵法
利用高效产酶菌株通过发酵过程大规模生产纤维素 酶。
固体废弃物法
《纤维素酶》PPT课件
纤维素酶是一种能够降解纤维素的酶类物质，具有重要的生物学功能。它在 生物制纤、能源生产和农业领域有着广泛的应用。
纤维素酶的定义和作用
纤维素酶是一类具有降解纤维素能力的酶，主要作用是将纤维素分解为可溶 性的糖类，从而提供能量源和原料，促进生物体的生长和代谢。
纤维素酶的种类和分类
将农林废弃物等碳质原料与产酶菌固态发酵，从而 获得纤维素酶。
纤维素酶的应用案例
1 纺织业
纤维素酶可以改善纺织品的柔软度，增强织物的透气性和吸湿性。
2 能源生产
纤维素酶用于生产生物燃料和生物柴油，提供可再生能源。
纤维素酶的作用机理及其在饲料中的应用课件
纤维素酶的提取与
纯化
通过适当的提取和纯化方法，可 获得高纯度、高活性的纤维素酶， 为进一步研究和应用提供基础。
纤维素酶的应用前景
饲料工业
纤维素酶可添加到饲料中，提高饲料利用率和动物生长性 能。通过降解纤维素，可释放出更多的营养物质供动物吸 收利用。
生物能源
纤维素酶在生物能源领域具有广阔的应用前景。利用纤维 素酶将植物秸秆等纤维素类物质转化为生物燃料，可缓解 能源危机并减少环境污染。
纤维素酶的应用可以减少动物粪便中未消化营养物质的含量 ，降低环境污染。
04
纤维素酶在饲料中的研 究现状与展望
纤维素酶的研究现状
纤维素酶的种类与
特性
目前已经发现多种纤维素酶，包 括内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶 和纤维二糖酶等，这些酶具有不 同的作用方式和特性，共同作用 分解纤维素。
纤维素酶的来源
纤维素酶可来源于真菌、细菌和 放线菌等微生物，不同来源的酶 具有不同的性质和应用特点。
纺织工业
纤维素酶在纺织工业中可用于处理棉麻等天然纤维，改善 纤维品质和织物性能。通过降解纤维细胞壁，可获得更柔 软、更光滑的纤维。
纤维素酶的研究方向
提高纤维素酶的活性与稳定性
针对不同来源和性质的纤维素酶，研究其作用机制和结构特征 ，通过基因工程和蛋白质工程手段改良酶的活性与稳定性。
协同作用机制研究
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感谢您的观看
纤维素酶对纤维素的分解过程
纤维素酶通过水解作用将纤维素分解 成可被动物消化吸收的葡萄糖。
纤维素酶主要包括内切葡聚糖酶、外 切葡聚糖酶和纤维二糖酶，它们协同 作用，完成对纤维素的分解。
纤维素酶的催化机制
纤维素酶通过活性位点上的催化氨基 酸与纤维素的羟基结合，形成酯键或 水解键，从而将纤维素分解。
纤维素酶离子液体兼容系统水解木质纤维素生物质PPT课件
1、同样显示： 木质素对纤维素 的酶法水解没有 影响水解 2、24小时后， 91％的微晶纤维 素（对照组，） 被转化为葡萄糖， 微晶纤维素含有 木质素显示类似 的高转化率分别 为88％，88％和 87％，
2、北美鹅掌楸的酶法糖化
1、离子液体处理过和未处理过的YP的比较，以及不同温度 下，在各个时间点，产生还原糖含量如下：
均呈液体状态，具害气 体
环境友 好
优点
可反 复多 次循 环使 用
第5页/共25页
易回收
价格 相对 便宜
对水 具有 稳定 性
易与产 物分离
介绍
• 本研究考察了 • 1、在1- 乙基 - 3 - 甲基咪唑乙酸盐存在下市售纤维素酶和葡萄糖苷酶的混合物的稳定性和活性。（1 -
• 本研究中，我们研究了商业上可获得的纤维素酶混合在不同浓度的1-乙基-3-甲 基咪唑醋酸盐中的稳定性和活性。
第2页/共25页
介绍
• 从木质纤维素原料生产的生物燃料和化学品是一种重要的替代传统石油衍生品的 选择。然而，木质纤维素生物质由于其结构的复杂性，酶很难将其有效水解。于 是需要经过必要的预处理。但是目前所有的预处理方法往往没有选择性，而且产 生副产品抑制下游的单糖发酵转化成乙醇和其他产品。
与未处理YP糖化结 果相比，用离子液体 活化过的YP明显改 善。 在前4小时，在处理 过的YP中大概33% 的纤维素被转化成糖， 而未处理的只有3%
第22页/共25页
2、北美鹅掌楸的酶法糖化
1、离子液体处理过和未处理过的YP的比较，以及不同温度 下，24h产生还原糖总含量，如下：
第23页/共25页
第3页/共25页
介绍
• 最近，一些研究表明，离子液体可以有效地溶解的木质纤维素生物质，如柳枝稷，白杨树和松树木材，小 麦秸秆和玉米棒子
综合讲解纤维素酶PPT课件
7
纤维素酶对纤维素的作用机理
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EG、CBH和βG自组织复合 体协同作用降解纤维素的结晶区，同时 由EG、CBH和βG随机作用纤维素的无定 形区。
8
9
结晶纤维素 葡萄糖
C1 无定形 纤维素 Cx
纺织
棉布后整理、生物抛光
饲料工业
饲料酶、秸秆青贮
酒
啤 酒
应用
精 发
工 业
酵
玉米酒精
食品及
红薯酒精
发酵工业
秸秆酒精
果汁加工、功能性成分提取
中草药成分提取
11
纤维素酶水洗牛仔裤
12
秸秆酒精流程 13
影响纤维乙醇产业化的主要因素
（1）木质纤维素预处理技术有待进一步优化和提高。由于天然 纤维素原料的结构复杂的特性，使得其纤维素、半纤维素和 木质素三者不能有效分离；另外伴随产生一些中间副产物， 实验表明，这些物质抑制酵母的生长和代谢，最终影响乙醇 产率。
酸性纤维素酶是一种具有3—10个或更多个组分构成的 多组分酶。依其作用可分为:
β-1，4-内切葡聚糖酶（Endo-β-Glucanase ，简称 EG,Cx）,主要作用于无定形纤维素,水解产生纤维糊精,纤维 寡糖.
β-1,4-外切葡聚糖（纤维二糖水解）酶 （Cellobiohydrolase， CBH,C1 ）,主要作用于结晶纤维 素,产生纤维二糖.
（2）缺乏高效的纤维酶菌株，现有的纤维素酶制剂水解效果较 低，使得酶解糖化经济成本较高，当前生产一吨纤维乙醇需 要酶制剂成本在2200～2600元。
（3）缺乏能够同时高效利用戊糖和己糖的发酵菌株。在木质纤 维水解中，其中有相当比重的木糖（葡萄糖/木糖约为2：1）。 因此，戊糖的利用是影响纤维乙醇综合成本的关键一项。
纤维素酶对纤维素的作用机理
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EG、CBH和βG自组织复合 体协同作用降解纤维素的结晶区，同时 由EG、CBH和βG随机作用纤维素的无定 形区。
8
9
结晶纤维素 葡萄糖
C1 无定形 纤维素 Cx
纺织
棉布后整理、生物抛光
饲料工业
饲料酶、秸秆青贮
酒
啤 酒
应用
精 发
工 业
酵
玉米酒精
食品及
红薯酒精
发酵工业
秸秆酒精
果汁加工、功能性成分提取
中草药成分提取
11
纤维素酶水洗牛仔裤
12
秸秆酒精流程 13
影响纤维乙醇产业化的主要因素
（1）木质纤维素预处理技术有待进一步优化和提高。由于天然 纤维素原料的结构复杂的特性，使得其纤维素、半纤维素和 木质素三者不能有效分离；另外伴随产生一些中间副产物， 实验表明，这些物质抑制酵母的生长和代谢，最终影响乙醇 产率。
酸性纤维素酶是一种具有3—10个或更多个组分构成的 多组分酶。依其作用可分为:
β-1，4-内切葡聚糖酶（Endo-β-Glucanase ，简称 EG,Cx）,主要作用于无定形纤维素,水解产生纤维糊精,纤维 寡糖.
β-1,4-外切葡聚糖（纤维二糖水解）酶 （Cellobiohydrolase， CBH,C1 ）,主要作用于结晶纤维 素,产生纤维二糖.
（2）缺乏高效的纤维酶菌株，现有的纤维素酶制剂水解效果较 低，使得酶解糖化经济成本较高，当前生产一吨纤维乙醇需 要酶制剂成本在2200～2600元。
（3）缺乏能够同时高效利用戊糖和己糖的发酵菌株。在木质纤 维水解中，其中有相当比重的木糖（葡萄糖/木糖约为2：1）。 因此，戊糖的利用是影响纤维乙醇综合成本的关键一项。
第六章纤维素酶
张晓静 2013.02
一、纤维素酶的特性及来源
纤维素酶来源
不同微生物合成的纤维素酶在组成上有显著的差异，对 纤维素的降解能力也大不相同。 放线菌的纤维素酶产量极 低，研究很少。细菌的产量也不高，且主要是内切葡聚糖 酶，大多数细菌所产纤维素酶对结晶纤维素没有活性，另 外，所产生的酶是胞内酶或吸附于细胞壁上，很少能分泌 到细胞外，增加提取纯化难度，在工业上很少应用。而丝 状真菌具有产酶的诸多优点。
张晓静 2013.02
一、纤维素酶的特性及来源
纤维素酶
对于天然结晶纤维素的水解，首先需要EG酶随机水解切 断无定形区的纤维素分子链，使结晶纤维素出现更多的纤 维素分子基端，为CBH酶水解创造条件，然后CBH酶作用 于纤维素末端基释放出纤维二糖，纤维二糖再由CB酶水解 成葡萄糖，在上述三类酶的协同作用下完成对纤维素的降 解。因此，纤维素的完全降解有赖于这三类酶的合适的比 例，比例不当时会显著影响它们对纤维素的降解活力。
纤维素酶
纤维素酶(cellulase)是指能水解纤维素β-1,4葡萄糖苷键， 使纤维素变成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称。它不是 单一酶，而是起协同作用的多组分酶系。
目前普遍认为纤维素酶系主要包括以下三类酶组分。 (1)内切葡聚糖酶(endoglucanase，EG，E.C.3.2.1.4) (2)外切葡聚糖酶(CBH， E.C.3.2.1.91) (3) β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase， BG，E.C.3.2.1.21)
纤维素
纤维素占植物干重的35％～50％，是地球上分布最 广、含量最丰富的碳水化合物。
纤维素的化学组成十分简单，是由β-D-葡萄糖通过 β-1,4糖苷键连接而成的线形结晶高聚物，其聚合度很 大，通常由4000～8000个葡萄糖分子串联起来，分子 质量达200～2000kD。张晓静 2013.02一、纤维素酶的特性及来源
一、纤维素酶的特性及来源
纤维素酶来源
不同微生物合成的纤维素酶在组成上有显著的差异，对 纤维素的降解能力也大不相同。 放线菌的纤维素酶产量极 低，研究很少。细菌的产量也不高，且主要是内切葡聚糖 酶，大多数细菌所产纤维素酶对结晶纤维素没有活性，另 外，所产生的酶是胞内酶或吸附于细胞壁上，很少能分泌 到细胞外，增加提取纯化难度，在工业上很少应用。而丝 状真菌具有产酶的诸多优点。
张晓静 2013.02
一、纤维素酶的特性及来源
纤维素酶
对于天然结晶纤维素的水解，首先需要EG酶随机水解切 断无定形区的纤维素分子链，使结晶纤维素出现更多的纤 维素分子基端，为CBH酶水解创造条件，然后CBH酶作用 于纤维素末端基释放出纤维二糖，纤维二糖再由CB酶水解 成葡萄糖，在上述三类酶的协同作用下完成对纤维素的降 解。因此，纤维素的完全降解有赖于这三类酶的合适的比 例，比例不当时会显著影响它们对纤维素的降解活力。
纤维素酶
纤维素酶(cellulase)是指能水解纤维素β-1,4葡萄糖苷键， 使纤维素变成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称。它不是 单一酶，而是起协同作用的多组分酶系。
目前普遍认为纤维素酶系主要包括以下三类酶组分。 (1)内切葡聚糖酶(endoglucanase，EG，E.C.3.2.1.4) (2)外切葡聚糖酶(CBH， E.C.3.2.1.91) (3) β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase， BG，E.C.3.2.1.21)
纤维素
纤维素占植物干重的35％～50％，是地球上分布最 广、含量最丰富的碳水化合物。
纤维素的化学组成十分简单，是由β-D-葡萄糖通过 β-1,4糖苷键连接而成的线形结晶高聚物，其聚合度很 大，通常由4000～8000个葡萄糖分子串联起来，分子 质量达200～2000kD。张晓静 2013.02一、纤维素酶的特性及来源
纤维素酶课件
四，纤维素酶活力测定方法简介
1，刚果红透明圈法。 2，滤纸酶（FPase）活测定 3，微晶纤维素酶（C1）活测定 4，β-糖苷酶（β-Gase）活测定 5，CMC酶活测定。
五、纤维素酶的发酵制备
纤维素酶的产酶菌很多, 主要有细菌、放线菌和 丝状真菌。其中丝状真菌具有产酶的诸多优点: 产生 的纤维素酶为胞外酶, 便于酶的分离和提取; 产酶效率 高, 且产生的纤维素酶酶系结构较为合理; 同时可产生 许多半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶等。从纤维素酶的 工业化制备及其应用的角度, 采用丝状真菌产酶具有 更大的意义。 从目前的研究进展来看, 由于里氏木霉Rut C30和 QM 9414 同时具有较为稳定的性状、优质高产纤维素 酶的能力和较好的“抗代谢阻遏”能力, 因此, 它们被 认为是最具有工业应用价值的菌株。
纤维素酶是诱导酶, 发酵过程中纤维素酶 的大量合成必须有诱导物的作用。纤维素、 纤维低聚糖及其他结构类似物均可作为纤维 素酶的诱导物, 因此, 用于纤维素酶发酵制备 的培养基, 首先必须加入这些物质。为降低 成本, 简化诱导物的制备工艺, 通常采用富含 这些物质的原料(包括植物纤维原料、各种 酒糟、乳糖、淀粉水解糖等) 作碳源, 使产酶 过程中充当碳源的物质同时起着诱导物的作 用。
纤维素酶的提取
纤维素酶的应用
在食品工业中的应用 纤维素酶在食品工业应用极为广泛。如将纤维素酶应用于豆 腐生产工艺中，结果表明，在大豆浸渍时添加0.5%～5.0%纤 维素酶，可提高4.00%～11.01%豆腐出品率，且所产豆腐色质 和风味无明显变化，同时不改变原有生产工艺路线，其经济效 益比较明显。 在饲料工业中的应用 畜禽饲料中含有大量的纤维素，除某些反刍动物具有分解纤 维素能力外，大部分畜禽不具此能力。纤维素酶是畜牧业中的 一种新型饲料添加剂，能够分解结构复杂的纤维素，生成易消 化物质葡萄糖，摧毁细胞壁释放内容物，便于动物消化吸收。 在洗涤剂工业中的应用 近年来，碱性纤维素酶在洗涤剂上应用改变传统去污机制。 。 其它方面 纤维素酶在造纸、地质钻井、草药提取等方面均有很大应用 潜力
纤维素酶概述ppt课件
纤维素酶来源及分类
来源：
真菌(mainly)： 木霉属、曲霉属和青霉属，如 绿色木霉菌,康宁木霉菌,黑曲霉，绳状青霉、变幻青霉等.
细菌: 好氧菌：如纤维单胞菌属、纤维弧菌属、噬胞菌属 厌氧菌：厌氧性的芽孢梭菌属、产琥珀酸拟杆菌、牛黄瘤胃球菌、白色瘤胃球菌、溶纤维丁酸弧菌等 超古菌：激烈火球菌等.
放线菌: 好氧放线菌：生二素链霉菌 高温单孢菌属:弯曲高温单孢菌及假诺卡氏菌属等
植物、动物及原生动物: 蜗牛,蟑螂等.
按照纤维素降解微生物和纤维素酶系之间的关系，可将纤维素酶系分为三类：
① 一是对天然纤维素的降解能力比较弱，但可大量合成分泌到胞外的纤维素降解酶系，酶的组分是 游离的，如常见的木霉、青霉的纤维素酶系；
② 二是对天然纤维素降解能力强，但分泌到胞外的纤维素酶系活力较低，如担子菌类等； ③ 三是对天然纤维素分解能力强，但基本无纤维素酶分泌到胞外，如厌氧细菌的纤维素酶系。
纤维素酶石磨水洗的牛仔裤
在洗涤剂行业的应用
目前在加酶洗衣粉中 使用的共有4种：蛋白 酶、脂肪酶、淀粉酶、 纤维素酶。它们有着 对污垢的特殊去污能 力，并且具有在洗衣 粉配方中所占成本较 少而洗涤效果提高很 大的特性。
在饲料行业的应用
纤维素是自然界中十分丰 富的资源，可通过用纤维 素酶来有效利用农副产品 的脚料秸秆和糠类来作为 饲料，进而提高畜禽的生 产性能，提高饲料的消化 率和利用率，改善饲料的 营养价值，提高经济效益， 故而纤维素酶具有广阔的 发展前景!
三、纤维素酶法处理改善纤维成纸性能
纤维素酶处理硫酸盐浆能够提高成纸的抗张指数；纤维素酶还能够提高薄页纸的柔软性；纤维素酶处理纸浆，还可改 善纤维压缩性，使纸页微孔性下降、密度提高、透明度提高。
在造纸行业的应用
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胞蛋白 • （四）其他
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第十一章 脂肪酶
• 一、定义 • 二、水解部位 • 三、催化反应 • 四、分类 • 五、催化特性 • 六、脂肪酶特点 • 七、脂肪酶生产菌 • 八、脂肪酶的应用
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一、定义
• 水解天然油脂类脂肪的酶。
二、水解部位
油脂中高级脂肪酸与甘油相连的酯 键。
• 1.为什么对纤维素进行预处理
天然植物纤维中除纤维素外还含有 与纤维素相当的半纤维素（主要是 戊聚糖还包含一些果胶质）及20％ 的木2.纤维素预处理方法
• 物理方法： 研磨、蒸气爆裂、高能辐射、冷
冻处理 • 化学方法： 碱处理、溶剂处理、酸处理 • 其他方法： 加压SO2气体蒸煮、微生物处理
第十章 纤维素酶
• 一、纤维素酶的定义 • 二、纤维素酶的分类 • 三、纤维素酶的作用方式 • 四、纤维素酶的性质 • 五、纤维素酶的生产 • 六、纤维素酶的应用
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1
一、纤维素酶的定义
• 指水解植物纤维或经物理、化学 方法处理过的纤维素（如CMC） 的β-1.4糖苷键的酶。
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二、纤维素酶的分类
• （一）内切β-1.4葡聚糖水解酶－ Cx
• （二）外切β-1.4葡聚糖水解酶－ C1 1. β-1.4葡聚糖水解酶
2. β-1.4葡聚糖纤维二糖水 解酶
• （三） β-1.4葡萄糖苷酶－Cb
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三、纤维素酶的作用方式
• （一）作用方式
• （二）对纤维素进行预处理
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三、催化反应
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四、分类
• （一）羧酸酯酶 • （二）甘油三酯脂肪酶 • （三）甘油单酯脂肪酶 • （四）脂蛋白脂肪酶
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五、催化特性
• （一）只作用于1位或3位的酯键 • （二）作用于1、2、3位的酯键 • （三）只作用于具油酸链的酯键
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（一）作用方式
纤维素酶水解纤维素是各组分酶 （C1 、Cx 、Cb）协同作用的结果： 1.首先Cx 酶在纤维素内部随机的切 割，使其露出许多供外切酶作用的 末端。
2.然后在C1酶的作用下生成大量纤 维二糖和纤维寡糖。
3.最后Cb酶将他们进一步分解成葡 萄糖。
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（二）对纤维素进行预处理
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四、纤维素酶的性质
• （一）分子量：45000-76000；最 适pH：pH4-5；最适温度：4060℃ 。
• （二）纤维素酶各组分大多为糖蛋 白。
• （三）纤维素酶是诱导酶，诱导物 为纤维二糖。
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五、纤维素酶的生产
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六、纤维素酶的应用
• （一）食品发酵工业 • （二）饲料工业 • （三）废弃纤维素生产糖液与单细
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六、脂肪酶特点
• 脂肪酶是糖蛋白，其中糖含量2.5％ 糖的主要成分是甘露糖
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七、脂肪酶生产菌
• 柱形假丝酵母、解脂假丝酵母、白 地霉、德氏根霉、粘质色杆菌等， 我国生产的主要菌种是解脂假丝酵 母和阿氏假囊酵母等。
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八、脂肪酶的应用
• （一）用于脱脂 • （二）用于食品工业 • （三）用于医药工业 • （四）作为工具酶用于分析和制备
化工产品
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• 一、定义 • 二、水解部位 • 三、催化反应 • 四、分类 • 五、催化特性 • 六、脂肪酶特点 • 七、脂肪酶生产菌 • 八、脂肪酶的应用
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一、定义
• 水解天然油脂类脂肪的酶。
二、水解部位
油脂中高级脂肪酸与甘油相连的酯 键。
• 1.为什么对纤维素进行预处理
天然植物纤维中除纤维素外还含有 与纤维素相当的半纤维素（主要是 戊聚糖还包含一些果胶质）及20％ 的木2.纤维素预处理方法
• 物理方法： 研磨、蒸气爆裂、高能辐射、冷
冻处理 • 化学方法： 碱处理、溶剂处理、酸处理 • 其他方法： 加压SO2气体蒸煮、微生物处理
第十章 纤维素酶
• 一、纤维素酶的定义 • 二、纤维素酶的分类 • 三、纤维素酶的作用方式 • 四、纤维素酶的性质 • 五、纤维素酶的生产 • 六、纤维素酶的应用
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一、纤维素酶的定义
• 指水解植物纤维或经物理、化学 方法处理过的纤维素（如CMC） 的β-1.4糖苷键的酶。
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二、纤维素酶的分类
• （一）内切β-1.4葡聚糖水解酶－ Cx
• （二）外切β-1.4葡聚糖水解酶－ C1 1. β-1.4葡聚糖水解酶
2. β-1.4葡聚糖纤维二糖水 解酶
• （三） β-1.4葡萄糖苷酶－Cb
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三、纤维素酶的作用方式
• （一）作用方式
• （二）对纤维素进行预处理
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三、催化反应
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四、分类
• （一）羧酸酯酶 • （二）甘油三酯脂肪酶 • （三）甘油单酯脂肪酶 • （四）脂蛋白脂肪酶
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五、催化特性
• （一）只作用于1位或3位的酯键 • （二）作用于1、2、3位的酯键 • （三）只作用于具油酸链的酯键
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（一）作用方式
纤维素酶水解纤维素是各组分酶 （C1 、Cx 、Cb）协同作用的结果： 1.首先Cx 酶在纤维素内部随机的切 割，使其露出许多供外切酶作用的 末端。
2.然后在C1酶的作用下生成大量纤 维二糖和纤维寡糖。
3.最后Cb酶将他们进一步分解成葡 萄糖。
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（二）对纤维素进行预处理
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四、纤维素酶的性质
• （一）分子量：45000-76000；最 适pH：pH4-5；最适温度：4060℃ 。
• （二）纤维素酶各组分大多为糖蛋 白。
• （三）纤维素酶是诱导酶，诱导物 为纤维二糖。
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五、纤维素酶的生产
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六、纤维素酶的应用
• （一）食品发酵工业 • （二）饲料工业 • （三）废弃纤维素生产糖液与单细
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六、脂肪酶特点
• 脂肪酶是糖蛋白，其中糖含量2.5％ 糖的主要成分是甘露糖
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七、脂肪酶生产菌
• 柱形假丝酵母、解脂假丝酵母、白 地霉、德氏根霉、粘质色杆菌等， 我国生产的主要菌种是解脂假丝酵 母和阿氏假囊酵母等。
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八、脂肪酶的应用
• （一）用于脱脂 • （二）用于食品工业 • （三）用于医药工业 • （四）作为工具酶用于分析和制备
化工产品
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