纤维素酶的介绍
纤维素酶简介
1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。
微生物对纤维素的降解、转化是自然界中碳素转化的主要环节。
纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的多组分酶的总称。
目前,纤维素酶产品广泛应用于纺织、饲料、酿造、制药、造纸等行业,尤其是在纺织行业的应用范围目前正在不断扩大。
2纤维素酶纤维素酶的研究最早是1906年Seilliere在蜗牛的消化液中发现了分解纤维素的纤维素酶。
纤维素酶是能水解纤维素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。
纤维素酶的来源非常广泛,昆虫、软体动物、原生动物、细菌、放线菌和真菌等都能产生纤维素酶。
主要的有:康氏木霉、里氏木霉、黑曲霉、斜卧青霉、芽孢杆菌等。
丝状真菌产生的纤维素酶一般在酸性或中性偏酸性条件下水解纤维素底物,而嗜碱细菌产生的纤维素酶在碱性范围起作用。
纤维素酶分子是由球状的催化结构域(CD)通过一个富含脯氨酸或羟基氨基酸的连接桥(Linker)和纤维素结合结构域(CBD)三部分组成。
连接桥的作用可能是保持CD和CBD之间的距离。
纤维素结合结构域执行着调节酶对可溶和非可溶性底物专一性活力的作用,对酶的催化活力是非常必需的。
催化作用域的三维结构极其复杂,对酶的催化活力起决定作用。
[1,4]3纤维素酶对纤维素的作用机理目前,一种理论认为:纤维素酶水解纤维素是β-1,4-内切葡聚糖(纤维二糖水解)酶(EG,Endo-β-Glucanase),β-1,4-外切葡聚糖(纤维二糖水解)酶(CBH,Cellobiohydrolase)和β-葡萄糖苷酶(BG,β-Glucosidase)协同作用下进行的。
首先,EG酶随机水解切断无定型区的纤维素分子链,使结晶纤维素出现更多的纤维素分子基端,为CBH酶水解纤维素创造条件,CBH酶的水解产物纤维二糖则由BG酶水解成葡萄糖,因而纤维素酶水解纤维素的过程可以简单表示为:EG→CBH→BG。
纤维素酶
纤维素酶
纤维素酶编辑词条B 添加义项?纤维素酶,是由多种水解酶组成的一个复杂酶系,自然界中很多真菌都能分泌纤维素酶。
习惯上,将纤维素酶分成三类:C1酶、Cx酶和β葡糖苷酶。
C1酶是对纤维素最初起作用的酶,破坏纤维素链的结晶结构。
Cx酶是作用于经C1酶活化的纤维素、分解β-1,4-糖苷键的纤维素酶。
β葡糖苷酶可以将纤维二糖、纤维三糖及其他低分子纤维糊精分解为葡萄糖。
基本信息中文名称纤维素酶外文名称Cellulase 种类介绍纤维素酶的组成与功能、纤维素酶降解纤维素的机理研究发酵工艺影响产酶量和活力的因素、污染菌的控制目录1基本资料2分类3影响纤维素酶作用的因素4菌种选育5发酵工艺6农业应用7展望。
纤维素酶的作用
纤维素酶的作用纤维素酶是一种广泛存在于自然界中的酶类,它在生物体内发挥着重要的作用。
纤维素酶主要作用于纤维素,这是一种存在于植物细胞壁中的多糖物质。
纤维素是地球上最丰富的有机化合物之一,它在植物细胞壁中起到了结构支持和保护细胞的作用。
然而,纤维素对于大多数动物和微生物来说是难以降解和利用的。
纤维素酶能够降解纤维素,将其分解为可溶性的低聚糖和葡萄糖单体。
这些降解产物可以被动物和微生物吸收和利用,从而提供能量和营养物质。
纤维素酶可以在多种生物体中找到,包括动物、植物和微生物。
在动物体内,纤维素酶主要存在于一些特殊的微生物中,如细胞外产生的蛇胆酶,它能够帮助动物消化纤维素。
蛇胆酶是一种能够分解纤维素的纤维素酶,它存在于蛇的唾液中。
蛇在进食时,会释放唾液来润湿和分解捕获的猎物,其中的纤维素酶能够帮助蛇消化纤维素。
在植物体内,纤维素酶主要存在于植物细胞壁中的细胞酶体中。
当植物受到外界环境的刺激时,植物细胞会释放纤维素酶来分解细胞壁中的纤维素,以适应外界条件的变化。
例如,在植物生长过程中,纤维素酶能够帮助植物调节细胞壁的构成,以适应不同的环境条件。
在微生物体内,纤维素酶是一种常见的酶类。
许多微生物,如细菌和真菌,具有纤维素酶的产生能力。
这些微生物通过分泌纤维素酶来分解环境中的纤维素,从而释放出能量和营养物质。
这对于地球上的生态系统是非常重要的,因为纤维素是植物细胞壁中最主要的组成部分,纤维素酶能够促进植物细胞壁的降解和再生。
除了在生物体内发挥重要作用外,纤维素酶还在工业上具有广泛的应用价值。
纤维素酶可以用于生物质降解,例如在制备生物柴油和纸浆工业中。
通过添加纤维素酶,可以有效地分解生物质中的纤维素,从而提高生物质的可转化性和利用效率。
此外,纤维素酶还可以用于制备食品添加剂和生物医药产品等。
总之,纤维素酶在生物体内具有重要的作用。
它能够降解纤维素,提供能量和营养物质,并在生物体生长和发育过程中发挥调节作用。
此外,纤维素酶在工业上也具有广泛的应用前景。
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
纤维素酶作用条件
纤维素酶作用条件全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:纤维素酶是一种能够分解纤维素的酶类蛋白质。
纤维素是一种由多糖组成的长链聚合物,存在于植物细胞壁中,是植物体中最丰富的有机化合物之一。
纤维素酶通过水解作用将纤维素分解成较小的碳水化合物,从而促进植物细胞的溶解,并释放出足够的能量供生命活动所需。
纤维素酶的作用条件与多种因素有关,下面将逐一进行详细介绍。
纤维素酶的作用条件与温度息息相关。
一般而言,纤维素酶的最适作用温度在50-60摄氏度左右。
过低或过高的温度都会影响纤维素酶的活性,导致酶活性下降甚至失活。
在工业生产中,需要通过控制恰当的温度来保证纤维素酶的有效作用。
pH值也是影响纤维素酶活性的重要因素之一。
一般而言,纤维素酶的最适作用pH为4.5-5.5。
若环境pH超出这个范围,将会导致纤维素酶的酶活性受到抑制或失活。
在实际应用中需要根据具体情况对环境pH进行调控,以维持纤维素酶的高效活性。
离子强度也会对纤维素酶的活性产生影响。
一般来说,适度的离子强度可以促进纤维素酶的活性,但过高或过低的离子强度都会对酶的活性造成不利影响。
在生产过程中需要控制好溶液中的离子强度,以维持纤维素酶的高效活性。
纤维素酶的活性受到多种因素的影响,包括温度、pH值、离子强度、底物浓度和作用时间等。
在实际应用中,需要根据具体情况对这些因素进行合理控制,以保证纤维素酶的高效作用。
希望通过以上介绍,能够加深大家对纤维素酶作用条件的了解,为相关领域的研究和实践提供一定的参考。
第二篇示例:纤维素酶是一种能够降解纤维素的酶类。
纤维素是植物细胞壁中最重要的结构成分,由许多β-葡聚糖分子组成。
纤维素的结构使得它对于大多数动物来说是难以消化的。
纤维素酶在自然界中扮演着非常重要的角色,能够帮助生物体将植物纤维素降解为可被消化吸收的小分子。
纤维素酶的作用条件是指在何种环境条件下,纤维素酶才能够发挥最佳的降解效果。
在实际应用中,对纤维素酶的作用条件进行合理的控制和调节,可以提高酶的活性和稳定性,从而提高纤维素降解的效率。
纤维素酶
一、纤维素酶概述:纤维素酶是一种重要的酶产品,是一种复合酶,主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成,还有很高活力的木聚糖酶。
由于纤维素酶在饲料、酒精、纺织和食品等领域具有巨大的市场潜力,已被国内外业内人士看好,将是继糖化酶、淀粉酶和蛋白酶之后的第四大工业酶种,甚至在中国完全有可能成为第一大酶种,因此纤维素酶是酶制剂工业中的一个新的增长点。
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。
纤维素酶在畜禽生产中的应用:常见的畜禽饲料如谷物、豆类、麦类及加工副产品等都含有大量的纤维素。
除了反刍动物借助瘤胃微生物可以利用一部分外,其它动物如猪、鸡等单胃动物则不能利用纤维素。
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。
二、公司产品纤维素酶产品用途及使用说明:作为微生物饲料、肥料添加使用,主要功效如下:微生物饲料:1.补充动物体内同源酶的不足,促进动物消化吸收,提高饲料利用率。
2.摧毁植物细胞壁,促进营养吸收作用,促进动物生长,提高机体免疫功能3.消除抗营养因素,释放矿物元素和其他微量元素,促进动物健康生长。
4.产生有益代谢物,抑制和杀死有害菌,调节动物的消化系统微生态平衡。
产品配方:豆壳粉、草粉、微量元素、纤维素酶等。
产品使用量:80克—100克/吨(建议使用量)质量指标:纤维素酶≥100000 u/g保存方法:25℃以下阴凉干燥保存。
保质期:12个月。
纤维素酶发酵工艺与应用
固体发酵 概述 工艺流程 工艺条件
液体深层发酵 概述
工艺流程 工艺条件
纤维素酶发酵生产的重点之一是将2种以上产酶微生物一起接种进行混合发酵, 利用它们所产各纤维素酶系的互补作用,生产出优质高效的混合纤维素酶。
纤维素酶发酵工艺与应用
3.1固体发酵工艺
• 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% ~100% ) 下进行发酵。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。
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纤维素酶发酵工艺与应用
纤维素酶发酵工艺与应用
食品发酵工艺 食品发酵工业是纤维 素酶应用最广泛的一
个部门。
生产葡萄糖和单细胞蛋白
农副产品和城市废料中的纤 维素,通过纤维素酶转化为葡 萄糖和单细胞蛋白,对人类
有着十分重要的意义。
纤维素酶
饲料工业
纤维素酶和纤维素酶产生菌能转 化粗饲料如麦桔、麦糠、稻草、 玉米芯等,把其中一部分纤维素转 化为糖、菌体蛋白、脂肪等,降 低饲料中粗纤维含量提高粗饲料
纤维素酶发酵工艺与应用
3.2.1液态深层发酵工艺流程
纤维素酶发酵工艺与应用
3.2.2液态深层发酵工艺条件
液体发酵时间约为70h
pH 培养基初始pH为5~6
时间
影响因素 接种量
温度低于60°C,最适培养温度为 28°C
温度
接种量明显低于固态发酵,接种度为 2%~10%
纤维素酶发酵工艺与应用
纤维素酶在豆腐生产加工中的应用
纤维素酶在豆腐生产加工中的应用纤维素酶在豆腐生产加工中的应用纤维素酶(Cellulase)是一类能够降解纤维素的酶,可分为β-1,4-葡聚糖酶和β-1,4-葡聚糖微晶酶两类。
纤维素是一种主要存在于植物细胞壁中的多糖,它具有丰富的纤维结构,对于人体消化吸收能力较差。
而在豆腐的生产过程中,纤维素酶的应用可以有效降解纤维素,提高豆腐的品质和可食用性。
豆腐是我国传统的一种大众食品,以豆类为主要原料,通过加工制作而成。
在豆腐的生产过程中,会使用大量的水来浸泡黄豆,使其变软,以便磨制成豆浆。
然而,黄豆中富含大量的纤维素,这就给豆浆的制备带来了一定的困难。
纤维素的存在使得豆浆较难获得高品质和口感好的特性,它会使得豆浆的质地变得粗糙、黏稠,且呈现出不饱满的外观。
这就需要在豆浆的制备过程中,加入纤维素酶来降解纤维素,以改善豆浆的品质。
纤维素酶在豆腐生产中的应用主要分为两个方面:豆浆的制备和豆腐的加工。
首先,纤维素酶在豆浆的制备中起到了重要的作用。
在传统的制浆工艺中,豆类需要浸泡数小时甚至一夜之久,以使豆类变软,便于后续的磨制过程。
然而,长时间的浸泡会导致豆类中的营养物质流失,同时也有可能引入一些不必要的细菌和酵母。
因此,近年来的生产工厂开始采用纤维素酶来进行酶解处理,以代替传统的浸泡工艺。
纤维素酶能够迅速降解豆类中的纤维素,减少浸泡时间,不仅提高了豆浆的生产效率,还保留了豆类的营养成分。
此外,纤维素酶还能够通过作用于豆浆中的聚合物,使其分子链断裂,从而增加豆浆的流动性,降低黏稠度,改善豆浆的质地和口感。
这使得豆浆更容易进行后续的加工操作,如煮沸、过滤和加工成豆腐等。
其次,纤维素酶在豆腐加工中也有广泛的应用。
在豆腐制作的过程中,豆浆需要在一定的温度和酸度条件下凝固成块状。
然而,豆浆中的纤维素对凝固过程会产生一定的影响,影响豆腐的成型和质地。
为了改善豆腐的质感和口感,可以向豆浆中添加纤维素酶。
纤维素酶能够降解纤维素,使得豆浆中的纤维素含量下降,进而改变豆腐的结构和形态。
纺织用纤维素酶
纺织用纤维素酶纤维素是一种常见的天然聚合物,存在于植物细胞壁中,是植物结构的重要组成部分。
纤维素酶是一类能够降解纤维素的酶,具有重要的应用价值。
本文将介绍纤维素酶的特点、应用领域以及其在纺织行业中的应用。
纤维素酶是一类能够降解纤维素的生物酶。
纤维素是由纤维素纤维组成的复杂聚合物,由葡萄糖分子通过β-1,4-葡萄糖苷键连接而成。
纤维素酶能够通过水解纤维素的β-1,4-葡萄糖苷键,将纤维素分解为较小的可溶性寡糖和葡萄糖,从而实现对纤维素的降解。
纤维素酶主要包括纤维素酶I和纤维素酶II两类。
纤维素酶I主要作用于纤维素晶体的表面,将纤维素分解为可溶性纤维素和微晶纤维素。
纤维素酶II则作用于纤维素的内部链结,将纤维素分解为可溶性寡糖和葡萄糖。
纤维素酶具有广泛的应用领域。
首先,在食品工业中,纤维素酶可以用于酿造、酿酒和食品加工等过程中,帮助分解植物细胞壁中的纤维素,提高产品的质量和口感。
其次,在生物能源领域,纤维素酶可以用于生物质能源的生产中,将纤维素转化为可用于发酵的糖类物质,用于生产生物乙醇和生物氢等能源。
此外,纤维素酶还可以应用于农业领域,用于改善动物饲料的消化吸收效果。
在纺织行业中,纤维素酶也有着重要的应用。
纺织品通常由纤维素纤维构成,而纤维素酶可以帮助降解纤维素纤维表面的纤维素,使其变得柔软而有弹性。
这种处理后的纤维素纤维具有更好的手感和舒适度,被广泛应用于纺织品的生产中。
此外,纤维素酶还可以用于纺织品的漂白和染色过程中,帮助去除纤维素的残留物和改善染色效果。
纤维素酶在纺织行业中的应用主要分为两类:预处理和后处理。
预处理是指在纺织品生产之前对纤维进行处理,以改善纤维的性质和品质。
纤维素酶可以用于纺织品的预处理过程中,帮助降解纤维素,使纤维变得柔软、有弹性,并且能够提高纤维的染色性能。
后处理是指在纺织品生产之后对纤维进行处理,以改善纺织品的性能和品质。
纤维素酶可以用于纺织品的漂白和染色后处理过程中,帮助去除纤维素的残留物,提高纺织品的柔软度和舒适度。
纤维素酶的最适温度
纤维素酶的最适温度纤维素酶是一种在生物体内广泛存在的酶类,具有分解纤维素的能力。
它在很多微生物和真菌中都可以找到,对于生物体的生长发育和环境的稳定都起着重要作用。
然而,纤维素酶的活性受到温度的影响,不同的纤维素酶对温度的适应性也有所不同。
纤维素酶的最适温度是指酶活性达到最高的温度。
一般来说,纤维素酶的最适温度在30℃到50℃之间。
在这个温度范围内,纤维素酶的活性和稳定性都较好,可以有效地分解纤维素。
当温度低于最适温度时,纤维素酶的活性会降低,反应速度变慢;当温度超过最适温度时,纤维素酶的结构会发生变化,酶活性会迅速降低甚至失活。
纤维素酶的最适温度与其生物体所处的生存环境密切相关。
一般来说,生活在温带和热带地区的微生物和真菌更适应高温环境,它们的纤维素酶的最适温度通常较高;而生活在寒带地区的微生物和真菌更适应低温环境,它们的纤维素酶的最适温度通常较低。
这是因为温带和热带地区的环境温度较高,微生物和真菌需要能够在高温下存活和繁殖,因此它们的纤维素酶需要具有较高的耐热性;而寒带地区的环境温度较低,微生物和真菌需要能够在低温下存活和繁殖,因此它们的纤维素酶需要具有较高的耐寒性。
纤维素酶的最适温度还与酶的来源和应用有关。
不同生物体来源的纤维素酶对温度的适应性有所差异。
例如,从热泉中分离得到的纤维素酶通常具有较高的最适温度,可以在较高温度下保持较高的活性;而从寒带土壤中分离得到的纤维素酶则通常具有较低的最适温度,可以在较低温度下保持较高的活性。
纤维素酶的最适温度是指酶活性达到最高的温度。
纤维素酶的最适温度通常在30℃到50℃之间,不同的纤维素酶对温度的适应性也有所不同。
纤维素酶的最适温度与环境温度、生物体来源和应用需求有关,需要根据具体情况进行调整。
了解纤维素酶的最适温度对于研究和应用纤维素酶具有重要意义,可以为纤维素酶的生产和利用提供指导。
希望通过对纤维素酶的最适温度的研究,能够更好地发挥纤维素酶的作用,促进生物体的生长发育和环境的稳定。
纤维素酶的应用实例
纤维素酶的应用实例1. 纤维素酶的概述纤维素是由纤维素和木质素组成的植物细胞壁中最主要的结构组分之一。
纤维素酶是一类能够降解纤维素的酶类,可以将纤维素降解为可利用的低聚糖或葡萄糖。
由于纤维素存在于许多植物和木质质料中,纤维素酶具有广泛的应用前景。
2. 纤维素酶在生物质降解中的应用2.1 生物质预处理纤维素酶可以在生物质预处理中发挥重要作用。
生物质预处理是将生物质材料进行物理、化学或生物学处理,以提高生物质的可降解性。
纤维素酶在生物质预处理中可以通过降解纤维素和解聚木质素,使得生物质中的纤维素更易于被后续的微生物降解。
2.2 生物燃料生产纤维素酶在生物燃料生产中的应用是其重要的应用领域之一。
生物燃料是一种可再生能源,其生产过程主要是通过将生物质材料转化为可燃气体或液体燃料。
纤维素酶可以将生物质中的纤维素降解为可发酵的糖类,再通过发酵过程产生乙醇或其他液体燃料。
2.3 饲料添加剂纤维素酶可以作为饲料添加剂,提高畜禽对纤维素的消化能力。
纤维素是植物细胞壁的重要成分,存在于许多饲料中,但畜禽的消化系统无法直接降解和利用纤维素。
添加纤维素酶可以促进畜禽对纤维素的消化,提高饲料的利用效率,减少饲料浪费。
3. 纤维素酶在纺织和纸浆工业中的应用3.1 纤维素酶在纺织工业中的应用纤维素酶在纺织工业中可以用于纤维素纤维的表面处理。
纤维素酶可以去除纤维素纤维表面的无用颗粒、污渍和杂质,改善纤维素纤维的质量和手感。
此外,纤维素酶还可以使纤维素纤维变得柔软,并通过改善纤维素纤维表面的覆盖度,提高染料的吸附性和固着力。
3.2 纤维素酶在纸浆工业中的应用纤维素酶在纸浆工业中的应用主要是用于纸浆的漂白过程。
纸浆的漂白过程可以去除纸浆中的色素和有机杂质,提高纸张的白度和透明度。
纤维素酶可以降解纸浆中的木质素和纤维素,减少漂白过程对环境的污染,同时可以降低漂白剂的使用量和成本。
4. 纤维素酶在食品加工中的应用4.1 面食加工中的应用纤维素酶在面食加工中可以增加面团的延展性和可塑性,改善面筋的质地和口感。
纤维素酶
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4 在食品工业中的应用
纤维素酶在食品工业中的应用极为广泛。 用纤维 素酶处理茶叶制备速溶茶,可有效提高速溶茶提 取率,提高稳定性,制成的速溶茶不仅保持茶叶 天然的色、香、味和营养成分,而且无不溶性渣 滓,饮用方便。用于果蔬榨汁、花粉饮料有利于 细胞内物质渗出、增加出汁率、减少压榨压力, 具有促进汁液榨取和澄清的作用。纤维素酶处理 植物可使细胞壁发生不同程度改变,从而提高细 胞内含物提取率。用于处理大豆,不仅可促使其 脱皮、增加从豆类中提取优质水溶性蛋白质得率, 还可以回收豆渣中的蛋白质和油脂,提高原料利 用率。
应用:
1 农牧业上的应用:
目前纤维素酶多与其它酶共同制成复合酶制剂, 其中含纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶、淀粉酶、 蛋白酶等。在农业实践中已有很大成效,如,用 于饲料可使鸡增重20%~30%,鸡产蛋率提高7 %。饲料转化率提高5%~8%,猪增重16%~ 23%,饲料利用率提高12.4%。罗非鱼增重12 %~16%。并且酶化饲料比加酶饲料好。对于牛 羊等草食性动物也有较好的效果,犊牛增重提高 10%~14.1%,羔羊增重提高16.87%。
3 造纸业上的应用
用纤维素酶和半纤维素酶结合处理,可促进脱墨 过程,并且能在低pH值的纸浆中进行脱墨。现 在采用的透印版印刷法,其采用的油墨中含有的 干性油和干性树脂,能与纸张形成广泛的交联网 络,因而传统方法较难将这种墨脱去。帕拉萨德 (D.Y.Parasad)等用纤维素酶和半纤维素酶共 处理,已能将这种油墨脱下,并使纸纤维的洁白 度、自由度和强度均有所上升,同时也节约了在 传统方法中使用的化学原料。
2 纺织业中的应用
纤维素酶
以上几种酶往往相互协同作用
Character of Reaction
Hydrolysis of 1,4-beta-D-glycosidic linkages in cellulose, lichenin and cereal beta-D-glucans.
Fig.2 Character of Hydrolysis Reaction
Bok JD.等人从Thermotoga neapolitana中分离纯化到2个高 热稳定性内切纤维素酶CelA、CelB,编码这2个内切纤维素 酶的基因已经被鉴定。 Bronnenmeiar将一种来源于T.maritimaMSB8的高热稳定性外 切纤维素水解酶,最适温度为95℃,pH在6.0~7.5,该酶能 水解微晶纤维素、羧甲基纤维素和β-葡聚糖形成纤维二糖 和纤维三糖。 来自S. solfataricusMT4的β-糖苷酶已被纯化鉴定,该酶是 一个同源四聚体, 85℃以上对各种变性剂有极高抵抗力。 编码该酶的基因已在大肠杆菌中克隆和高效表达。 用拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶片、马铃薯或烟叶来 表达热稳定性好的Acidothermus cellulolyticus endoglucanase E1。
分子量:
1.5×106~1.84×106, 相当于11 300个葡萄糖残 基,这些纤维素分子以氢 键构成平行的微晶束,约 60个为1束。
纤维素的弯曲模型:
Hermans(20世纪40年代)提出
Figure 1 Hermans 式纤维素的椅式结构
纤维素酶的介绍
纤维素酶:指由生物产生的一种多组分的混合蛋白质,在适当
纤维素乙醇的生产工艺
Cellulose material
pretreatment cellulas e
综合讲解纤维素酶
中科院微生物研究所董志扬等用康宁木霉通过γ射线照射和亚硝基胍交替处理,诱变出一株纤维素酶高产菌株T801,其产酶能力提高1.77倍。
01
青岛海洋大学管斌等对里氏木霉进行低剂量、反复多次紫外线、亚硝基胍复合诱变处理方法,用“以2-脱氧葡萄糖作为降解产物阻遏物”高效筛选方法,选育得到一株抗分解代谢阻遏的突变株,纤维素酶活力提高三倍。
PART 02
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秸秆酒精流程
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。
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。高产菌株
70-80年代国外主要采用诱变育种方法获得筛选高产菌,包括随机诱变和有目标诱变,其主要策略是: 解除分解代谢阻遏,解除葡萄糖、甘油等易分解代谢碳源对产酶阻遏,或筛选2-deoxyglucose抗性。 提高酶的胞外分泌性,如筛选对细胞壁合成抑制作用的化学物质抗性菌株 筛选β-葡萄糖苷酶高产菌株,设计β-glucosidase作用的有色底物,获得解除分解代谢阻遏高产突变株。
结晶纤维素
C1
无定形纤维素
纤维二糖
βG
葡萄糖
Cx
应用
纺织 棉布后整理、生物抛光
饲料工业 饲料酶、秸秆青贮
啤 酒 工 业
食品及 发酵工业 果汁加工、功能性成分提取 中草药成分提取
酒 精 发 酵 玉米酒精 红薯酒精 秸秆酒精
PART 01
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纤维素酶简介
纤维素酶简介目录•1拼音•2英文参考•3纤维素酶概述•4纤维素酶的来源•5纤维素酶的生产方法•6纤维素酶的应用•7纤维素酶说明书o7.1药品名称o7.2英文名称o7.3纤维素酶的别名o7.4分类o7.5剂型o7.6纤维素酶的药理作用o7.7纤维素酶的适应证o7.8纤维素酶的禁忌证o7.9注意事项o7.10纤维素酶的不良反应o7.11纤维素酶的用法用量o7.12纤维素酶与其它药物的相互作用o7.13专家点评1拼音xiān wéi sù méi2英文参考cellulase[21世纪双语科技词典]3纤维素酶概述纤维素酶(cellulase)是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称,它不是单成分酶,而是由多个酶起协同作用的多酶体系。
人们已对纤维素酶的作用机制及工业化应用等方面进行了大量的研究,为纤维素酶的生产和应用打下了良好的基础。
其在扩大食品工业原料和植物原料的综合利用,提高原料利用率,净化环境和开辟新能源等方面具有十分重要的意义。
4纤维素酶的来源纤维素酶的来源非常广泛,昆虫、微生物、细菌、放线菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。
由于放线菌的纤维素酶产量极低,所以研究很少。
细菌产量也不高,主要是葡萄糖内切酶,但大多数对结晶纤维素没有活性,并且所产生的酶是胞内酶或吸附在菌壁上,很少能分泌到细胞外,增加了提取纯化的难度,在工业上很少应用。
目前,用于生产纤维素酶的微生物菌种较多的是丝真菌,其中酶活力较强的菌种为木霉属(Trichoderma)、曲霉属(As pergillus)和青霉属(Penicillium),特别是绿色木霉(Trichoder mavirde)及其近缘菌株等较为典型,是目前公认的较好的纤维素酶生产菌。
现已制成制剂的有绿色木霉、黑曲霉、镰刀霉等纤维素酶。
同时,反刍动物依靠瘤胃微生物可消化纤维素,因此可以利用瘤胃液获得纤维酶的粗酶制剂。
另外,也可利用组织培养法获得所需要的微生物。
纤维素酶
纤维素酶的介绍
纤维素酶是采用优良纤维素酶菌株,经液体深层发酵精制而成的高效酶制剂。
纤维素酶的机理
纤维素、地衣多糖和谷类 b-D葡聚糖中的1,4-b-D-葡萄糖苷键可以被纤维素酶水解并释放出单个葡萄糖单元。
纤维素链状结构中心的无规则非晶体区域首先受到内葡聚糖酶的作用, 1,4-b-D-葡萄糖苷键被随机切割,由此在链内产生纤维低聚糖。
纤维水解酶I和纤维水解酶II对纤维低聚糖的还原性和非还原性末端进行作用,释放纤维二糖。
b-葡萄糖苷酶作用于释放出的纤维二糖产生b-D-葡萄糖。
纤维素酶的特性
最佳pH范围是4.8-5.2
最佳温度范围是55-60℃
纤维素酶的规格
粉末:150000U/g
粉末:20000U/g
液体:20000U/g
纤维素酶的应用
1. 饲料工业SUKACell用量:0.05-0.1%
2. 纺织工业SUKACell用量:2.5-5g/kg 衣物重(5:1 水与衣物比率)5-10 g/kg 衣物重(10:1 水与衣物比率)
3. 造纸工业的酶用量请根据专业技术人员指导进行。
纤维素酶的包装及存储
本产品为1kg/铝箔袋、25kg/袋,可根据客户需要更换包装。
存放于阴凉干燥处,避免阳光直射。
纤维素酶含有大量活性物质,在低温下(25℃以下,但不能冷冻)贮存时,其活性可保持相当长时间。
纤维素酶的供应地
纤维素酶的联系方式。
纤维素酶
• 什么是纤维素酶
• 纤维素酶的作用方式
• 纤维素酶的应用
• 纤维素酶在饲料、酒精、纺织和食 品等领域具有巨大的市场潜力,已 被国内外业内人士看好,将是继糖 化酶、淀粉酶和蛋白酶之后的第四 大工业酶种,甚至在中国完全有可 能成为第一大酶种,因此纤维素酶 是酶制剂工业中的一个新的增长点。 纤维素占植物干重的35%-50%,是 世界上分布最广、含量最丰富的碳 水化合物。对人类而言,它又是自 然界中最大的可再生物质。纤维素 的利用和转化对于解决目前世界能 源危机、粮食短缺、环境污染等问 题具有十分重要的意义
• 定义
纤维素酶(β-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶)是降解纤维 素生成葡萄糖的一组酶的总称,它不是单体酶,而是起协 同作用的多组分酶系,是一种复合酶,主要由外切β-葡聚 糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成,还有很高 活力的木聚糖酶。作用于纤维素以及从纤维素衍生出来的 产物。微生物纤维素酶在转化不溶性纤维素成葡萄糖以及 在果蔬汁中破坏细胞壁从而提高果汁得率等方面具有非常 重要的意义。 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,比较典型的有木霉属、曲霉属和青霉属。
应用前景
纤维素酶将来最大的用途,或者可以使其产量得到巨 大增长的工业需求将是纤维素乙醇的开发。
完
纤维素酶的分类
• 按组成与功能 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-Dglucanase,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。
纤维素酶在各行业中的应用
在生物漂白方面, 纤维素酶可以加 速纤维素的氧化 反应,使纺织品 更加白净,同时 减少环境污染。
在生物染色方面, 纤维素酶可以促进 染料与纤维的结合, 提高染色的鲜艳度 和持久性,为纺织 品带来更好的视觉 效果。
纤维素酶能够水解纺织品中的纤维,使其变得更加柔软和舒适。 在纺织工业中,纤维素酶的应用可以改善织物的手感和外观,提高产品的附加值。 与传统化学处理方法相比,纤维素酶处理具有环保、高效、安全等优点。 纤维素酶在纺织工业中的应用已经得到了广泛的认可和推广,成为纺织品加工的重要技术之一。
挑战:纤维素酶的 生产成本高,需要 寻找降低成本的方 法
挑战:纤维素酶的应 用效果受温度、PH值 等因素影响,需要优 化酶的生产和应用条 件
解决方案:加强纤 维素酶的基础研究 ,提高酶的活性和 稳定性
解决方案:开发新 型的纤维素酶生产 技术,降低生产成 本
针对不同行业需求,开发具有高活性、高稳定性的纤维素酶品种。 研究纤维素酶的协同作用机制,提高其在复杂底物上的降解效率。 探索纤维素酶在可再生能源领域的应用,如生物燃料、生物电力等。 加强纤维素酶在环境保护领域的研究与应用,如废水处理、污染物降解等。
纤维素酶在生物柴油的生产中也有应用,可提高转化效率和降低环境污染。
纤维素酶的应用前 景和挑战
食品行业: 改善食品口 感和品质, 提高食品的 营养价值
饲料行业: 提高饲料利 用率,促进 动物生长
纺织行业: 处理棉麻等 天然纤维, 提高纺织品 的性能
造纸行业: 优化纸张生 产流程,降 低生产成本
环保领域: 降解污染物, 净化环境
纤维素酶的未来发 展趋势和展望
纤维素酶在农业领 域的应用
纤维素酶能够分解土壤中的有机物质,为农作物提供更多的养分。
纤维素酶概述
整理ppt14源自3纤维素酶的制备工艺整理ppt
15
固体发酵生产纤维素酶
固体发酵法又称麸曲培养法。主要原料一般是麸皮、米糠等。农作物秸秆、甘薯渣、玉米粉、豆粕、压扁谷粒等 通常也可以作为主要原料或辅助原料。 固态发酵生产纤维素酶工艺流程图如 1 所示。首先对发酵原料灭菌,然后将菌种接入到与适当的水充分混合的培 养基中,选择适宜的温度和湿度进行发酵,最后用缓冲溶液(或无菌水)抽提纤维素酶,即可得到粗酶液。
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4
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.
3
银杏叶中提取黄酮提高56%
2
三七总皂苷提高24%
1
金银花绿原酸提高26%
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在纺织行业的应用
1、减量处理 减量处理主要是改善织物的柔软、弹性 和悬垂性。棉织物经过纤维素酶整理后 , 手感和外观可以有很大的改善 ,织物的硬 挺度和刚性降低, 光滑度和悬垂性提高 , 能使织物获得更好的手感。
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6
02
纤维素酶的应用
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7
在食品行业的应用
纤维素酶在食品工业上的应用更为广泛。 如用于豆腐生产中,能提高出品率 10%; 用于制备速溶茶,可有效提高速溶茶的提 取率;用于果蔬榨汁,能大大提高出汁率; 用于大豆的提取,可提高优质蛋白得率, 还可回收豆渣中的蛋白和油脂;用于淀粉 的制造,能缩短制造时间,提高淀粉的出 品率;用于烟草生产,改善烟草品质;用 于酒的酿造,提高出酒率 3%~5%;用于 酱油的发酵,能提高酱油得率,改善酱油 的风味和品质等
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纤维素酶的生产方法及在食品行业的应用
纤维素酶的生产方法及在食品行业的应用
纤维素酶(cellulase)是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称,它不是单成分酶,而是由多个酶起协同作用的多酶体系。
纤维素酶在扩大食品工业原料和植物原料的综合利用,提高原料利用率,净化环境和开辟新能源等方面具有十分重要的意义。
纤维素酶的来源
纤维素酶的来源非常广泛,昆虫、微生物、细菌、放线菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。
目前,用于生产纤维素酶的微生物菌种较多的是丝真菌,其中酶活力较强的菌种为木霉属(Trichoderma)、曲霉属(As pergillus)和青霉属(Penicillium),特别是绿色木霉(Trichoder mavirde)及其近缘菌株等较为典型,是目前公认的较好的纤维素酶生产菌。
现已制成制剂的有绿色木霉、黑曲霉、镰刀霉等纤维素酶。
同时,反刍动物依靠瘤胃微生物可消化纤维素,因此可以利用瘤胃液获得纤维酶的粗酶制剂。
另外,也可利用组织培养法获得所需要的微生物。
纤维素酶的生产方法
目前,纤维素酶的生产主要有固体发酵和液体发酵两种方法。
固体发酵法固体发酵法是以玉米等农作物秸秆为主要原料,其投资少,工艺简单,产品价格低廉,目前国内绝大部分纤维素生产
厂家均采用该技术生产纤维素酶。
然而固体发酵法存在根本上的缺陷,以秸秆为原料的固体发酵法生产的纤维素酶很难提取、精制。
目前,我国纤维素酶生产厂家只能采用直接干燥法粉碎得到固体酶制剂或用水浸泡后压滤得到液体酶制剂,其产品外观粗糙且质量不稳定,发酵水平不稳定,生产效率较低,易污染杂菌,不适于大规模生产。
液体发酵法液体发酵生产工艺过程是将玉米秸秆粉碎至20目以下进行灭菌处理,然后送发酵釜内发酵,同时加入纤维素酶菌种,发酵时间约为70h,温度低于60℃。
采用除菌后的无菌空气从釜低通入进行通气搅拌,发酵完毕后的物料经压滤机板框过滤、超滤浓缩和喷雾干燥后制得纤维素酶产品。
液态深层发酵由于具有培养条件容易控制,不易染杂菌,生产效率高等优点,已成为国内外重要的研究和开发方向。
纤维素酶的应用
制酒
在进行酒精发酵时添加纤维素酶可显著提高酒精和白酒的出
酒率和原料的利用率,降低溶液的黏度,缩短发酵时间,而且酒的口感醇香,杂醇油含量低。
纤维素酶提高出酒率的原因可能有两方面:一是原料中部分纤维素分解成葡萄糖供酵母使用;另外,由于纤维素酶对植物细胞壁的分解,有利于淀粉的释放和被利用。
将纤维素酶应用于啤酒工业的麦芽生产中可增加麦粒溶解性,
加快发芽,减少糖化液中单一葡萄糖含量,改进过滤性能,有利于酒精蒸馏。
酱油酿造
在酱油的酿造过程中添加纤维素酶、可使大豆类原料的细胞膜膨胀软化破坏,使包藏在细胞中的蛋白质和碳水化合物释放,这样既可提高酱油浓度,改善酱油质量,又可缩短生产周期,提高生产率,并且使其各项主要指标提高3%。
饮料加工
用纤维素酶处理豆腐渣后接入乳酸菌进行发酵,可制得营养、品味俱佳的发酵饮料。
将纤维素酶应用于果蔬榨汁、花粉饮料中,可提高汁液的提取率(约10%)和促进汁液澄清,使汁液透明,不沉淀,提高可溶性固形物的含量,并可将果皮综合利用。
目前,有报道已成功地将柑橘皮渣酶解制取全果饮料,其中的粗纤维有50%降解为短链低聚糖,即全果饮料中的膳食纤维,具有一定的保健医疗价值。