纤维素酶的理论研究和应用进展
纤维素酶的制备及其应用研究
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纤维素酶的制备及其应用研究纤维素酶是一种能够降解纤维素的酶类酶,具有重要的应用潜力。
纤维素是存在于植物细胞壁中的一种复杂多糖,由纤维素主链和纤维素外露的副产物组成。
然而,纤维素的结构特殊,不易降解,因而使得纤维素资源不能充分利用。
纤维素酶的制备及其应用研究成为了当前的热门领域。
纤维素酶的制备可以采用两种方法:微生物发酵和重组DNA技术。
常见的微生物发酵法包括固体发酵和液体发酵。
固体发酵主要指利用固体底物如纤维素为碳源进行发酵,如用木霉菌、曲霉菌等发酵制备纤维素酶。
液体发酵则是将纤维素酶产生菌参与发酵系统中,培养基以纤维素为唯一碳源,以菌株培养活跃度为指标。
利用液体发酵法制备纤维素酶的优点在于操作简单方便,易于大规模生产。
重组DNA技术制备纤维素酶的方法,是将纤维素酶基因导入在相对于宿主来说载体基因较大的质粒或者经过改造的真核表达质粒中。
1.酒精生产:纤维素酶在酿酒工业中的应用首先被人们广泛关注。
利用纤维素酶将植物细胞壁水解产生的纤维素与酵母菌一起发酵,可以达到大大提高酿酒产量的目的。
2.生物柴油生产:生物柴油是一种绿色替代能源,而纤维素作为世界上最丰富的可再生资源之一,在生物柴油生产中有着广阔的应用前景。
纤维素酶可以将纤维素有效地水解成可发酵的糖,然后通过微生物发酵将糖转化为生物柴油。
3.奶牛饲养:纤维素是奶牛常见饲料的主要成分之一,但是奶牛的消化系统对纤维素的降解能力有限。
因此,添加纤维素酶可以有效地提高乳牛对纤维素的消化率,提高饲料的利用效率,从而提高乳牛的生产性能。
4.饲料添加剂:纤维素酶也可以作为一种饲料添加剂,降低饲料中纤维素的含量,提高饲料的可利用性,减少饲料浪费。
虽然纤维素酶的制备和应用研究已经取得了很大的进展,但是仍然存在一些挑战和问题。
例如,酶的稳定性、活性和选择性等方面的改进仍然是当前研究的热点。
此外,酶制备的成本和规模化生产等问题也需要进一步解决。
通过不断的研究和创新,相信纤维素酶在未来会有更广泛的应用。
纤维素酶的生产与应用研究进展
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纤维素酶的生产与应用研究进展纤维素酶是一种能够降解纤维素的酶类,具有重要的生产与应用价值。
纤维素作为植物细胞壁的主要组成部分,具有丰富的资源,但其结构复杂,难以降解。
纤维素酶的生产与应用研究为利用纤维素资源、提高生物质酶解效率开辟了新途径。
纤维素酶的生产主要有两种方法:微生物发酵和基因工程技术。
微生物发酵是利用能够产生纤维素酶的微生物进行培养,通过调节培养条件、选用优良菌株等方式来提高酶的产量和活力。
近年来,采用转基因技术制备纤维素酶的研究也取得了突破性进展。
通过将纤维素酶基因导入高效酶产生菌株,可以大幅提高纤维素酶的产量。
纤维素酶的应用涉及生物质能源、饲料行业、食品工业等多个领域。
在生物质能源领域,纤维素酶可以将纤维素有效降解成可发酵的糖类,进一步转化为乙醇、柴油等可再生能源,用于替代传统石化能源。
饲料行业利用纤维素酶可以提高动物对纤维素的消化吸收率,增加饲料的利用效率,减少饲料浪费,降低养殖成本。
食品工业中,纤维素酶可以用于果汁澄清、酒精酿造、食品加工等环节,提高产品质量,降低生产成本。
纤维素酶的研究还涉及酶学性质、结构功能等方面。
研究发现,纤维素酶的降解效果与其结构与功能密切相关。
通过对纤维素酶的分子结构进行改造,可以提高其活性和稳定性。
同时,研究人员还通过对不同纤维素酶家族成员的研究,发现其在降解机制、底物特异性等方面存在差异,为深入理解纤维素降解过程提供了基础。
虽然纤维素酶在生产与应用方面取得了不容忽视的进展,但仍存在一些挑战。
纤维素酶的生产成本较高,限制了其在工业中的广泛应用。
此外,纤维素酶的稳定性和活性也需要进一步提高,以满足不同行业的需求。
因此,在纤维素酶的研究和应用过程中,需要不断进行技术创新和优化,以进一步提高其产量和效能。
纤维素酶的生产与应用研究是一项具有重要意义的工作。
随着对纤维素资源的深入开发和利用,纤维素酶的研究和应用前景广阔。
未来,随着技术的不断进步和深入研究,纤维素酶的生产与应用将迎来更加广阔的发展空间,为推动绿色可持续发展做出更大的贡献。
纤维素酶在食品生产中的应用研究
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纤维素酶在食品生产中的应用研究纤维素酶是一种广泛应用于食品生产的酶类物质。
它主要用于提高食品加工过程中的效率和质量,并且对于研发新型食品也具有很大的潜力。
本文将探讨纤维素酶在食品生产中的应用研究。
纤维素是维持植物细胞壁结构的重要组分,在食品中的主要来源是谷物和蔬菜。
然而,纤维素的结构复杂且难以消化,这给食品加工过程带来很多难题。
纤维素酶是一种能够降解纤维素的酶,它可以通过裂解纤维素链的β-1,4-糖苷键,将纤维素分解为较小的可溶性糖类物质。
因此,纤维素酶在食品生产中被广泛应用。
首先,纤维素酶在面食制作中起到了重要作用。
在传统的面食制作过程中,通常需要较长时间来使面团膨胀和发酵。
然而,添加纤维素酶可以有效地改善这一过程。
纤维素酶能够分解纤维素,产生大量的可溶性糖类物质,加速酵母菌的生长和繁殖,从而使面团更快地发酵。
这不仅节省了时间,还提高了面食的口感和质量。
其次,纤维素酶在果蔬加工中也有重要应用。
在榨汁和提取果蔬汁时,纤维素通常会影响营养成分的释放和相对浓度。
通过添加纤维素酶,可以有效地提高果蔬汁中的可溶性糖类和营养成分的含量,并提高果蔬汁的稳定性和口感。
同时,纤维素酶还可以降低果蔬汁的浊度,提高其澄清度,使果蔬汁更加纯净和透明。
此外,纤维素酶在肉类和乳制品加工中也有很多应用。
在肉类制品中,添加纤维素酶可以改善肉质的松软度和口感,增加其品质。
在乳制品加工中,纤维素酶可以降低乳制品的粘度,促进乳品的稳定性和乳化性能。
这对于生产奶酪、酸奶等乳制品有着重要意义。
另外,纤维素酶的应用还在不断扩展。
例如,一些研究机构正在探索将纤维素酶用于饲料和饲料添加剂的生产中。
纤维素酶可以有效降低饲料中纤维素的含量,提高饲料的营养价值和饲养效果。
这对于畜牧业的可持续发展具有重要意义。
总结起来,纤维素酶在食品生产中具有广泛应用价值。
它能够加快面食发酵过程、提高果蔬汁质量、改善肉质口感,并在其他领域也有潜力。
随着科技的不断进步和开发,相信纤维素酶在未来会有更多的新应用被发现。
近年来纤维素酶研究的进展
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写一篇近年来纤维素酶研究的进展的报告,600字
近年来,随着生物科学技术迅速发展,纤维素酶研究获得了长足的发展。
从2014年开始,研究者对纤维素酶的研究已经经
历了一个快速发展过程,他们找到了更多由细菌、真菌、植物和动物分泌出的纤维素酶,以及许多新发现的相关基因编码的纤维素酶。
首先,在过去的几年中,研究者发现了大量的细菌分泌的纤维素酶,并建立了一套分类体系,包括不同的组成单位、细螺旋结构、催化水解机制,以及不同的应用。
其次,研究者研究出了一些新的真菌分泌的纤维素酶,这些纤维素酶可以更好地解决人类工业和环境问题,其中包括果蔬纤维溶解酶、碳源利用酶等。
此外,研究者还发现了一些新型纤维素酶,例如哺乳动物纤维素酶,这些酶具有更高的水解效率,可以更好地利用纤维素消化产物,从而提高动物营养价值。
最后,近年来研究者还开始发展更先进的纤维素酶技术,例如表观遗传学技术和重组DNA技术,以指导酶催化剂的设计和
应用。
这些新技术有助于我们更好地了解和应用纤维素酶结构,提高酶水解效率,拓展纤维素酶的应用前景。
总之,在近几年的发展过程中,纤维素酶研究技术取得了长足的进步。
许多新的纤维素酶和技术已经被发现并应用,这些都为我们理解纤维素酶的结构和功能,改善纤维素酶的水解效率,和拓展纤维素酶研究和应用提供了许多有价值的信息。
纤维素酶的研究进展及应用前景
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/001 年 第 2 期
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综
述 = >?!= @ 9AB5= >C0D
酒精、纤维素酶和半纤维素酶类在纺织造纸工业 上的应用等研究开发工作,都将发挥重要的推动 作用。目前, 对纤维素酶和半纤维素酶的催化降解 机制的主要框架已 有 所 了 解
[55]
纤维素降解机理和纤维素酶的研究成为其研究的主
[5] 要组成部分 。但是离大规模地对纤维素进行利用还
作用必须由多种酶协同作用才能表现出很强的活性, 还提取了这种协同作用的 G 种酶
[6G, 6:]
。6592 年, 采用
畜 牧 与 饲 料 科 学
腐殖根霉 (IJ)=-<,H =.+<,E.+) 发酵的方法, 制得了世界 上第 6 个洗涤剂用的纤维素酶。6597 年, 又推出了一 ,并成功地用于 种细菌纤维素酶(KH-"EF=H, -E,,J,H+E) 韩国和美国学者研究了里 B"/"H-L 洗衣粉 。6557 年, 氏木霉及 2 株温度突变菌株所产生纤维素酶的最佳
[65] 。 /0 世纪 90 年代中期, 我国上海市就 >V99G/5 生产出纤维素酶。 /0 世纪 50 年代初, 黑龙江省海 林市万力达集团公司首条年产 / 000 " 纤维素酶生 产线投产, 我国成为继美国、 日本、 丹麦之后第 : 个
均很弱。由此已逐渐转向应用基因工程方法组建有 新特性的纤维素酶分子。 近年来, 随着生物技术的发 展, 人们已经从 :0 多种细菌和数种真菌中克隆得到 纤维素酶的基因,其中大多数的核苷酸序列已被测 定。大多数克隆的纤维素酶基因能够在 ;’-<,= 中表
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纤维素酶的研究进展2014

纤维素酶的结构
两个具有独立活性的结构 域: 具有催化功能的结构 域(Catalytic domain, CD), 具有结合纤维素功能的结 构域(Cellulose binding domain, CBD), 两者之间 由一段高度糖基化的linker 相连。整个分子呈楔形. 催化活 性中心
纤维 素酶
抑制导管脱落
改善成纸性能
医药
虽然目前纤维素酶用于植物药效成分提 取的研究尚不多见,但得出的结果比较一致, 即酶解预处理能明显提高植物药有效成分的 提取率。
中药破壁 提取
金银花绿 原酸 提高26%
三七总皂 甙 提高24%
银杏叶中 提取黄酮 提高56%
纺织工业
利用纤维素酶 对纤维素纤维织物 进行生物处理,即酶 降解整理,可使纺织 物的硬度适当下降 的同时,使织物表面 变得光滑,织物获 得蓬松,手感厚实柔 软,增大了纤维素的 无定型区。
作物的秸秆 (1.5×1012T/年 ),大
部分以焚烧的形式被处理掉,造成 大量资源的浪费和环境污染。
可利用资源
纤维素
纤维素(Cellulose):是由D-吡喃型葡萄糖基经 β-1,4 糖苷键联结而成的直链多糖直链状大分子纤 维素折迭起来,形成具有高结晶的基本构成单位, 由这种基本构成单位集中起来构成微小的结构单位, 再由很多的微小单位构成纤维素。 纤维素(Cellulose)是植物细胞壁的主要组分之 一,占植物秸秆干质量的40%~50%。
造纸
废纸脱墨
1.纤维素酶法废纸脱墨
处理硫酸盐浆
降低能耗,减轻环境污染,脱墨 效率高于化学脱墨。 2.纤维素酶法处理改善纸浆性能 改善纸浆磨浆性能和滤水性能。 3.纤维素酶法处理改善纤维成纸性 能 提高成纸抗张系数。 4.纤维素酶能抑制导管的脱落 改善纸浆性能 脱落的导管微粒影响成纸性能。 5.纤维素酶法预处理硫酸盐浆 降低纸浆卡伯值。
纤维素酶的作用机理及进展的研究
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纤维素酶的作用机理及进展的研究摘要:纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中,本文论述了纤维素酶的性质,重点介绍了纤维素酶的作用机理、应用及其研究进展,并对其研究前景做了展望。
关键词:纤维素酶;纤维素;作用机理;0引言纤维素酶在饲料、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%[1],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[2]。
1 纤维素酶的性质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活力。
纤维素酶是四级结构,,产生纤维素酶的菌种容易退化,导致产酶能力降低。
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。
纤维素酶的断键机制与溶菌酶一样,遵循双置换机制。
纤维素与酶相互作用中,是酶被底物分子所吸附,然后进行酶解催化,酶的活性较低,仅为淀粉酶的1/100[3] 纤维素酶对底物分子的分解,必须先发生吸附作用。
纤维素酶的吸附不仅与自身性质有关,也与底物密切相关,但纤维素酶的吸附机制总体并未弄清,仍需进一步研究[4]。
2 纤维素酶的作用原理(1)、纤维素酶在提高纤维素、半纤维素分解的同时,可促进植物细胞壁的溶解使更多的植物细胞内溶物溶解出来并能将不易消化的大分子多糖、蛋白质和脂类降解成小分子物质有利于动物胃肠道的消化吸收。
(2)、纤维素酶制剂可激活内源酶的分泌,补充内源酶的不足,并对内源酶进行调整,保证动物正常的消化吸收功能,起到防病,促生长的作用。
纤维素酶的生物学特性和应用研究
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纤维素酶的生物学特性和应用研究纤维素酶是一种能够降解植物细胞壁纤维素的酶类,它对于利用植物中的纤维素资源、生产生物质燃料等方面具有重要的应用价值。
本文将围绕纤维素酶的生物学特性和应用研究展开探讨。
一、纤维素酶的生物学特性1.来源纤维素酶可以从多种来源中获得,包括微生物、真菌、动物和植物等。
其中,微生物是主要的产生纤维素酶的来源,如枯草芽孢杆菌、三杆菌、木霉等。
2.分类纤维素酶根据降解纤维素的方式,分为内切型和末端型两类。
内切型可以在纤维素纤维中间切开部分链,末端型只能在纤维素分子的末端进行降解。
3.结构纤维素酶的结构与功能密切相关。
多数纤维素酶都是由多个催化模块和结构域组成的复合物。
催化模块负责降解纤维素,结构域则能帮助纤维素酶与纤维素结合。
4.作用机制纤维素酶通过作用于纤维素,切割其分子链,水解纤维素成纤维素单糖,分解出来的纤维素单糖可进一步被微生物利用。
二、纤维素酶的应用研究1.生物燃料生产纤维素酶的发现和研究为生物燃料生产提供了关键的技术支持。
生产生物燃料需要使用大量的纤维素酶,因此如何提高纤维素酶酶活和稳定性,成为了生物燃料生产的重要研究方向。
2.食品产业纤维素酶的应用还可以改善食品品质。
当前,许多现代工艺技术使用纤维素酶来制造乳酸、啤酒、面包等食品,以改善其口感和质量。
3.消解废弃物纤维素酶可以通过消解废弃物转化为有价值的产物。
比如利用含纤维素的植物残渣或餐厨垃圾,通过纤维素酶消解,可将纤维素转化为生物炭等高价值产物。
4.生物医药纤维素酶的应用还可以拓展到生物医药领域。
纤维素酶作为一种生物催化剂可以在生物反应中起到重要的作用,比如能在生产某些药物时加速反应速度,提高效率。
三、总结纤维素酶作为一种重要的酶类,在实际应用中具有着广泛的应用前景。
未来,随着生物技术的迅猛发展,在纤维素酶应用研究方面将不断有新的突破,为人类生产生活提供更多更好的选择。
纤维素酶研究进展及固定化技术
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纤维素酶研究进展及固定化技术摘要: 纤维素酶是一类能够水解纤维素的β-D-糖苷键生成葡萄糖的多组分酶的总称。
传统上将其分为3类:内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶。
纤维素酶属于糖苷水解酶类,近年来,根据氨基酸序列的同源性以及纤维素酶结构的相似性,将其分成不同的家族。
本文介绍了纤维素酶的研究进展,主要包括纤维素酶的性质及作用机理,应用与发展趋势,来源及生产技术,分离纯化方法,最后介绍几种常用的纤维素酶固定化方法。
关键词: 纤维素酶;研究进展;固定化引言:纤维素是地球上分布最广、蕴藏量最丰富的生物质,也是最廉价的可再生资源。
纤维素酶是一类能够将纤维素降解为葡萄糖的多组分酶系的总称,它们协同作用,分解纤维素产生寡糖和纤维二糖,最终水解为葡萄糖。
自1906年Seilliere在蜗牛的消化液中发现纤维素酶至今已有一百余年了,随着在工业上的广泛应用,特别是在纺织工业、能源工业上的应用,纤维素酶已成为最近十几年酶工程研究的一个焦点。
近年来有关纤维素酶的研究,包括酶的氨基酸序列、基因的克隆与表达、酶蛋白的空间结构与功能,以及酶蛋白的基因调控等诸多方面都取得显著进展。
到目前为止,登记在Swiss-Protein数据库的纤维素酶的氨基酸序列有649条,基因序列有433条。
我国对纤维素酶的研究始于上世纪50年代,迄今已有50多年的历史。
在纤维素酶的菌种开发、发酵培养、基因的克隆与表达、纤维素酶的固定化,以及纤维素酶在纺织、能源等方面的应用都取得较大进展。
1 纤维素酶的性质及作用机理纤维素酶分子的大小因来源不同而不尽相同,三大类酶分子量一般在23Kda~146Kda之间。
多数真菌和少数细菌的纤维素酶都受糖基化,糖基与蛋白之间以共价键结合,或呈可解离的络合状态。
糖基化作用在一定程度上保护酶免受蛋白酶的水解,而纤维素酶正是由于糖基化,使其所含碳水化合物的比率在不同酶之间发生差异,导致酶的多形式和分子量的差别。
通过比较分析,人们发现许多不同纤维素酶间表现出一定的同源性,且纤维素酶分子普遍具有类似的结构。
纤维素酶的应用及发展趋势
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纤维素酶的应用及发展趋势纤维素酶是一类能够降解纤维素的酶,广泛存在于微生物、植物和动物体内。
纤维素是一种复杂的多糖,主要存在于植物细胞壁中,是地球上最丰富的可再生生物质资源之一。
纤维素酶的应用具有广泛的潜力,涉及到生物质能源、食品工业、纺织工业、环境保护等多个领域。
本文将从这些方面详细介绍纤维素酶的应用及其发展趋势。
首先,纤维素酶在生物质能源领域具有重要的应用价值。
生物质能源是一种可再生的能源形式,其主要来源于植物的生物质,如秸秆、木材、农作物残渣等。
然而,生物质的利用率相对较低,主要是由于其中的纤维素难以降解。
纤维素酶可以有效地降解纤维素,将其转化为可利用的糖类,进而发酵产生乙醇、生物气体等能源。
因此,纤维素酶在生物质能源的生产中具有重要的应用前景。
其次,纤维素酶在食品工业中也有广泛的应用。
纤维素是植物细胞壁的主要成分之一,存在于许多食物中,如谷物、蔬菜、水果等。
然而,纤维素的存在会影响食物的口感和消化吸收。
纤维素酶可以降解食物中的纤维素,改善食物的质地和口感,提高食物的可消化性和营养价值。
因此,纤维素酶在食品加工中的应用可以提高食品的品质和降低食品浪费。
此外,纤维素酶还可以在纺织工业中发挥重要作用。
纤维素是纺织纤维的主要成分之一,如棉花、亚麻、大麻等。
纤维素酶可以降解纺织纤维中的纤维素,改善纤维的柔软性和弹性,提高纤维的加工性能和舒适性。
此外,纤维素酶还可以用于纺织废水的处理,降解废水中的纤维素,减少废水的污染物含量,达到环境保护的目的。
纤维素酶的应用在以上领域已经取得了一定的进展,但仍存在一些挑战和发展趋势。
首先,纤维素酶的降解效率和特异性需要进一步提高。
纤维素是一种复杂的多糖,其结构复杂,降解难度大。
目前,虽然已经发现了多种纤维素酶,但其降解效率和特异性仍然有待提高。
因此,需要通过基因工程和蛋白工程等手段,进一步改良纤维素酶的性能,提高其降解效率和特异性。
其次,纤维素酶的产量和成本也是制约其应用的重要因素。
纤维素酶的研究进展与发展趋势
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纤维素酶的研究进展与发展趋势摘要介绍了国内外纤维素酶的研究进展,并简要阐述了纤维素酶研究的发展趋势。
关键词纤维素酶研究进展趋势纤维素是植物细胞壁的主要成分,广泛存在于自然界,是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。
随着世界人口的增长,为解决日益加剧的食品和能源危机,纤维素资源的利用引起了世界各国的极大关注和高度重视。
纤维素酶能够有效地分解天然纤维素,是解决能源危机,食品和饲料紧张及环境污染等问题的重要途径之一。
1 纤维素酶的研究在自然界中,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。
50年代,纤维素酶工作转向纤维素酶本身的性质、作用方式、培养条件、测定方法等研究。
l958年,美国华盛顿大学Fry等人用酶水解非淀粉多糖,从那时起,纤维素酶的研究在世界许多国家迅速推广,特别在产纤维素酶的微生物选育、培养条件、纤维素酶的性质、纤维素酶的分离、提纯和协同作用方面的研究进展较快。
60~70年代,Nisizawahe Woo等人对绿色木霉和黑曲霉的纤维素酶做了大量的研究,将纤维素酶分成不同组分,并进行了鉴定。
70~80年代开始利用诱变等育种手段对产纤维素酶的微生物进行了改造,提高其产酶活性。
80年代以后,人们开始利用遗传工程从分子生物学水平对纤维素酶生产菌株进行诱变育种,并对纤维素酶蛋白质的氨基酸序列及其分离纯化等方面进行了深入细致的研究。
纤维素酶及其研究进展
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2 8
中 国 调 味 品
总第 37 5 期
酶 ) t葡萄 糖 苷 酶 ( C . . . 1 也 称 纤 维 二糖 、- 3 E 32 12,
XT 1 H、 T 1 H1 - 5 X -5 。其 中 木 霉 NT 1 H 固体 培 一5 养 活力经 检 测 表 明 , 纸 活 力 为 3 7 g 1 滤 6 0U/ ,C 一
酶、 葡聚糖 外切酶 和 f葡萄糖 苷酶 等组成 , } - 还有很 高 的木 聚糖 酶活力 。由于纤 维素酶在 饲料 、 精 、 酒
纺织 和食 品等领 域 有 巨 大 的市 场潜 力 , 因此 已被
属 ( r h d r ) 曲霉属 ( p riu ) T i o ema 、 c As egl s 和青 霉 属 l
全 有可能 成为第 一 大 酶种 , 纤 维 素 酶是 酶制 剂 故
分 布最广 、 含量 最 丰 富 的碳 水 化合 物 。它 是 自然
界 中数量最 大 的可 再 生性 物 质 , 的 降解 是 自然 它 界碳 素循环 的 中心环 节[ 。纤 维素 的利用与 转化 1 ]
工 业 中的一个新 的增长 点 。它 的生 产对人 类 生存 环境 的改 善和可 持续发 展有着 举足 轻重 的影 响 。
( n el u ) Pe ii im 。 l
1 1 纤 维素酶 的组成 与分 类 . 纤维 素酶 (e uae 是指 能 水解 纤 维 素 B1 c l ls) l 一, 4葡 萄糖苷 键 , 纤维 素 变 成 纤 维 二糖 和 葡 萄 糖 使 的一组酶 的总称 , 它不 是单一 酶 , 是起 协 同作 用 而 的多组分 酶 系 , 葡 聚糖 内切酶 ( C . . . , 即 E 3 2 1 4 也
纤维素酶的应用及研究现状

纤维素酶的应用及研究现状摘要:主要探讨了最近几年来纤维素酶的研究进展。
重点概述了纤维素酶的分子结构、功能、应用、来源和菌种研究现状,并对该领域的研究问题和前景进行讨论。
关键词:纤维素酶、应用降解、结构功能、制备1 引言纤维素类物质占全世界球植物总干重的30% ~50% [1],是地球上散布最广、含量最丰硕的碳水化合物。
对人类而言,它又是自然界中最丰硕的一种可再生资源。
据报导,我国的纤维素类资源极为丰硕,仅秸秆和皮壳每一年可达7×108吨。
可是这些物质的利用率很低,多采用燃烧的方式处置,如此不仅造成了环境污染,也是资源和能源的庞大浪费。
利用纤维素酶能够把天然纤维素物质降解为可利用的糖液,再进一步转化为酒精、气体燃料(如氢气)等物质,这对解决我国乃至世界的粮食欠缺、能源危机、环境污染等问题具有深远的意义[2]。
另外,纤维素酶还在食物、酿造、纺织、造纸、饲料、石油开采等方面具有广漠的应用前景。
2 纤维素酶的分子结构和功能1906年Selliere在蜗牛的消化液中发觉了纤维素酶。
纤维素酶(Cellulase)是指能水解β一1,4一葡萄糖苷键,使纤维素降解成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。
纤维素酶是由葡聚糖内切酶(EC3.2.1.4,也称Cx酶)、葡聚糖外切酶(EC3.2.1.91,也称C1酶)、β一葡萄糖苷酶(EC2.1.21,也称BG酶或纤维二糖酶)三个主要成份组成的诱导型复合酶系。
C1酶和Cx酶主要溶解纤维素,BG酶主要将纤维二糖、纤维三糖转化为葡萄糖,当三个主要成份的活性比例适那时,就可以协同作用完成对纤维素的降解[3]。
绝大多数纤维素酶包括一个催化功能域和一个(或多个)碳水化合物结合功能域,并由一个可识别的连接桥(linker)连接而成。
3 纤维素酶的降解作用机理目前,纤维素酶分解纤维素的分子机制大致有3种假说[4]:改良的C1一Cx假说、顺序作用假说和竞争吸收模型。
纤维素酶的分离纯化及其应用研究
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纤维素酶的分离纯化及其应用研究第一章绪论纤维素酶是一类能够降解植物纤维素的酶,广泛存在于许多生物体中,如真菌、细菌和昆虫等。
在生物质能源利用、动物饲料加工和纸浆、纺织、食品等工业中,纤维素酶都有重要的应用。
然而,由于纤维素基质的复杂性和纤维素酶的多样性,纤维素酶的分离纯化和应用研究一直是一个研究热点和难点。
本文通过对纤维素酶的分离纯化方法和应用领域的综述,探讨了纤维素酶的分离纯化及其应用研究的现状和存在的问题,为纤维素酶的进一步研究提供参考。
第二章纤维素酶的分离纯化方法纤维素酶的分离纯化方法主要包括超滤法、离子交换、凝胶过滤、逆流层析、亲和层析、等电聚焦和高效液相色谱等。
2.1 超滤法超滤法是一种静态的分离方法,可用于去除低分子量的杂质和离子,是纤维素酶的常规预处理方法。
超滤法在分离纯化中的运用主要是将蛋白质和营养物质剥离出来,使得目标产物的含量和纯度提高。
但是,超滤法在大规模产生目标诱导产物时,也会产生诸如集膜、渗漏、破损和引起阻塞等操作问题。
2.2 离子交换离子交换是一种静态的分离方法,可用于去除离子和低分子量杂质。
离子交换树脂是一种稳定的、高度功能化的糖蛋白,它可以根据不同的性质选择性地吸附、脱附和提取离子或分子。
但是,离子交换也存在一些问题,如对产物活性的影响、树脂使用寿命的影响等。
2.3 凝胶过滤凝胶过滤是一种动态的分离方法,可用于分离和分析分子量超过10 kDa的蛋白质和多肽。
凝胶过滤所采用的是大分子量筛选剂,可把分子量大的物质排除在外,具有分离纯化效果较好的特点。
但是,凝胶过滤也有一定的限制,如分子量分析范围有限、处理速度较慢等。
2.4 逆流层析逆流层析是一种对大分子生物分离纯化非常有效的动态分离方法,具有高效和优良活性的特点。
它能够通过反向溶剂流动而分离目标群,从而精细控制和分离纯化生物学分子。
逆流层析在纤维素酶分离纯化中的应用可以有效地提高分离纯化的效率和产率。
2.5 亲和层析亲和层析是一种静态分离技术,通过配合分子、抗体和亲和剂吸附和脱附产物,得到产物的高纯度和高产率。
纤维素酶的研究概述
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纤维素酶的研究概述纤维素酶是一类能够降解植物细胞壁中主要成分纤维素的酶。
纤维素是一种由葡萄糖分子组成的结构复杂的多糖,是植物细胞壁的主要组分之一、纤维素酶的研究对于生物能源开发、食品工业和生物材料等领域具有重要意义。
本文将对纤维素酶的研究进行概述,并重点介绍纤维素酶的分类、产生机制以及应用前景。
纤维素酶可分为三类:纤维素酶I(endoglucanases),纤维素酶II (exoglucanases)和纤维素酶III(cellobiohydrolases)。
纤维素酶I主要作用于纤维素链的内部,将纤维素链的内部结构打断,形成较短的纤维素链。
纤维素酶II主要作用于纤维素链的末端,将纤维素链的外部结构进行逐渐剥离,形成葡萄糖单元。
纤维素酶III则将纤维素链的葡萄糖单元一一地逐个剥离。
纤维素酶I和II是纤维素降解的主要酶类,而纤维素酶III则是降解纤维素后期产物的关键酶。
纤维素酶的产生机制也是研究的重点之一、目前已经发现了很多能够产生纤维素酶的微生物,如Trichoderma reesei、Clostridium thermocellum等。
这些微生物通过基因表达调控、产酶培养条件的优化以及基因工程等手段,能够高效产酶。
此外,一些植物和动物体内也存在能够产生纤维素酶的微生物群落。
这些微生物在生态系统中扮演着降解植物细胞壁的重要角色。
纤维素酶的研究不仅对于生物能源开发具有重要意义,还在食品工业和生物材料领域具有广阔的应用前景。
纤维素酶可以将纤维素降解为葡萄糖等可直接利用的碳源,为生物能源的生产提供了重要的技术支持。
此外,纤维素酶还可以应用于食品工业中,用于果汁榨取、奶酪生产等过程中的纤维素降解。
同时,纤维素酶还可以应用于生物材料领域,用于纤维素纤维的改性和增韧。
总结而言,纤维素酶的研究是一个富有挑战性和前景广阔的领域。
通过研究纤维素酶的分类、产生机制以及应用前景,可以更好地理解纤维素在生物体内的降解过程,并为生物能源开发、食品工业和生物材料等领域的发展提供重要的技术支持。
纤维素酶的研究及应用-酶工程论文
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纤维素酶的研究及应用摘要:我国纤维素酶的应用研究近年来取得了很大进展。
本文阐述了纤维素酶的发展,菌种选育,酶的结构,反应机制以及在生活中的应用。
关键词:绿色化催化域结合区 C1-Cx假说一、纤维素酶的发展资源和环境问题是人类在21世纪面临的最主要的挑战。
生物质资源是可再生性资源,地球上年光合作用的产物高达1.5×1011~2.0×1011t,是人类社会赖以生存的基本物质来源。
其中90%以上为木质纤维素类物质。
目前这部分资源尚未得到充分的开发利用。
随着世界人口迅速增长、矿产资源日渐枯竭,开发高效转化木质纤维素类可再生资源的微生物技术,利用工农业废弃物等发酵生产人类急需的燃料、饲料及化工产品,即化工原料的“绿色化”,具有极其重要的意义和光明的发展前景。
纤维素酶的研究,自从1904年在蜗牛消化液中被发现,至今已经历三个发展阶段。
第一阶段是80年代以前,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,故进展缓慢。
第二阶段是1980年至1988年,主要工作是利用基因工程的方法对纤维素酶的基因进行克隆和一级结构的测定。
Trichoderma reesei的内切酶(EGⅠ、EGⅢ)和外切酶(CBHⅠ、CBHⅡ)、Cellulomonas fimi的内切酶(CenA、CenB、CenC、CenD)和外切酶(CbhA、CbhB、Cex)、Clostridium thermocellum的内切酶(CelA、CelB、CelC、CelD)的基因已被克隆和测序,并在大肠杆菌,酵母菌等中得到表达。
第三阶段是1988年至今,主要工作是利用结构生物学及蛋白质工程的方法对纤维素酶分子的结构和功能进行研究,包括纤维素酶结构域的拆分、解析、功能性氨基酸的确定、水解的双置换机制的确立,分子折叠和催化机制关系的探讨。
二、纤维素酶菌种选育纤维素分解菌的筛选方法主要有纤维素选择培养基法、滤纸底物和纤维素天青培养基法、半固体纤维素天青试管法、《P-N》法和纤维素刚果红培养基法等。
纤维素酶的应用研究
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纤维素酶应用的研究进展湖南尤特尔生化有限公司2010-10-14 11:41:20摘要:纤维素是一种多糖,在纤维素酶的催化条件下可分解产生二糖或葡萄糖,在自然界中储量极其丰富。
可惜的是纤维素的利用目前尚未完全开发,造成资源及能源的巨大浪费。
为了更好地利用纤维素,愈来愈多的国内外学者开始关注纤维素酶的研究与应用,本文就近期国内外纤维素酶在工业上的应用及研究现状作以论述。
关键词:纤维素酶应用纤维素酶从被发现起就受到世界各国生物界的关注。
当今世界,纤维素酶的应用已扩展到医药、纺织、日用化工、造纸、食品发酵、工业洗涤、废水处理及饲料等各个领域, 其应用前景十分广阔。
因此,本文对纤维素酶在工业上的应用做综述。
1 纤维素酶的结构及作用机理纤维素酶是指能水解纤维素β-1,4葡糖糖苷键,使之变为纤维二糖和葡萄糖的一种多酶体系。
纤维素酶由三类组成:(1)内切葡聚糖酶(endo-1,4-β-D-glucanase,EC3-2-1-4,也称EG酶或Cx酶);(2)外切葡聚糖酶(exo-1,4-β-D-glucanase,EC3-2-1-91),又称纤维二糖水解酶(cellobiohydrolase,CBH)或C1酶;(3) β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase,EC3-2-1-21),简称BG。
纤维素酶解是一个复杂的过程,其最大特点是协同作用。
内切葡聚糖酶首先作用于微纤维素的无定型区,随机水解β-1,4-糖苷键,产生大量带非还原性末端的小分子纤维素,外切葡聚糖酶从这些非还原性末端上依次水解β-1,4糖苷键,生成纤维二糖及其它低分子纤维糊精,在β-葡萄糖苷酶作用下水解成葡萄糖分子。
这种协同作用普遍存在,除了上述协同作用,还可以发生在内切酶之间,外切酶之间,甚至发生在不同菌源的内切酶与外切酶之间。
一般地说,协同作用与酶解底物的结晶度成正比。
2纤维素酶的应用2.1.纤维素酶在食品工业中的应用2.1.1 纤维素酶在水果、蔬菜加工业中的应用由于果实和蔬菜中含有大量的纤维素,在加工过程中为了使植物组织软化膨润,一般用加热蒸煮、酸碱处理等,但这样就会使果蔬的香味和维生素损失,用纤维素酶进行果蔬处理不仅可以避免上述缺点,还可以使植物组织软化膨松,能提高可消化性和口感。
纤维素酶的研究现状及应用前景
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一、纤维素酶的应用现状
1、生物能源领域
纤维素酶在生物能源领域的应用主要表现在将纤维素转化为葡萄糖,进而转 化为乙醇或其他生物燃料。这种转化过程不仅可以提高能源的产量,而且可以降 低生产过程中的碳排放。目前,许多国家和公司都在积极研究利用纤维素酶生产 生物能源的工艺和技术。
2、生物材料领域
纤维素酶在生物材料领域的应用主要体现在将纤维素转化为生物可降解材料。 这些新材料可以替代传统的塑料制品,如包装材料、一次性餐具等。由于这些生 物材料具有良好的环保性能,因此在医疗、农业、餐饮等多个领域都具有广泛的 应用前景。
三、结语
纤维素酶作为自然界中一类重要的生物酶,具有广泛的应用前景。未来,随 着科学技术的发展和进步,纤维素酶将在各个领域发挥更大的作用,为人类的生 产和生活带来更多的便利和效益。我们应该纤维素酶的研究和应用进展,以便更 好地利用这一神奇的自然资源,为人类创造更多的价值。
谢谢观看
在研究过程中,研究者们也取得了一系列成果。例如,通过诱变育种和基因 工程等方法,提高了纤维素酶的产量和活性;同时,对纤维素酶的催化机制和晶 体结构等方面也有了更深入的了解。然而,尽管取得了一定的成果,纤维素酶研 究仍存在一些不足之处,如上文所述,包括酶的活性低、稳定性差、提取成本高 等。
应用领域、市场和发展趋势
而纤维二糖酶则将纤维二糖分解为葡萄糖。研究纤维素酶的意义在于它能够 为实现生物能源、生物材料等领域的可持续发展提供技术支持。
研究方法、成果和不足
目前,纤维素酶的研究方法主要包括微生物发酵法、化学合成法和基因工程 法等。这些方法各有优劣,微生物发酵法成本较低,但受菌种和生产条件的影响 较大;化学合成法可以在一定程度上满足工业化需求,但合成过程中成本较高且 产物稳定性较差;基因工程法则具有高效率和高产量的优势,但需要解决好基因 来源和克隆表达等问题。
纤维素酶在畜禽生产中的应用与研究进展
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7  ̄几 乎 全 部 失 活 。 0C ( )最适 p 三 H
自于真菌简称 为 E G,来 自于细菌简称 Ln e ,其 主要作用 于纤维 素内部的非结
晶区 ,产 生大量 的带 非还 原性末 端 的
纤 维 素酶 受 酸 碱 度 的影 响 较 大 , 在最适 p H值下 其反应速度最大 。不 同 的纤 维素 酶有不 同的最适反 应 p H值 。 纤维 素酶按 其催化反 应 的最适 p H值 , 可分 为酸性纤维素酶( 最适 p H值 为 3~ 5、中性纤维 素酶 ( ) 最适 p H值为 6~8 ) 和碱性纤维素酶( 最适 p H值 为 8 1。 ~1)
内具有 复杂 的纤维 素水解 系统 ,可 以 有 效地 水解 纤维 素 ;植 物 中的纤维 素 酶在植 物生 长发 育 中起 到水 解细胞 壁 的作 用。 对于动 物 而言 ,大 量 的实验 结果
也是催 化活 性所 必须 的 ;连接 桥保 证 了两个 结构 域之 间适 当 的距 离 ,以利 于不同酶之间稳定 聚集体 的形成 。 ( 二)纤维素酶 的营养作用
的相对分 子质量 因其 种类 而不 同 。葡 聚糖 内切酶 相对分子 质量 多介于 2 3~ 16 d 4 k ,而最小 的内切酶 的相对 分子量 为 53d . ,葡聚糖外 切酶 的相 对分子质 k 量 多介 于 3 8—1 8d B一葡萄糖苷酶 1k , 相对分子质量约 为 7 d 6k 。另 外 ,纤维
动 物 日粮 中含 有 大 量 的 纤 维素 ,
约 占植物 总 干重 的 3 % ~5 %。天 然 0 0 的纤 维素分 子链 能进 行 自我折叠 和排 序 ,在 内部形成 排列 规则 的结 晶区和 相对松散 的非结 晶区 ,并与半纤维 素 、
要 可分 为 3大类 。葡聚 糖 内切酶 :来
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酶工程课程论文纤维素酶的理论研究和应用进展学院:创新实验学院班级:生物技术基地132班姓名:黎春江学号:2013015452纤维素酶的理论研究和应用进展[摘要]纤维素酶是一类能够水解纤维素而生成葡萄糖的多组分酶的总称。
传统上将其分为3类:外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶。
纤维素酶属于糖苷水解酶类,近年来,根据氨基酸序列的同源性以及纤维素酶结构的相似性,将其分成不同的家族。
本文总结了纤维素酶近年来的主要进展与研究趋势,包括酶的作用机理、生产方法、分离纯化方法、固定化方法等理论研究进展及其应用进展和展望。
[关键词]纤维素酶生产工艺分离纯化固定化畜牧生产酿酒工业1引言:纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖,不溶于水及一般有机溶剂,是植物细胞壁的主要成分,是地球上极为丰富、可再生的生物质资源。
它占植物干重的35%~50%,是地球上分布最广、含量最丰富的碳水化合物,它的降解是自然界碳素循环的中心环节。
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。
它们协同作用,作用于纤维素以及从纤维素衍生出来的产物,将其分解纤维素产生寡糖和纤维二糖,最终水解为葡萄糖。
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。
自1906年Seilliere在蜗牛的消化液中发现纤维素酶至今已有一百余年了,随着在工业上的广泛应用,特别是在纺织工业、能源工业上的应用,纤维素酶已成为最近十几年酶工程研究的一个焦点。
2 纤维素酶的作用机理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),外切葡聚糖酶(1,4-β-D-glucan cellobilhydrolase或exo-1,4-β-D-glucannase,EC.3.2.1.91),和β-葡聚糖苷酶(β-1,4-glucosidase,EC.3.2.1.21)。
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。
3 纤维素酶的生产方法3.1 菌种选育王家林等(1996)在吸收国内外经验的基础上,先后引进了绿色木霉木10、绿色木霉Sn-91014、康氏木霉NT-15、黑曲霉XX-15A,在此基础上,采用了紫外线、特定电磁波辐射、线性加速器,亚硝基胍等物理、化学的诱变方法,获得了高产菌株NT15-H、NT15-H1、XT-15H、XT-15H1。
其中木霉NT-15H固体培养活力经轻工部食品质量监督检测中心南京站检测表明,滤纸活力为3670u/g, C1-酶活力24460u/g,Cx-酶活力1800u/g,已达到国际先进水平。
此菌种在工厂化生产中性能稳定。
张苓花等(1998)采用康氏木霉W-925,J-931,经过浓度为2%硫酸二乙酯和紫外线(15W、30cm、2min)复合诱变后,得到了产酶活性高的Wu-932菌种,该菌种CMC糖化力达到2975,滤纸糖酶活性为531,比出发菌W-925分别提高了100%和81%。
王成书等(1997)采用该中心的里氏木霉A3先进行紫外线和亚硝基胍复合诱变后,将处理过的孢子接种于纤维双层平板上,30℃培养5-8天,15℃放置7-10天,挑选透明圈直径和菌落直径比较大的单菌落进行三角瓶固态发酵再筛选,得到了产纤维素酶活力很高的里氏木霉91-3菌株。
张苓花等(1998)报道,为了避免纤维素酶菌种退化,采用砂土管保藏菌种。
即将过筛洗净的砂子与土以3:2比例混合分装在试管内,用1kg/cm2压力灭菌30分钟共三次,将欲保存的斜面菌种制备成1000ml孢子悬浮液,每个砂土管注入0.5ml,摇匀,放入盛有无水CaCl2真空干燥器内保存。
经测定,在所测的121天内,酶的活性基本不变;酶活性下降50%的时间,由常规方法的60天延长至160天,明显地减缓了菌种退化速度。
3.2 发酵工艺3.2.1 固体发酵法固体发酵法以玉米、稻草等植物秸秆为主要原料生产纤维素酶。
该法投资少,工艺简单,产品价格低廉。
然而固体发酵法存在着根本上的缺陷——不可能像液体发酵那样随着规模的扩大,大幅度降低成本。
以秸秆为原料的固体发酵法生产的纤维素酶很难提取和精制。
目前生产厂家只能采用直接干燥、粉碎来得到固体酶制剂,或用水浸泡后压滤得到液体酶制剂,产品外观粗糙,质量不稳定,杂质含量高;劳动强度大、生产效率低;易污染杂菌。
国内外对木霉纤维素酶的研究较多,但木霉一方面毒性嫌疑大,使之应用受到限制;另一方面普遍存在着β-葡萄糖昔酶活力偏低的缺陷,致使纤维二糖积累,影响了酶解效率。
3.2.2 液体发酵法液体发酵生产时,将原料送入发酵罐内发酵,同时接入纤维素酶菌种。
发酵过程中,需要从发酵罐底部通入无菌空气对物料进行气流搅拌,发酵完后的物料经过处理可得到纤维素酶产品。
液体发酵法生产纤维素酶,原料利用率高,生产条件易控制、产量高、劳动强度小、产品质量稳定,但动力消耗大,设备要求高。
液体深层发酵的方法具有培养条件容易控制,不易染菌,生产效率高等特点。
因此,目前此方法是大规模生产的可行方法。
其生产工艺过程是将玉米秸秆粉碎至20目以下,进行灭菌处理后,送发酵釜内发酵,同时加入纤维素酶菌种,发酵时间约为70 h,控制温度低于60℃,将净化后的无菌空气从釜底通入,进行物料的气流搅拌,发酵完的物料经压滤机压滤、超滤浓缩、喷雾干燥,制得纤维素酶产品。
3.3 影响产酶量和活力的因素影响纤维素酶产量和活力的因素很多,除菌种外,还有培养温度、pH、水分、基质、培养时间等。
这些因素不是孤立的,而是相互联系的。
张中良等(1997)采用均匀设计Cl12(1210),以绿色木霉(T.ViriclePers.expr)为菌种,研究了影响产纤维素酶的五大因素对产酶量和活力的作用,认为基质粗纤维含量为40%、初始pH7.5、加水4倍、在26-31℃条件下培养45h可获得最大产酶量26mg/g和CMC酶活力20mg/g·h。
王成华等(1997)也研究了其诱变筛选的里氏木霉91-3的产酶条件,结果表明该菌种以7:3的秸秆粉和麦麸,另添加4%硫酸铵、0.4%磷酸二氢钾、0.1%硫酸镁为最佳培养基,28-32℃为适宜培养温度,30℃为最佳温度,4%为最佳接种量,96h到达发酵高峰。
张苓花等(1998)研究了以康氏木霉W-925为出发菌,经诱变后得到的Wu-932纤维素酶高产菌的最佳发酵条件。
结果表明,以1:2的麦麸和稻草粉为培养基,5%的接种量,稻草粉碎平均长度3-5mm,初始pH4-5,温度在28-35℃,发酵时间72h为最佳发酵条件。
3.4 污染菌的控制饲用纤维素酶普遍存在一种俗称的“白毛菌”污染。
污染后轻者酶活性下降,重者发酵失败。
为此,研究控制发酵污染意义很大。
张苓花等(1998)研究“白毛菌”的菌落特征、来源、生长和生理特征及控制方法,找到了一种与康氏木霉Wu-932呈共生关系,而与“白毛菌”呈竞争性抑制关系的热带假丝酵母菌J-931。
利用此菌进行混合发酵,可有效地控制“白毛菌”的污染。
4纤维素酶的分离纯化方法4.1 常用方法4.1.1沉淀法蛋白质在溶液中的稳定性与分子大小、带电荷量和水化作用有一定的相关性,改变这些因素会对蛋白质的稳定性有所影响。
当蛋白质的稳定性遭到破坏时就会沉淀析出。
常见的沉淀法有盐析法、有机溶剂沉淀法、重金属沉淀法及加热变性沉淀法,其中盐析法多用于纤维素酶的分离纯化。
蛋白质盐析时,通常采用的中性盐有硫酸铵、硫酸钠、硫酸钾和氯化钠等。
纤维素酶的分离纯化多采用硫酸铵分级沉淀法,因为硫酸铵具有溶解度大、对温度变化不敏感、分级效果好等特点。
陈红漫[3] 等在芽孢杆菌β-葡萄糖苷酶的分离纯化及特性的研究中,采用硫酸铵分级沉淀法对粗酶液分离纯化。
结果显示,在硫酸铵饱和度区间为20%~60%时,经硫酸铵沉淀后,酶纯化倍数为1.42,回收率为11.14%;郑金花等对镰刀菌发酵液中纤维素酶分离纯化,采用硫酸铵饱和度区间为30%~70%的硫酸铵分级沉淀法分离纯化发酵液。
结果表明,经纯化后,酶纯化倍数为 1.83,酶得率为17.97%。
4.1.2凝胶层析法凝胶层析是以多孔性凝胶填料为固定相,按照分子大小不同分离样品中各组分的一种层析技术。
具有条件温和、简便、分离范围广、回收率高等特点。
凝胶材料主要有葡萄糖、琼脂糖、聚丙烯酰胺。
层析时用的微孔凝胶是由凝胶材料与交联剂聚合而成,交联剂添加量越大,载体颗粒的孔径就越小。
王玢等人对海洋细菌MBl产生的纤维素酶粗酶液进行盐析、透析,并分别过葡聚糖凝胶层析柱SephadexG100、SephadexG75和SephadexG50,结果显示,SephadexG75分离效果最好;贺刚等运用葡聚糖凝胶层析柱SephadexG-75法对草鱼肠道一菌株产纤维素酶粗酶液进行分离纯化,结果显示,分离纯化后酶的比活力提高了2.924倍,回收率为6.38%;胡亚冬等对参环毛蚓肠道组织提取液进行凝胶层析及DEAE阴离子交换层析,获得参环毛蚓单一的内源纤维素酶的活性组分。
4.1.3离子交换层析法离子交换层析是利用固定相偶联的离子交换基团和流动相解离的离子化合物之间发生可逆的离子交换反应而进行分离的方法。
其特点是分辨率高、工作容量大且易于操作。
离子交换层析技术纯化纤维素酶是根据纤维素酶组分所带电荷的差异而进行的分离纯化。
所用基质材料主要有纤维素、葡聚糖凝胶和琼脂糖凝胶。
孙乐常等采用SP-Sepharose阳离子葡聚糖凝胶交换柱层析、SephacrylS-200丙烯葡聚糖凝胶柱层析和Hydroxyapatite羟基磷灰石柱层析,从九孔鲍鱼消化腺中分离纯化到1种纤维素酶;王剑锋等在黑曲霉水解京尼平苷β-葡萄糖苷酶的分离纯化时,粗酶液经乙醇沉淀和DEAE-SepharoseFastFlow离子交换层析,获得了两种电泳纯的β-葡萄糖苷酶,它们的相对分子质量分别为102kDa、97kDa,总酶活回收率达到48%。
4.1.4亲和层析法亲和层析是利用生物分子与配基之间所具有的专一而又可逆的亲和力,使生物分子纯化的技术。
与离子交换层析和凝胶层析相比,亲和层析具有很高的选择性和纯化效率,有时纯化程度可达1000倍以上。
NileshAmritkar等用膨胀床亲和层析的方法从细菌spp.B21中分离出一种85kDa内切酶;张正竹等利用亲和层析树脂,在pH6和pH5条件下,从茶树叶片中纯化出两种分子量分别为63kDa和75kDa的β-葡萄糖苷酶单体酶。