产纤维素酶真菌混合发酵研究进展
固态混菌发酵产纤维素酶的研究进展
固态混菌发酵产纤维素酶的研究进展罗永生;常春【摘要】纤维乙醇是目前可再生能源领域中的研究热点,而如何提高纤维素酶活性、降低生产成本是纤维乙醇发展的关键.介绍了固态混菌发酵的最新研究进展,并对纤维素酶混菌发酵存在的问题进行了分析和展望.【期刊名称】《酿酒科技》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】5页(P78-82)【关键词】燃料乙醇;纤维素酶;固态发酵;混菌发酵【作者】罗永生;常春【作者单位】郑州大学化工学院,河南,郑州,450001;郑州大学化工学院,河南,郑州,450001【正文语种】中文【中图分类】TS262.2;Q55;TQ925纤维素类物质是自然界中最廉价、最丰富的一类可再生资源。
全世界的植物体生成量每年高达1500亿t干物质, 其中全球的秸秆年产量超过20亿t。
如果将天然纤维素降解为可利用的糖类物质,再进一步转化为乙醇、菌体蛋白、气体燃料(如氢气)等物质,对解决当今世界所面临的环境污染、粮食短缺、饲料资源紧张和能源危机等问题具有重大现实意义[1]。
纤维素酶是降解纤维素最有效的生物催化剂，自然界存在很多产纤维素酶的生物。
多年以来，为了提高酶活、降低成本，人们在菌种选育、发酵工艺方面开展了大量的工作。
近年来，利用微生态原理，采用多菌种的混菌发酵工艺引起人们的重视，该方法被证明能够有效地提高纤维素酶活力,国内外学者加大了对其研究的力度[2-4]。
本文在此介绍固态混菌发酵技术生产纤维素酶方面的最新研究进展。
纤维素酶是能将纤维素水解成葡萄糖的一组酶的总称，它是多酶组分的一个复杂酶体系。
根据各酶在功能上的差异可分为3类。
葡聚糖内切酶(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Len，又称为C1酶。
这类酶作用于纤维素分子非定形区，无规则水解β-1,4糖苷键，形成葡萄糖、纤维二糖和不同大小的纤维糊精，为纤维二糖水解酶提供更多的可供水解的末端，其分子量大小为23～146 KD。
产纤维素酶真菌混合发酵研究进展
纤维素、半纤维素与木质素分离；将不溶的木质素 变成较易溶解的羟基木质素，引起秸秆结构变得疏 松，结晶纤维素变成无定型纤维素，进而使得秸秆 易于分解。但其缺点在于：纤维素含量太高；蛋白 质含量低，一般只有 %2 3 !&2 左右；矿物质含量
［ "， ’］ 。 不平衡，缺乏维生素 ,、4、5 等；能量值低等
菌名 学名 23*$"#4( 2()-$3"664( 8%6-,49*’:":* 91*-,%&"4& 9/*,14( =6*&&46"’* =4(*$"4& >*’%:-$&* >-%,$"#14& >%’/,$"4& @-’,"’4( !-&’%’"-66* !%’"66* !%$#1-66* !/$%,1-#"4& 中文名称 蘑菇属 曲霉属 牛肝菌属 假丝酵母属 毛壳属 黑蛋巢属 小火菇属 镰刀菌属 灵芝属 地霉属 腾梗孢霉属 韧伞属 黑乌霉属 念珠菌属 羊肚菌属 漆斑菌属
［ .］ 维素的能力 。能分解纤维素的放线菌有分枝杆
收稿日期："&&- / &" / !作者简介：陈璘娜（ !+)! / ） ，女，黑龙江哈尔滨人，东北农业 大学资源与环境学院，硕士研究生，专业方向为农业 微生 物。 顾金刚为通讯作者。
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中国土壤与肥料2 6559 （8） 菌属（ !"#$%&#’()*+, ） 、诺 卡 氏 菌 属（ -$#&).*& ） 、 小单孢菌 属（ !"#$%&%’%()%$* ） 、链 霉 菌 属（ +,$-).
酵母菌产纤维素酶的发酵条件研究
秸秆 / %
麸皮 / %
蛋白 胨 /%
酵母 膏/%
1 24
28
5
0.4
3
0.20
0.10
2 36
30
6
0.8
5
0.25
0.20
3 48
32
7
1.0
7
0.30
0.25
2 结果与讨论
2.1 酵母菌的生长曲线和菌体质量浓度 酵母菌生长曲线和菌体质量浓度测定结果见图 1。
菌数的对数 logN
▲ 菌数的对数 logN
2.3 发酵菌种产淀粉酶特性的研究
分别测定酵母菌不同培养时间的淀粉酶活性，
试验结果见图 3。
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
0
12 24 36 48 60 72 96 时间 /h
图 3 FWZ8-12 产淀粉酶曲线
从图 3 可见 ：FWZ8-12 菌株开始淀粉酶活性 较低，这可能是因为 PDA 培养基中，由于存在一 定含量的葡萄糖，随着培养基中葡萄糖碳源的耗尽， 菌株开始合成淀粉酶，在 36 h 时，FWZ8-12 酶活 达到最高。 2.4 单因素试验对 FWZ8-12 产纤维素酶的影响 2.4.1 秸秆含量对 FWZ8-12 产纤维素酶的影响
按照上述培养方法，分别在 2、4、8、12、24、 36、48、60、72 和 96 h 取培养液 10 mL，稀释一定 倍数后，涂平板，30 ℃静置培养 36 h 后，菌落计数。 1.3.3 酵母菌生物量的测定
15 mL 塑料离心管于 65 ℃烘箱中烘干至恒重， 放入干燥器中冷却后，分别称质量，备用。按照上 述培养方法，分别在 12、24、36、48、60、72 和 96 h 取培养液 10 mL 放入事先准备好的离心管中， 4 000 r/min 离心 10 min，弃去上清液，然后放入 65 ℃ 烘箱中烘干至恒重。
黑曲霉产纤维素酶的研究进展
第8期（总第380期）2021年8月No.8 AUG文章编号：1673-887X(2021)08-0072-03黑曲霉产纤维素酶的研究进展周艳华，张春艳（长沙环境保护职业技术学院，湖南长沙410004）摘要黑曲霉是公认的安全菌株，因其无毒而受到工业界的青睐，利用黑曲霉生产纤维素酶已成为近年来的研究热点。
文章主要对黑曲霉产纤维素酶发酵方法的研究现状进行了综述。
关键词黑曲霉；纤维素酶；固体发酵法；液体发酵法中图分类号TQ925文献标志码A doi:10.3969/j.issn.1673-887X.2021.08.031Research Progress on Cellulase Produced by Aspergillus NigerZhou Yanhua,Zhang Chunyan(Changsha Environmental Protection Vocational College,Changsha410004,Hunan,China)Abstract：Aspergillus niger is a recognized safe strain.It is favored by the industry because of its non-toxicity.The use of Aspergil‐lus niger to produce cellulase has become a research focus in recent years.This article mainly reviews the research status of the fer‐mentation method of Aspergillus niger to produce cellulase.Key words：Aspergillus niger,cellulase,solid fermentation method,liquid fermentation method纤维素是植物细胞壁的主要成分，是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，其基本结构是由葡萄糖通过β-1，4-糖苷键连接而成的纤维二糖[1]。
发酵生产纤维素酶研究进展
发酵生产纤维素酶研究进展摘要：纤维素酶是一种重要的工业用酶，广泛应用于能源、饲料、纺织、食品、工业洗涤、石油开采、农业、医药等领域。
纤维素酶最主要的来源是通过微生物发酵生产。
综述了纤维素酶的种类、高产纤维素酶菌种选育、发酵类型与优化等方面的研究进展，并展望了纤维素酶发酵生产的研究方向及前景。
关键词：发酵 纤维素酶 液体发酵 固体发酵 优化纤维素原料是地球上分布广泛且含量丰富的可再生资源，其生物合成和降解过程是自然界中碳循环的中心环节。
纤维素的利用与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。
随着纤维素资源越来越受到人们的重视，其能量密度低，难降解等特性却阻碍了其开发利用的进程。
纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称，它的作用是将纤维素转化为糖类，能够降解细胞壁，使细胞内溶物释放。
作为重要的工业用酶，纤维素酶广泛应用于在能源、饲料、纺织、食品、工业洗涤、石油开采、农业、医药等诸多领域。
1977年，Elwyn T. Reese 发现木霉属中的菌株具有分泌纤维素酶的能力，并将该具有分泌纤维素酶能力的菌株命名为里氏木霉（Trichoderma reese ），该发现为工业大规模发酵生产纤维素酶奠定了基础。
纤维素酶广泛存在广泛存在于自然界的生物体中，如细菌、真菌、动物体内等，其中真菌纤维素酶种类最多，最易获得和用于大规模生产，且具有较稳定的pH 、温度适应性，因此是工业用纤维素酶的重要来源。
目前应用最广的纤维素酶生产菌是里氏木霉，也有曲霉属（Aspergillus ）、青霉属（Penicillium ）的菌种。
自20世纪50年代首次发现以来，便得到广泛的研究与应用。
近几年来，真菌纤维素酶发酵研究主要集中在高产菌株的筛选、常规诱变育种、基因工程菌的构建、发酵工艺条件优化、发酵工艺放大和酶的分离纯化等方面。
1 纤维素酶的种类纤维素酶(cellulase)指的是降解纤维素的一类酶的总称，它不是单种酶，而是起协同作用的多组分酶系。
产纤维素酶菌及其筛选改良方法研究进展
产纤维素酶菌及其筛选改良方法研究进展引言：纤维素酶是一类能够降解纤维素的酶，能够将纤维素水解成可溶性的糖类物质。
这种酶类在生物能源、生物制造等领域具有重要的应用价值。
产纤维素酶的菌种及其筛选改良方法的研究，对提高纤维素降解效率、降低生产成本、推动生物能源利用具有重要意义。
本文将介绍产纤维素酶菌及其筛选改良方法的研究进展。
一、产纤维素酶菌的分类和特点产纤维素酶的菌种多样，主要包括真菌和细菌两大类。
真菌包括木霉属、曲霉属、青霉属等；细菌则主要包括纤维素降解细菌和纤维素生产细菌等。
产纤维素酶菌的特点主要表现在对纤维素的降解效率和产酶条件的适应性上。
一方面，有些产纤维素酶的菌种能够高效降解纤维素，产酶量大，并且在生长环境下对温度、pH等条件的适应性较强，能够在广泛的生境中生长；有些产纤维素酶的菌株则对产酶条件相对苛刻，需要较为特殊的生产条件。
二、产纤维素酶菌的筛选方法为了提高产纤维素酶菌的降解效率和提高其生产水平，需要对产纤维素酶菌进行筛选和改良。
在筛选产纤维素酶菌的过程中，可以通过以下几种方法进行：1. 采用纤维素为唯一碳源的筛选培养基。
利用富含纤维素的培养基，能够筛选出对纤维素降解能力较强的菌株。
2. 通过间接检测法筛选。
可以利用纤维素水解产生的可溶性糖类物质来间接检测纤维素酶的产生情况，从而筛选出产酶量较高的菌株。
3. 利用分子生物学方法筛选。
通过利用特定基因的特异性引物，进行PCR扩增和RFLP分析，还可以利用荧光原位杂交技术等手段，对产纤维素酶的菌株进行筛选和鉴定。
4. 通过连续培养或连续发酵系统，对菌株进行长期的驯化和培养，增加产酶菌株的产酶能力。
三、产纤维素酶菌的改良方法在筛选出具有较高产酶能力的菌株之后，需要对这些菌株进行改良，以提高其产酶能力和降解效率。
产纤维素酶菌的改良方法主要包括以下几种：1. 通过传统的诱变选择法，对产纤维素酶菌株进行诱变处理，产生新的突变型菌株，以提高产酶效果。
论产纤维素酶黑曲霉菌的探究进展
论产纤维素酶黑曲霉菌的探究进展作为地球上含量最为丰富，分布最为广泛的可再生生物质资源，纤维素的开发与利用对于解决能源危机、环境污染、粮食资源紧张等问题意义重大。
纤维素由D - 葡萄糖分子以beta; - 1，4 糖苷键组成的大分子多糖，其分子结构结晶度与聚合度高，需要利用纤维素酶的水解作用，将其降解成为单糖，继而进行纤维素的合理利用与转化。
纤维素酶是一组复合酶系，通过多种酶的协同作用水解降解纤维素，纤维素酶主要来源于可产纤维素酶的细菌和真菌。
其中，由于丝状真菌纤维素酶产量高于细菌和酵母菌等真菌，被广泛应用于纤维素酶产业化生产。
作为丝状真菌中的一员，黑曲霉菌高产纤维素酶，且安全、无毒素，在产纤维素酶微生物研究领域，黑曲霉菌是开发、利用最为广泛的真菌之一。
近年来，在高产纤维素酶微生物，发酵产酶工艺，应用领域等方面国内外均开展了相关研究，且取得了一定的进展。
1 纤维素酶的组成与催化机制纤维素酶是由三种不同酶组成的复合酶系，主要包括内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶或纤维二塘水解酶、beta; - 葡萄糖苷酶。
三种酶通过协同作用将纤维素降解为寡糖和纤维二塘，并最终水解为葡萄糖。
内切葡聚糖酶主要作用于纤维素分子的非结晶区，随机水解beta; - 1，4 糖苷键并产生大量带有非还原末端的小分子纤维，此外，也能水解纤维素的某些基团取代产物，如羧甲基纤维素和羟乙基纤维素等。
外切葡聚糖酶主要作用于微晶纤维素分子的还原端和非还原端，水解beta; - 1，4 糖苷键，从而裂解下二糖分子。
beta; - 葡萄糖苷酶可将纤维二糖和其他可溶性寡糖水解为葡萄糖。
2 产纤维素酶微生物产纤维素酶的微生物主要包括细菌、真菌和放线菌。
放线菌和细菌纤维素酶产量相对较低，放线菌生长缓慢，相关研究较少，细菌纤维素酶多为内切葡聚糖酶，对结晶纤维素无活性，且分离难度较大，影响其产业化开发。
高产纤维素酶的真菌主要包括曲霉菌属、木霉菌属、青霉菌属、镰孢菌属和枝顶孢雄属等。
产纤维素酶菌及其筛选改良方法研究进展
产纤维素酶菌及其筛选改良方法研究进展近年来，随着对可再生能源的需求增加，纤维素酶作为生物质能源转化的重要酶类受到了广泛关注。
产纤维素酶菌及其筛选改良方法的研究成为了热点和难点，本文将以此为核心，对其研究进展进行综述。
1. 产纤维素酶菌的研究目前已发现的产纤维素酶菌主要包括枯草芽孢杆菌、放线菌、真菌等。
其中，枯草芽孢杆菌是目前被广泛应用于纤维素酶生产的菌种之一，因为其产酶量高、生长速度快、生长条件较为简单等特点而备受青睐。
同时，枯草芽孢杆菌的基因组测序也为其分子遗传学和代谢分析等研究提供了可能。
除枯草芽孢杆菌外，还有放线菌属和糯米壳属等菌种也被报道能够分泌纤维素酶。
这些菌株相对于枯草芽孢杆菌的优点在于产酶能力更强，而缺点在于生长周期长、生长条件较苛刻，且在发酵过程中容易受到杂菌的污染等。
因此，在生产实践中，不同菌种或不同菌株的选择需要根据具体情况进行。
2.1 筛选纤维素酶的筛选方法主要有传统筛选和高通量筛选两种。
传统筛选方法常常是采用纤维素颗粒为基质，利用纤维素降解能力较强的菌株筛选；或者采用含有纤维素的大量自然产物、如木屑等物质进行筛选。
此外，还有利用血红蛋白作为指示物的筛选方法。
这些方法的优点在于操作简单易行，且与实际应用环境接近，但筛选效率较低、筛选速度较慢。
高通量筛选方法是近年来发展起来的一种新型筛选方法。
该方法利用微流控技术，快速筛选出高效纤维素酶生产菌株，并能够评估其酶的活力和稳定性。
同时，还可以利用基因工程手段进行优化，以提高酶的产量和稳定性。
该方法具有快速、高效、高精度等优点，可以大大缩短筛选周期和降低筛选成本。
2.2 改良为了提高纤维素酶的产量和性能，研究人员采用了多种改良方法，包括物理改良、化学改良和基因工程改良等。
物理改良是利用辐射、超声波、高压等物理手段对纤维素酶生产菌株进行改良。
该方法具有操作简单、安全易行、无毒副作用等优点，但改良效果不一定理想。
化学改良主要是利用化学物质处理菌株，使其产生变异，进而产生更高产的纤维素酶。
纤维素酶产生菌的研究进展
课程论文课题名称纤维素酶产生菌的研究进展专业名称2013级生物工程学生姓名付燕指导教师高健2016年4月10日内容摘要 (2)目录1.纤维素酶的研究概况 (2)1.1纤维素酶的来源 (2)1.2纤维素酶的种类 (2)2纤维素酶产生菌选育的研究进展 (2)3培养体系的优化 (3)3.1碳源的作用 (3)3.2氮源的作用 (4)3.3表面活性剂 (4)4培养条件的优化 (4)4.1温度的影响 (4)4.2 pH的影响 (5)4.3溶氧量的影响 (5)5.菌种改造 (5)5.1物理诱变 (6)5.2化学诱变 (6)5.3基因工程法 (6)6.结语 (7)摘要纤维素酶能够将纤维素分解为葡萄糖。
该酶在解决当前世界面临的能源、粮食、环境污染等危机方面具有重要意义。
然而，迄今为止纤维素酶活和产率均较低、生产周期长、成本高，都严重地阻碍其工业化的应用。
纤维素的降解有赖于纤维素酶。
自然界中很多微生·物可以产生纤维素酶。
因此，如何提高纤维素产生菌产酶能力是近年来研究的热点。
近年来，国内外对细菌、真菌等产纤维素酶的微生物进行了大量的研究，利用化学、物理以及紫外诱变等方法获得了大量纤维素酶高产菌株。
本文对国内外选育纤维素酶高产菌的研究以及利用木霉等菌产纤维素酶、产纤维素酶菌种选育、混合菌产纤维素酶等方面的研究进展进行了综述。
关键词纤维素酶；纤维素；微生物；培养体系；培养条件；菌种改造纤维素（cellulose）作为植物光合作用的主要多糖类产物，是高等植物细胞壁的主要成分，是公认的自然界数量最丰富、最廉价的可再生有机物质资源，据估计，纤维素生成量每年高达1 000亿吨。
我国每年农作物秸秆总产量为7亿吨左右，仅农业生产中形成的农作物残渣（如稻草、玉米秸、麦秸等），每年就有5亿吨之多。
纤维素的降解是自然界碳素循环的中心环节。
但由于纤维素的结构特点，对纤维素的利用仍然非常有限，目前仅有20%的纤维素物质被开发利用，大量的纤维素物质因无法分解利用而废弃，不仅造成资源浪费，而且污染环境。
纤维素酶高产菌选育研究进展及未来趋势
2、培养基：采用基本培养基，并添加不同的诱导剂（如纤维素、木糖等）， 以优化产酶效果。
二、材料与方法
3、筛选方法：我们将收集到的微生物分别接种到含有诱导剂的培养基上，进 行培养。一段时间后，观察各菌株的生长情况和对纤维素的降解情况。通过比较 不同菌株的生长速度和产酶量，初步筛选出高产纤维素酶的菌株。
四、未来趋势
4、菌种改良和优化：通过改良和优化菌种培养条件，进一步提高高产纤维素 酶菌株的生产效率和产率。
四、未来趋势
5、安全性与法规遵从：在追求产量的同时，需生产过程的安全性以及符合各 项法规要求，以确保工业生产过程的可持续性。
四、未来趋势
6、强化应用领域合作：产学研的紧密结合将在未来发挥更加重要的作用，推 动高产纤维素酶菌株在各个应用领域的实际应用和发展。
二、材料与方法
1、实验材料
1、实验材料
（1）菌种来源：本实验采用土壤、腐木、粪便等自然环境中的样品作为菌源。 （2）培养基：本实验采用LB培养基、PD培养基和筛选培养基作为富集和筛选 菌株的培养基。
2、实验方法
2、实验方法
（1）菌株的富集：将采集的样品稀释后涂布在含有底物的培养基上，于一定 温度下培养一定时间，以富集菌株。
四、未来趋势
1、全基因组测序：通过对菌株全基因组的测序和分析，深入了解其产生纤维 素酶的机制，为选育提供更加科学的依据。
四、未来趋势
2、功能生物信息学：利用功能生物信息学手段，对纤维素酶的作用机制、调 控网络等进行深入研究，发现新的选育靶点。
四、未来趋势
3、智能化选育技术：利用人工智能等现代技术，实现高产纤维素酶菌株的智 能化选育，提高选育效率和准确性。
提高纤维素酶产生菌产酶能力方法的研究进展
提高纤维素酶产生菌产酶能力方法的研究进展作者：田海娇吴昊杨洪岩来源：《安徽农业科学》2014年第05期摘要纤维素酶能够将纤维素分解为葡萄糖。
该酶在解决当前世界面临的能源、粮食、环境污染等危机方面具有重要意义。
然而，迄今为止纤维素酶活和产率均较低、生产周期长、成本高，都严重地阻碍其工业化的应用。
因此，如何提高纤维素产生菌产酶能力是近年来研究的热点。
结合国内外研究进展，从培养体系的优化（碳源、氮源、表面活性剂和未知生长因子）、培养条件的优化（温度、pH、溶氧量）、菌种改造（化学诱变、物理诱变、物理化学复合诱变、基因工程法）等方面对优化菌种产酶能力的方法进行了分析与总结。
目前，虽在培养条件优化和菌种分子改造方面初有成效，但还没有一种方法能够大幅提升酶活性。
今后，应加强菌种选育和发酵工艺等基础研究工作，分离和筛选出高效纤维素分解菌群，并用分子生物学手段进一步优化菌种，提高酶活。
关键词纤维素酶；微生物；培养体系；培养条件；菌种改造中图分类号 S182 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）05-01281-06Abstract Cellulases can hydrolyze cellulose to glucose. It is important to solve the problem of energy shortage， food crisis and environmental pollution in the world. However， enzyme activity and production efficiency have been very low till now. Due to long production period and high cost，industrial application of cellulase is severely hampered. Therefore， how to improve the capacity of enzyme production has become a focus involved in cellulase production in recent years. In this study， advances in methods to improve cellulases were summarized. Optimization of culture system （carbon， nitrogen， surfactants and unknown growth factors）， optimization of culture conditions （temperature， pH and dissolved oxygen） and construction of microorganism （chemical mutation， physical mutation， combined physical and chemical mutagenesis and genetic engineering） were involved. Based on the current researches， no methods can effectively enhance the enzyme activity， although some progresses have been achieved in optimization of culture conditions and molecular transformation for strains. In the future， research on microbial selection and fermentation technique should be strengthened. Molecular biological method should be applied for further exploring the improvement of enzyme activity.Key words Cellulase； Microorganism； Culture system； Cultivation conditions； Strain modification随着人口的增长、生活水平的提高和工业化进程的加速，全球的能源需求逐渐增加，由此产生的能源安全、石油消耗、全球变暖等问题促使世界各国加快了对替代能源的研究。
微生物混合发酵生产纤维素酶的研究进展
２１ 固体 发 １００ ４０ 个葡萄糖 残基通 过 Ｂ １４ 一， 一糖
株的混合发酵还需要更 加深入 的研究。 １ 纤维素酶的特性与来源 １１ 纤维素酶的特性 ． 纤维素酶是一种复合 酶， 属生物催化剂 ， 是水解纤维素以获取葡
纤维素酶的来源 主要有三方面 ： 物、 植 动物和微生物１ 纤维素酶 ３ １ 。
广泛存在于植物中。在植物发育 的不 同阶段发挥着水解细胞壁的作
张 英， 侯红萍
太谷 ０００ ） ３ ８ １ （ 山西农业大学食品科学 与工程学院 ， 山西
摘 要： 传统的利用单一菌种发酵生产纤维素酶的方法存在酶活力低， 发酵时间长等缺陷。而使用多个茵种进
行混合发酵的方法被证 明可以有效 降解纤维素 ， 对微 生物混合发酵进行 了综述 ， 并对产纤维素酶的微 生物混
Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄ ｍｉｒ ｂｅ； ｘ ｄ ｅ ｅ ａｉｎ； ｅ ｕｌｓ ａｄ ａ ｃ ｓ ｙ ｒ ｓ： ｃｏ ｍｉｅ ｆｒ ｎｔｔ ｍ ｏ ｃ ｆ ａ ｅ； ｖ ｎ ｅ ｌ
资源和环境问题是人类在 ２ 世纪面临的最主要的挑战。 １ 纤维素
作为植物光合作用的主要 多糖类产物 ， 是地球上最丰富 、 最廉价的可 再生资源 ， 占 约 农作 物秸秆 的 ３ ％ ～ ０ １ ０ ５ ％［ １ 。然而 ， 目前大约有 ８ ％ ０ 的秸秆未被开发利用 ， 因此具有极为诱人的开发前景。 从高效和环保的角度出发 ，纤维素被彻底降解而不会对环境造 成污染 的一条有效途径便是利用纤维素酶的水解作用 。我 国在提高 纤维素酶活力的菌株选 育、 发酵工艺等方面做 了大量工作 ， 但对多菌
纤维素酶发酵工艺的研究进展
Ａｄｖ ｎｃ ｓｉ ｒ ｅ ａ ｉｎ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ｆＣｅｌ ｌ ｓ ａ ｅ ｎ Ｆｅ ｍ ｎｔｔｏ ｃ ｏ ｏ ｙ ｏ ｌｕ ａ ｅ
Ｚ Ｎ ｉ —ｎ Ｅ Ｇ Ｑｎ ｌ ，ＷＡ ＧＺ ｉ ｏｇ （ ｉ ｎｎ ｏａｉ ａ Ｔ ｃ ｎｃｌ ｏ ｅｅ ｇａ Ｎ ｈ— ｎ Ｘ ａ ｉｇＶ ｃｔ ｎ ｌ ｅｈ ｉ ｌ ｇ ，Ｘ ａｎｎ ４ ７ ０ ，Ｃ ｉａ ｙ ｎ ｏ ａＣ ｌ ｉ ｉ ｎ ｇ ３ １０ ｈｎ ）
纤维素酶是指能水解 纤维素 Ｂ １４葡萄糖 苷键 ，将 ．， 纤维素降解成纤维二糖 和葡 萄糖的一组酶 的总称 。纤 维 素酶 的研究开发是利用新世纪 的可再生 资源— —纤维 素
的关 键 ，是 缓 解 人 类 当前 面 临 的 “ 食 、能 源 、环 境 ” 粮
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 。
菌… 。优 良的诱 变菌种 ，是纤维素酶发 酵生产 菌的另一 来源。韩 峰等 以 拟康 氏木 霉 （ ｒｈｄｒ ａｐｅｄｋｎ Ｔｉ ｏｅ ｓｕ ｏｏ — ｃ ｍ ｉ ｉ Ｔ ｎ ｉ Ｈ为出发菌株 ，采 用 紫外 诱 变获 得 １株 抗 高浓 ｇ） 度 葡萄糖 阻 遏 突变 株 ｕ ＶⅢ，纤 维 素 酶产 量 显 著提 高 。 ｕ ＶⅢ对诱导物 的敏 感性 增 加 了 １０倍 ，并且 对 葡 萄糖 ０ 的吸收能力 明显 下降 ，使得该菌解除 了部分葡 萄糖 的阻
活达最 大 值 １． ３ Ｕ ｍ ０ ５ ／ Ｌ时 的最 佳 组合 条件 ：豆 饼 粉 Ｉ
３ １％ ，麸 皮 ２ ９ ％ ，Ｋ ，Ｏ ．５ ，Байду номын сангаас ｉ ｌ ． ９ 。 ．８ ．５ ＨＰ ４ ２％ ０ ｖ ｅ３７％ ｃ
纤维素酶生产研究进展
纤维素酶生产研究进展任恒星冷云伟李浩赵兰（中国矿业大学化工学院，江苏徐州221116）摘要：纤维素的降解有赖于纤维素酶。
自然界中很多微生物可以产生纤维素酶。
该文综述了利用木霉等菌产纤维素酶、产纤维素酶菌种选育、混合菌产纤维素酶等方面的研究进展，并提出了纤维素酶的大量生产是纤维质原料资源化的重要基础。
关键词：纤维素酶；纤维素；预处理；发酵中图分类号Q55文献标识码A文章编号1007－7731（2010）15－63－02Review on the Production of CellulaseRen Hengxing et al．（School of Chemical Engineering and Technology，China University of Minjing and Technology，Xuzhou221008，China）Abstract：The hydrolysis of cellulose depends on cellulose．In nature，many kinds of microorganism can produce cellulase．The research progress of the production of cellulase using microorganism including the selecting culture of microorganism that produce cellulase and cellulase production using mixed microorganism，was reviewed．It was pointed out that it was necessa-ry to produce large amout of cellulase to make use of cellulose．Key words：Cellulase；Cellulose；Pretreatment；Fermentation纤维质原料是地球上广泛分布而且数量巨大的可再生资源。
混菌固态发酵生产纤维素酶的研究
木 质 纤 维 素 生 物 资 源 是 世 界 上 最 丰 富 的 有 机 原 材料 Ⅱ 。 由于 其 结 构 的 复 杂 性 ， 物 转 化 需 要 多 种 酶 ］ 生 的作 用 ， 中包 括 纤维 二糖 水 解 酶 ， 其 内切 葡 聚糖 酶 和 葡 萄糖 苷 酶 。 因此 ， 立 低 成 本 的 有 效 的 酶 系 统 是 ］ 建 研 究 中 的 一 个 关 键 问 题 。许 多 微 生 物 ， 括 真 菌 和 细 包 菌 都 能 降解 木 质 纤 维 素 ， 在 自然 界 中 ， 质 纤 维 素 的 但 木 降 解是 这 些 微 生 物 混 合 在 一 起 ， 互 协 作 ， 同作 用 的 相 共 结 果 （ 如 ， 木 的腐 烂 ） ］ 本 研 究 以廉 价 的 木 质 纤 例 树 Ｄ。
二元混 茵体 系； 并通过正 交试验 ， 对混茵体 系纤维素酶 固态发 酵条件 进行 了研 究。结果表 明， 二元 混茵 体 系黑曲霉和绿 色木 霉混合发 酵时 纤维素 酶 活力较 单 茵发 酵 大 幅度提 高 ， 最佳产 酶 条件 ： 粒度 为 颗 ０ ２ ６ 底物配比为 １： ， ．４ ， ４ 培养基起 始 ｐ 为 ５ 混合 茵种 配比为 １： ，Ｐ Ｈ ， １ Ｆ Ａ酶产酶 高峰 出现在 ５ ， ＭＣ ｄＣ 酶产酶高峰 在 ７ ， ｄ 较单 茵绿 色木霉发 酵分别提 高 了４ ． 和 ４ ． 。 ８９ ３４ 关键词 ： 混茵 ； 固态发 酵； 纤维素酶
Ａｂ ｔａ ｔ Ｄｕ ｌｆ ｎ ｕ ｙ ｔ ｍ ｒ ｃ ｅ ｎ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ｓ ｌ — ｔ ｔ ｅ ｍ ｅ ｔ ｔｏ ｓｒ ｃ ： ａ ｕ ｇ ｓ ｓ ｓｅ ｗｅ ｅ ｓ ｒ ｅ ｅ ｈ ｏ ｇ ｏ ｉ ｓａ ｅ ｆｒ ｎ ａ ｉｎ，ａ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｈ ｎ ｅ ｅ ｆ ｄ ｃ ｏ ｄ ｎ Ｏ ｔ ｅｉ ｄ ｘ ｓ ｏ ａ ｔｖｔ ｆｆｌｅ ａ ｅ ｎ ｃ ｉｉｙ ｏ ｃｉｉｙ ｏ ｉｔｒ ｐ ｐ ｒ ａ ｄ ａ ｔｖ ｔ ｆＣＭ Ｃａ ｅ Ｔ ｈ ｏ ｇ ｒｈ ｇ ｎ ｌｔ ｓ ， Ｏｐ ｉ ｌｃ ｎ ｉｉｎ ｏ ｎ ｙ ｓ． ｒ ｕ ｈ ｏ ｔ ｏ ｏ ａ ｅ ｔ ｔｍａ ｏ ｄｔｏ ｆｅ ｚ ｍｅ ｐ ｏ ｃｉ ｎ ｗｉｈ ｄ ａ ｕ ｇ ｓ ｓ ｓｅ ｏ ｏ ｉ ｅ ｍ ｅ ｔ ｔｏ ｅ ｅ ｓｕ ｉｄ ｒ ｄｕ ｔｏ ｔ ｕ ｌ ｎ ｕ ｙ ｔｍ ｆ ｒｓ ｌ ｆ ｒ ｎ ａ ｉｎ ｗ ｒ ｔ ｄ ｅ ．Ｔ ｈ ｅ ｕｔ ｎ ｉａ ｅ ｈ ｔｃ ｌ — ｆ ｄ ｅｒ ｓ ｌｓｉ ｄｃ ｔｄ ｔ ａ ｅｌ ｕ ｌｓ ｃ ｉｉｉｓ ｗｅ ｅ ｇ ｅ ｔｙ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｉ ｏ ｐ ｒｓ ｎ ｗｉｈ ｓ ｌ ｅ ｍ ｅ ｔｔｏ ． Ｔｈｅｏ ｔｍ ｕ ｃ ｎ ｉｉｎ ｆ ａ ｅ ａ ｔ ｔｅ ｒ ｒ ａ ｌ ｎ ｒ ａ ｅ ｎ ｃ ｍ ａ ｉｏ ｔ ｏｅ ｆ ｒ ｎ ａ ｉｎ ｖ ｐ ｉ ｍ ｏ ｄｔｏ ｓ ｏ ｐ ｏ ｃｎ ｅｌ ｌｓ ｒ ｒ ｄｕ ｉ ｇ ｃ ｌｕａ ｅ ｗｅ ｅ：ｔ ｉｍ ｅ ｅ ｆｃ ｌｕａ ｅ ｐ ｗ ｄ ｒ０ ２ ６ ｍｍ ， ｔ ｅ ｒ ｔｏ ｏ ｏ ｎ ｓａ ｋ ａ ｄ ｗ ｈ ａ ｈｅｄａ ｔ ｒｏ ｅｌ ｌｓ ｏ ｅ ． ４ ｈ ａ ｉ ｆｃ ｒ ｔ ｌ ｎ ｅ ｔ ｂ ａ ａ ｉ ：４，ｔ ｅｉ ｉｉｌｐＨ ｔ ｅ ｒ ｔｏ ｏ ｉｈ ｄｅ ｍａ ｖ ｒｄｅ ａ ｄＡｓ ｒ ｌｕ ｉ ｒ １ ：１，Ｔｈ ｅ ｋ ｒ ｎ ｒ ｔｏ １ ｈ ｎｔａ ５，ｈ ａ ｉ ｆＴｒｃ ｏ ｒ ｉｉ ｎ ｐｅ ｇｉｌ ｓｎ ｇｅ ｅｐ ａ ｖ ｌ ｅ ｏ ＦＰＡ ａ ｄ ａｕ ｓ ｆ ｎ ＣＭ Ｃａ ｅ ｒ ｓ ｎ ５ ｈ ａ ａ ｄ ｔ ｄ ｙ Ｃｏ ｐ ｒ ｄ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔ ｄ ｙ ｎ ７ ｈ ａ ． ｍ ａ ｅ ｗｉｈ ｏ ｅ ｅ ｍ ｅ ｔ ｔｏ ｏ ｔ ｓ ｌ ｆ ｒ ｎ ａ ｉｎ ｆ
秸秆发酵产纤维素酶条件研究进展课程论文模板(微生物遗传与育种)
武汉生物工程学院课程论文题目名称****的研究进展专业班级11级生物技术本科*班学号1102420***学生姓名* * *完成日期2014年*月*日目录1 秸秆的研究现状 (1)1.1 秸秆利用情况 (1)1.2 农作物秸秆主要利用途径 (2)1.2.1 为畜牧养殖业提供饲草 (2)1.2.2 用于还田培肥地 (2)1.2.3 作为工业原料利用 (2)1.2.4 作为燃料利用 (2)1.2.5 还田作肥料 (2)1.3 秸秆作为有机肥还田利用方法 (2)1.3.1 直接还田 (2)1.3.2 堆沤还田 (2)1.3.3 过腹还田 (2)2 纤维素酶的研究进展 (3)2.1 纤维素酶的来源 (3)2.2 纤素酶的功效 (3)2.3 纤维素酶降解机制 (3)2.3.1 改进的C1-Cx假说 (3)2.3.2 顺序作用假说 (3)2.3.3 竞争吸收模型 (3)2.4 纤维素酶产生菌的选育研究进展 (3)2.4.1 真菌类 (3)2.4.2 细菌类 (3)2.4.3 放线菌 (4)2.4.4 低等动物和个别高等动物 (4)3 混菌发酵产纤维素酶的研究进展 (4)3.1 混菌发酵形式的选择 (4)3.2 混合菌种的选择 (4)3.3 影响混菌发酵的因素 (4)3.3.1 pH的影响 (4)3.3.2 温度的影响 (5)3.3.3 发酵时间的影响 (5)3.3.4 料水比的影响 (5)3.3.5 表面活性剂用量对产酶的影响 (5)3.3.6 接种量对产酶的影响 (5)4 总结 (6)参考文献 (7)秸秆发酵产纤维素酶条件研究进展摘要：秸秆是自然界中最廉价、最丰富的一类可再生资源。
中国全年的秸秆产量超过8亿吨，如果将天然的秸秆降解为可利用的肥料，对解决当今世界所面临的环境污染、粮食短缺等问题有重大现实意义。
纤维素酶是降解秸秆最有效的生物催化剂，为了降低成本，提高酶活，可以在发酵条件的研究方面展开工作。
固发酵法具有设备简单、投资少、成本低、见效快、酶产品收率高及后续提取过程简单等优点，所以采用固态发酵是行之有效的方法，而且培养条件的优化能很大程度的提高酶活，本文就对培养条件的优化方面进行研究。
产纤维素酶菌及其筛选改良方法研究进展
产纤维素酶菌及其筛选改良方法研究进展
纤维素是植物细胞壁的主要成分之一，其作用是保护细胞并提供支持。
然而，由于人
类食品需求的快速增长，大量的农业废弃物和纤维素质材被浪费，造成了严重的环境问题。
因此，开发高效的纤维素酶菌及其筛选改良方法已成为当前的研究热点。
现代的纤维素酶生产研究主要集中在两个方面：一是利用微生物和真菌酶解纤维素，
另一方面则是开发转基因技术以改良纤维素酶的菌株。
其中包括嗜热菌、厌氧菌、真菌及
其产生的酶等等。
嗜热菌是一类常见的产纤维素酶菌，其最适生长温度在50°C-90°C之间。
近年来，
研究人员开始关注来自深海生态系统的嗜热菌，这些嗜热菌对极端环境的适应性很强，其
产生的酶能够高效地分解纤维素。
此外，厌氧菌也是一种常见的产纤维素酶菌，被广泛应
用于生物质炭化技术和生物制氢技术中。
在筛选改良方面，目前主要采用的方法是基于高通量筛选技术的原理，利用自动化仪
器对大量样品同时进行酶活性检测，从而筛选出优异的产纤维素酶菌。
另外，可以对产纤
维素酶菌进行基因组学研究，通过比对其基因组序列，找到影响纤维素酶产生和活性的关
键基因，进而利用基因编辑技术进行改良。
总的来说，产纤维素酶菌及其筛选改良方法的研究正在逐渐深入，未来还将涌现出更
多的新研究成果，为纤维素酶的高效生产和利用提供有力的支持。
产纤维素酶菌及其筛选改良方法研究进展
产纤维素酶菌及其筛选改良方法研究进展1. 引言1.1 研究背景产纤维素酶是一类能够分解纤维素的酶，可以将废弃的植物纤维素有效地转化为生物能源或化学品。
由于纤维素在自然界中广泛存在且易获得，产纤维素酶逐渐成为生物质能源领域的研究热点。
目前市面上的产纤维素酶酶活性较低、稳定性差，限制了其在工业生产中的应用。
对产纤维素酶菌的筛选和改良方法进行深入研究具有重要意义。
产纤维素酶菌在自然界中具有多样性，因而研究如何高效筛选出具有优良酶活性的产纤维素酶菌成为亟须解决的问题。
通过改良产纤维素酶菌的菌种，提高其在酶活性、抗性和稳定性等方面的表现，也为产纤维素酶的应用提供了可能。
在未来的研究中，将进一步探索产纤维素酶菌的特点及筛选方法，加强对产纤维素酶菌的改良研究，不断提高产纤维素酶的性能，拓展其在生物质能源领域的应用前景。
随着技术的不断发展，产纤维素酶菌的研究将迎来更多挑战，但也将有更多的发展机遇。
愿未来产纤维素酶菌及其筛选改良方法研究取得新的突破，为生物质能源的开发和利用做出更大贡献。
1.2 研究目的本研究的目的是探索产纤维素酶菌及其筛选改良方法的研究进展，为提高纤维素降解效率和提高生物质资源利用率提供理论基础和实践参考。
具体目标包括：1.分析产纤维素酶菌的特点，揭示其在纤维素降解中的作用机制；2.探讨产纤维素酶菌的筛选方法，寻求高效、快速和经济的筛选途径；3.研究产纤维素酶菌的改良方法，提高其纤维素降解能力和稳定性；4.探讨产纤维素酶菌在生物质资源利用中的应用前景，拓展其产业化应用领域；5.分析产纤维素酶菌研究面临的挑战，并展望未来发展方向。
通过本研究，旨在推动纤维素降解技术的创新和进步，实现生物质资源的高效转化和利用。
1.3 研究意义产纤维素酶菌是一类具有生物降解纤维素能力的微生物，在生物能源开发和环境保护领域具有重要作用。
研究产纤维素酶菌及其筛选改良方法的意义在于探索更高效、更稳定的纤维素酶产生菌株，为工业生产提供更好的菌种资源。
真菌与细菌纤维素酶研究进展[1]
![真菌与细菌纤维素酶研究进展[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/d154c72858fb770bf78a5523.png)
第27卷第2期 唐山师范学院学报 2005年3月 Vol. 27 No.2 Journal of Tangshan Teachers College Mar. 2005────────── 收稿日期：2004-10-20作者简介：高凤菊（1978-），女，河北乐亭人，四川农业大学生命科学学院硕士研究生。
- 7 -真菌与细菌纤维素酶研究进展高凤菊1，李春香2（1.四川农业大学 生命科学学院，四川 雅安 625014；2.唐山师范学院 生物系，河北 唐山 063000）摘 要：对分解纤维素真菌及细菌的种类，纤维素酶的组成和分类，分子结构、作用机理，纤维素酶基因工程及研究展望进行了综述。
关键词：真菌；细菌；纤维素酶中图分类号：Q556+.2 文献标识码：B 文章编号：1009-9115（2005）02-0007-04资源和环境问题是人类在21世纪面临的最主要的挑战。
生物资源是可再生性资源，地球上每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，[1]其中的纤维素是地球上最丰富的多糖物质，[2]这类物质是植物细胞壁的主要成分，也是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。
我国的纤维素资源极为丰富，每年农作物秸秆的产量达5.7×108t ，约相当于我国北方草原年打草量的50倍。
目前这部分资源尚未得到充分的开发利用，主要用于燃料，畜牧饲料与积肥，不仅利用率低，还对环境造成一定的污染。
[3]随着世界人口迅速增长、粮食、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”，具有极其重大的现实意义和光明的发展前景。
在自然界中，许多霉菌[4]和细菌[5]都能产生纤维素酶，但有关细菌纤维素酶的报道很少。
由细菌所产生的纤维素酶一般最适中性至偏碱性，因为这类酶制剂对天然纤维素的水解作用较弱，长期以来没有得到足够的重视。
利用微生物生产纤维素酶的研究进展.
利用微生物生产纤维素酶的研究进展凌发忠(专业 :生物化学与分子生物学学号:D201002034摘要 :随着化石资源的枯竭,人们试图寻找廉价的、环保的可再生资源。
纤维素酶的研究和开发为解决世界能源危机、环境污染等问题提供一种途径。
利用纤维素酶的水解作用, 可以使纤维素彻底降解产生单糖, 进而发酵生产乙醇及生产生物柴油的原料等。
因此纤维素酶日益受到人们的关注。
本文将对在了解了纤维素酶的来源、组成以及作用机理的基础上. 对产纤维素酶微生物菌种的研究动态作详细的介绍,并对其今后的研究趋势进行展望。
关键词 :微生物;纤维素; 纤维素酶;菌种能源与环境问题制约着人类文明的发展。
近几年来, 可持续再生的生物能源研究与应用取得了巨大的进展。
纤维素酶的研究和应用就是其中之一。
生产高效低价的纤维素酶对于最终解决人类文明发展的能源与环境问题具有化时代的意义。
1. 纤维素酶的组成及降解机理1.1纤维素酶的来源和组成。
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 (Trichoderma、曲霉属(Aspergillus 和青霉属 (Penicillium 。
其中木霉属是研究最广泛的纤维素酶产生菌。
[1]世界纤维素酶市场中的纤维素酶 20%是来自木霉属和曲霉属。
[2]纤维素酶是一种复合酶.属生物催化剂,是水解纤维素以获取葡萄糖的一套酶系。
纤维素酶包括葡聚糖内切酶 (也称 CX 酶、葡聚糖外切酶(也称 Cl 酶、 B 一葡萄糖苷酶 (也称纤维二糖酶三个主要成分组成的诱导型复合酶系。
三种酶之间存在协同作用。
因此. 只有当 3个主要成分的活性比例恰当时, 才能有效地降解纤维素。
[3]1.2纤维素酶降解纤维素的机理研究纤维素酶反应和一般酶的反应不一样, 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。
由于底物的水不溶性, 纤维素酶的吸附作用代替了酶与底物形成的 ES 复合物过程。
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纤维素、半纤维素与木质素分离；将不溶的木质素 变成较易溶解的羟基木质素，引起秸秆结构变得疏 松，结晶纤维素变成无定型纤维素，进而使得秸秆 易于分解。但其缺点在于：纤维素含量太高；蛋白 质含量低，一般只有 %2 3 !&2 左右；矿物质含量
［ "， ’］ 。 不平衡，缺乏维生素 ,、4、5 等；能量值低等
,%&/#-( ） 、 高 温 单 孢 菌 属 （ 01-$&%&%’%()%$* ）
［ /， 0］ 等 。
表 12 常见分解纤维素的真菌种类
特性 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 文献 ［3］ ［3］ ［ 15 ］ ［3］ ［3］ ［ 11 ］ ［ 16 ］ ［ 14 ］ ［ 15 ］ ［3］ ［3］ ［3］ ［3］ ［ 18 ］ ［ 15 ］ ［3］ 菌名 学名 5-4$%()%$* 7-’"#"66"4& 71*’-$%#1*-,76-4$%,4( 7%6/)%$4( ;1"<%)4( +#1"<%)1/664& +,$%)1*$"* +,*#1/?%,$/( 0%$46* 0$*&-,-( 0$*&-,-( 0$"#1%:-$&* A%6B*$"-66* 5-%#*66"&*(,"C 中文名称 脉孢菌属 青霉属 展齿革菌属 侧耳属 多孔菌属 根霉属 裂褶菌属 球盖菇属 葡萄穗霉属 串孢菌属 云芝属 栓菌属 木霉属 草菇属 D 特性 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 好氧 文献 ［ 14 ］ ［3］ ［ 13 ］ ［3］ ［ 15 ］ ［3］ ［ 15 ］ ［ 16 ］ ［3］ ［3］ ［ 15 ］ ［ 17 ］ ［3］ ［ 19 ］ ［ 1/ ］
$ $ 纤维素是自然界存在的最多的一类可再生资 源，国内外许多学者就如何利用农作物秸秆生产纤 维素酶进行了一系列的研究和探索。全世界农作物 秸秆年产量超过 "& 亿 1。我国也有数亿吨的年产 量，其中 0%2 3 0.2 作为燃料补充农村能源不足， !%2 以烧荒形式烧掉，只有很少一部分过腹还田或
［ !］ 直接还田 。目前，对于如何将秸秆合理利用的
1: 42 纤维素酶的种类 纤维素酶是多组分酶体系，是具有纤维素降解 能力酶的总称，根据它们作用于纤维素和降解的中 间产物可以分为 4 类：1: 纤维二糖水解酶（ #(;;$< %*$=".)$;&>(>，?@A）（ 1 ，8 B ! B C B 葡聚糖纤维 ，作 用 于 无 定 形 纤 维 二糖水解酶， D? 4: 6: 1: 01 ） 素的非还原末端，依次切下纤维二糖。6: 内切纤 维素酶（ (E.$F;+#&E&>(>，DG ）（ 1 ，8 B ! B C B 葡 聚糖 B 8 B 葡聚糖水解酶， D? 4: 6: 1: 8 ） ，作用于 纤维素分子非定形区，无规水解 ! B 1 ，8 糖苷键， 形成葡萄糖、纤维二糖和不同大小的纤维糊精，为 纤维二糖水解酶提供更多的可供水解的末端。4: ! B 葡萄糖苷酶（ ! B F;+#$>*.&>(>，! B G） （! B C B 葡萄糖苷葡萄糖 水 解 酶， D? 4: 6: 1: 61 ） ，又 称 纤 维二糖酶（ #(;;$%*&>(，?@ ） ，裂解纤维二糖和从小 的纤维素糊精的非还原末端水解葡萄糖残基，它的 水解速率随底物大小的降低而增加，以底物为纤维 二糖时水解速率最快
［ 65 ］ 究，但仍无重大突破。 H)*E*I&>&E 在研究纤维杆
菌（ 9-6646%&%’*(） 的纤维素发酵实验时，发现当 加入一种产碱杆菌（ 26#*6"3-’-( ） 时，因为该菌降 低了纤维二糖对纤维素酶的抑制作用，而使得蛋白 质产量有了明显增加。J(*’()>$E 用木霉和两种酵母
［ 61 ］ 菌也得到了类似的结果 。国内也已有人利用微
菌名 学名 23*$"#4( 2()-$3"664( 8%6-,49*’:":* 91*-,%&"4& 9/*,14( =6*&&46"’* =4(*$"4& >*’%:-$&* >-%,$"#14& >%’/,$"4& @-’,"’4( !-&’%’"-66* !%’"66* !%$#1-66* !/$%,1-#"4& 中文名称 蘑菇属 曲霉属 牛肝菌属 假丝酵母属 毛壳属 黑蛋巢属 小火菇属 镰刀菌属 灵芝属 地霉属 腾梗孢霉属 韧伞属 黑乌霉属 念珠菌属 羊肚菌属 漆斑菌属
!# "$ 纤维素酶的来源 纤维素酶的来源较为广泛，昆虫、软体动物、 原生动物、细菌、真菌和放线菌都能产生纤维素 酶。当前，用来生产纤维素酶的微生物研究较多的 是真菌，包括大部分腐殖质腐生菌、担子菌门非褶 菌目的类群以及反刍动物瘤胃真菌。据统计，至少 有 ’! 属的真菌曾被国内学者用于纤维素材料发酵 研究（ 表 ! ） 。其中李日强等研究采用的菌种涵盖
生态原理提高纤维素酶活性的探索，张海、张苓花 和司美茹等人研究表明，利用木霉生产纤维素酶 时，添加曲霉和酵母菌可以提高纤维素酶活性，并
［ 66 B 68 ］ 有效抑制杂菌生长 。当单菌发酵生产纤维素
。酶解纤维素时，对无定
形区仅 DG 即可使之水解，对于结晶区需要有 DG 和 ?@A 的协同作用。因此，在纤维素溶解糖化过 程中 DG 与 ?@A 的比值会显著地影响纤维素溶解 活力，而且在纤维素糖化过程中 ?@ 组分的加入会 使这种协同作用大大加强。但是， ?@ 与 DG， ?@ 与 ?@A 的协同作用都很弱。 1: 82 纤维素酶的生产 虽然纤维素酶的来源非常广泛，昆虫、微生物
微生物对纤维素的降解，就是通过分泌到胞外的游 离纤维素酶，以水解酶机制和氧化酶机制降解纤维
［ 0］ 素 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
研究主要集中在如下 ’ 方面：直接将秸秆还田，以 增加土壤肥力；利用微生物发酵农作物秸秆，生产 纤维素酶和蛋白饲料；用秸秆材料生产酒精和甲烷 等工业产品。其中，我国在混菌发酵以提高纤维素 酶活力的菌株选育、发酵工艺方面做了大量工作， 但在国外少见报道。 !$ 纤维素的生物降解 !# !$ 纤维材料的降解方式 自然状态下，纤维素降解主要通过 ’ 种方式： 物理方式，包括粉碎、蒸煮、热喷等；化学方式， 包括酸性水解、碱性水解、氨化和氧化降解；还有 就是微生物降解。物理方法处理秸秆，只能略为提 高半纤维素的消化率，对纤维素和木质素的作用不 大，对秸秆的营养价值和消化率的提高无甚实效。 化学方法能破坏木质素与多糖之间的酯键结合，使
［ += ］ 理法、有机溶剂处理法、生物法和湿氧化法等 。
。其原因是酵母菌利用了水解
形成的纤维二糖等小分子还原糖，解除了纤维二糖 对纤维素酶和淀粉酶合成的阻遏，从而提高了发酵 产物的酶活性。而且经检测，体系中的细胞外可溶 性蛋白峰值含量较无酵母菌接入时提高幅度高达 ,-. ，说明混合培养纤维素酶及淀粉酶活性的提高 是酶蛋白合成与分泌量增加的结果。 +/ +0 酶系互补 在真菌发酵生产纤维素酶研究过程中发现，虽 然木霉是公认的最好的纤维素酶生产菌，但仍存在 两方面不足，一是木霉的毒性嫌疑大，二是木霉普 遍存在产生的 ! 1 葡萄糖苷酶活性偏低。许多曲霉 属菌 株 如 黑 曲 霉 （ !"#$%&’(()" *’&$% ） 、海 枣 曲 霉 （ !/ #+,$*’-’"） 等都能产生高活力的 ! 1 葡萄糖苷 酶。而且，曲霉是公认的产纤维素酶活较强的安全 菌株。张海等对木霉和曲霉混合培养，不仅使 ! 1 葡萄糖苷酶活力比单纯培养木霉提高 2/ + 倍，而且 内切纤维素酶和纤维二糖水解酶活性也同时增长 +,. 和 3.
［ 10 ］
等都能产生纤维素酶，但昆虫产酶少，现在生产纤 维素酶主要用微生物发酵生产。目前，微生物生产 纤维素酶主要有固态发酵和液态发酵两种方法。纤 维素的降解需要 4 种酶系协同作用，因而采用单菌 产纤维素酶再用酶降解纤维素的工艺，在实践中被 证明有很大的局限性。比如，人们公认的较好的纤 维素酶生产菌绿色木霉（ 0$"#1%:-$&* B"$":- ） 及其 近缘菌株，普遍存在产生的 ! B 葡萄糖苷酶活性偏 低的缺陷。到目前为止，人们已经在提高纤维素酶 活性、高酶活菌株选育及发酵工艺方面作了大量研
［ +, ］
物生长发育，也能加强其他根际微生物的生命活 动。而土壤中的有机质约一半是纤维素，纤维素分 解菌可以将这些物质分解成简单的物质，作为固氮 菌的碳源。 20 产纤维素酶真菌混合发酵工艺 2/ -0 物料处理 作物秸秆结构复杂，在发酵前必须进行粉粹， 以减少颗粒度、增加酶解反应的表面积，同时还要 预处理，使得纤维素、半纤维素、木质素分离，切 断它们的氢键，破坏晶体结构，降低聚合度，才能 使后续的酶解反应更顺利进行。常见的预处理方法 有蒸汽爆破法（ ’5(&6 (789:’;:< ） 、酸处理法、碱处
酶工艺遇到困难后，人们又转向研究如何以科学的 菌种组合进行混合发酵工艺。 62 产纤维素酶真菌混合发酵的微生态原理 6: 12 减弱酶的反馈抑制作用 纤维素酶在水解纤维素产葡萄糖过程中，葡萄 — 19 —
中国土壤与肥料0 +>>= （,） 糖和纤维二糖对纤维素酶有强烈的反馈抑制作用， 这就影响了纤维素的水解速度和程度。如将能分解 纤维素的菌与能利用葡萄糖和纤维二糖的菌混合发 酵，在发酵过程中，由于葡萄糖和纤维二糖被另一 种菌吸收利用，从而大大减弱了酶的反馈抑制。所 以，就纤维素分解而言，混合发酵比单一纯种培养 发酵更快、更彻底。司美茹等在研究假丝酵母对黑 曲霉和烟曲霉固态发酵中纤维素酶及淀粉酶活性的 影响，结果表明，接入少量假丝酵母，可大幅度提 、羧 高两种曲霉菌纤维素酶体系中滤纸酶（ !"# ） 甲基纤维素酶（ $%$&’( ） 、微晶纤维素酶（ #)* ） 及淀粉酶的活性