纤维素酶完整
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。
纤维素酶的组成
纤维素酶的组成纤维素酶是一类非常重要的酶,在工业上可以广泛应用于制纸、造纸、制药、冶金等行业。
纤维素酶由一些特殊的蛋白质组成,其最终的结构是纤维素蛋白质结构,可以大致分为两大类:一类是非结构性蛋白质,它们不具有任何特定的三维结构;另一类是结构性蛋白质,它们拥有特定的三维结构。
非结构性蛋白质又可以分为四类:纤维素酶I、纤维素酶II、纤维素酶III和纤维素酶IV。
纤维素酶I是非常重要的酶,它能够分解纤维素聚合物,从而释放纤维素进入细胞内,从而改变细胞的功能。
纤维素酶II和III可以分解长链糖醛核酸(即甘露醇和糖类),使它们变成细胞可以利用的热量。
纤维素酶IV是一种多功能性的酶,可以分解多糖、纤维素和丝氨酸。
结构性蛋白质也可以分为三类:纤维素酶A、纤维素酶B和纤维素酶C。
纤维素酶A是一种受酶参与的多功能性蛋白质,主要用于催化糖苷水解反应以及分解多糖。
纤维素酶B和C则具有多基因作用,它们可以指导多糖的结合、拆装和结构变化,从而改变多糖的催化行为。
纤维素酶的结构和功能关系密切。
结构性蛋白质拥有特定的三维结构,可以解释其与糖基化反应的特异性,而非结构性蛋白质具有分解纤维素聚合物的能力,可以实现细胞内材料的转移。
此外,多糖酶的功能也受到多种多样的因素的影响,包括pH、温度、氧化、离子强度等,因而对于纤维素酶的作用,还需要在实验室中进一步研究。
总之,纤维素酶是一类复杂的蛋白质,其组成由非结构性蛋白质(如纤维素酶I、II、III和IV)和结构性蛋白质(如纤维素酶A、B 和C)组成。
从结构上讲,非结构性蛋白质可以解释纤维素酶的分解能力,而结构性蛋白质则可以用于改变多糖的催化行为。
此外,纤维素酶的功能还受到多种外界因素的影响,因此需要在实验室中进行进一步的探究。
纤维素酶
纤维素酶
cellulase
Cas号【9012-54-8】MDL: --MFCD00081510
Beilstein EINECS: --232-734-4
分子式
分子量
别名1,4-(1,3:1,4)-β-D-Glucan 4-glucanohydrolase
性状白色的粉体。
能将纤维素降解成葡萄糖的一组酶的总称,主要包括从木霉培养物中提取的纤维素酶和从黑曲霉菌培养物中提取的半纤维素酶。
根据酶的来源,其分子量最低为5000,最高达400
000。
最适pH值4.0~5.0,最适温度40~60℃。
1u 指在pH 5.0 、37 °C(2 hr培养时间)条件下裂解从纤维素中裂解1.0 μmole的葡萄糖。
质量标准
贮存储存温度2-8°C
用途纤维素酶能裂解纤维素、地衣多糖、大麦葡聚糖和纤维低聚糖纤维三糖至纤维六糖中的内切-1,4-β-D-糖苷键。
它不能切割纤维二糖或p-硝基苯-β-D-葡萄糖苷.
这种酶也可以切割依靠分解木糖甙丝氨酸键从多肽中心切割完整的糖胺聚糖(glycosaminoglycan)。
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
纤维素酶完整版PPT资料
(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 • 酶系组成
纤维素酶的 来源
• 来源 • 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。
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。
一、纤维素酶的特性及来源
纤维素酶
(1)内切葡聚糖酶(EG, ) 系统命名为1,4 -β-D-葡聚糖-4-葡 聚糖水解酶,也称Cx酶。在纤维素的水解过程中,首先由 EG从纤维素中部的无定形区进行随机切割,降低纤维素的 聚合度,产生大量的小分子纤维素。EG作用于较长的纤维 素链,对末端键的敏感性比中间键小,但它不能单独作用 于结晶纤维素,只作用于纤维素无定形区或溶解性的纤维 素衍生物以及酸膨胀等预处理的纤维素。
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 系。 微生物发酵方法是纤维素酶大规模生产最有效途径。
《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。
纤维素酶的组成及功能主治
纤维素酶的组成及功能主治组成纤维素酶是一种酶类,主要由以下几种成分组成:1.β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase):负责将纤维素分解成葡萄糖,是纤维素酶中最重要的成分之一。
2.β-葡萄糖甘醇异构酶(β-glucoside glucohydrolase isomerase):在纤维素酶作用的过程中,参与葡萄糖生成的异构化反应。
3.β-葡萄糖甘醇脱氢酶(β-glucoside glucohydrolase dehydrogenase):在纤维素酶作用的过程中,参与葡萄糖生成的脱氢反应。
4.β-葡糖苷酶(β-glycoside hydrolase):参与纤维素酶反应的酶类,能催化酯水解反应。
5.β-葡糖激酶(β-glycosyl kinase):在纤维素酶反应过程中,催化葡萄糖转化为葡糖激酸。
6.β-葡糖转酶(β-glycosyl-transferase):参与纤维素酶作用的酶类,催化糖基转移。
功能主治纤维素酶是一种重要的酶类,具有以下功能主治:1.有助于消化纤维素:纤维素酶能够分解纤维素,将其转化为可被人体消化吸收的葡萄糖。
纤维素是植物细胞壁中的一种多糖,人体无法自身分解纤维素,而纤维素酶可以帮助人体消化并吸收其中的营养物质。
2.改善胃肠道健康:纤维素酶具有促进胃肠道蠕动的作用,帮助促进消化道的蠕动,从而改善胃肠道功能,减少便秘和腹胀等胃肠道问题。
3.提高营养吸收:由于纤维素酶能够将纤维素分解成可被人体吸收的葡萄糖,因此能提高人体对纤维素的消化吸收效率,进而提高对营养物质的吸收效率。
4.降低血糖水平:纤维素酶通过将纤维素分解成葡萄糖,能够提高人体对葡萄糖的代谢能力,从而降低血糖水平。
5.促进肠道菌群平衡:纤维素酶具有调节肠道菌群平衡的作用,可以帮助提高有益菌的数量,减少有害菌的生长,进而促进肠道健康。
综上所述,纤维素酶是一种重要的酶类,具有多种功能主治,包括消化纤维素、改善胃肠道健康、提高营养吸收、降低血糖水平和促进肠道菌群平衡等。
纤维素酶的结构与功能综述
纤维素酶的结构与功能综述纤维素酶是一类能够降解纤维素的酶,由微生物、真菌和一些动物体内产生,并广泛应用于生物质转化和生物能源生产等领域。
纤维素是植物细胞壁的主要成分之一,由纤维素链通过3-1,4-β-葡聚糖键连接而成,其高度结晶和抗酶解性质使其难以被降解。
纤维素酶通过裂解纤维素链将其转化为可利用的小分子糖类,具有重要的经济和环境意义。
纤维素酶主要包括纤维素酶和β-葡聚糖酶两类酶。
纤维素酶主要作用于纤维素链的内部连接键,将其裂解为较短的纤维素链和纤维素微颗粒,如内切酵素和聚合酶等。
β-葡聚糖酶主要作用于纤维素链的末端葡糖单元,将其裂解为终末葡糖和低聚糖,如终端酶和糖苷水解酶等。
两类酶在纤维素降解中协同作用,形成纤维素降解的完整酶系统。
纤维素酶的结构与功能密切相关。
纤维素酶具有复杂而多样的结构,通常由一个或多个结构域组成,包括纤维素结合结构域、催化结构域和辅助结构域等。
纤维素结合结构域具有特定的结构和纤维素结合能力,使酶能够与纤维素进行特异性的结合。
催化结构域则可将纤维素链裂解为较短的纤维素链。
辅助结构域可与其他酶或辅酶相互作用,增强纤维素酶的活性和稳定性。
此外,纤维素酶还可以通过基因工程技术进行改造和优化,以提高其酶活和抗抑制物能力。
纤维素酶的功能主要体现在纤维素的降解和生物能源生产中。
纤维素酶通过裂解纤维素链,将其转化为可利用的糖类供能源和化学品生产,如生物乙醇、生物丁醇和生物丙酮等。
纤维素酶广泛应用于生物质转化、生物酿造、纸浆生产和饲料添加等领域,可提高资源利用效率和环境可持续性。
此外,纤维素酶还具有重要的应用前景,如抗抑制物能力的改进、多种纤维素酶混合体系的构建和高效纤维素酶的发现等。
综上所述,纤维素酶是一类重要的酶,具有复杂而多样的结构和功能。
纤维素酶通过裂解纤维素链,将其转化为可利用的糖类供能源和化学品生产,具有重要的经济和环境意义。
纤维素酶的结构与功能研究为其改造和优化提供了理论和实践基础,具有重要的应用前景。
综合讲解纤维素酶PPT课件
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
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
纤维素酶概述 PPT
纤维素酶的概述
小组成员:牛 浩 李为珺 褚洪官 王龙伟
液体深层发酵生产纤维素酶
液体发酵法(SP)是指将微生物接种到液体培养基中进行培养的方法。液体发酵法分为液体表层发酵法和液体深层 发酵法。 纤维素酶液态发酵通常是将秸秆粉、玉米芯、麸皮等原材料经粉碎等预处理后进行高压蒸汽灭菌,然后送至发酵 罐内,同时接入纤维素酶菌种,从罐底部通入无菌空气进行物料的气流搅拌,发酵过程控制适宜的温度、pH 值等 发酵条件,其工艺流程如图 2 所示。
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
四、抑制导管脱落
纤维素酶能够提高阔叶木导管的柔韧性 ,酶法处理能够使导管脱落程度降低 ,同时,纸浆的滤水性 、平滑度和抗张强 度都得到了提高。纤维素酶抑制导管脱落是由于减缓了前期结晶态纤维聚集的原因。
②固定化细胞
技术
②技术:具有减少对细胞的剪切 伤害,提高产物的制备效率,提 高产品收率,方便产物回收,同 时可降低产物的生产成本,实现 连续化生产等优点。
①固-液交替
新型发酵工 艺
③技术:操作简单,且可以提高发酵效率甚至形成新产 品,从而取得与复杂 DNA 体外重组技术类似的效果。 进行混菌发酵时,由于不同菌种产生的纤维素酶系不同, 除了可以对酶的各组分进行补充优化,混菌发酵还能减 弱一些发酵过程中的抑制作用。
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
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
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。
(完整版)纤维素酶活力的测定
纤维素酶活力的测定1.纤维素酶活力单位定义在37℃,pH值为5.5的条件下,每分钟从浓度为4mg/ml的羧甲基纤维素钠溶液中降解释放1umol还原糖所需要的酶量为一个酶活力单位u.2.测定原理纤维素酶能将羧甲基纤维素降解成寡糖和单糖.具有还原性末端的寡糖和有还原基团的单糖在沸水浴条件下可以与DNS试剂发生显色反应.反应液颜色的强度与酶解产生的还原糖量成正比,而还原糖的生成量又与反应液中纤维素酶的活力成正比.因此,通过分光比色测定反应液颜色的强度,可以计算反应液中纤维素酶的活力.3.试剂与溶液除特殊说明外,所用的试剂均为分析纯,水均为符合GB/T6682中规定的三级水.3.1葡糖糖溶液,c(C6H12O6)为10.0mg/ml:称取无水葡萄糖1.000g,加水溶解,定容至100ml.3.2 乙酸溶液,c(CH3COOH)为0.1mol/L:吸取冰乙酸0.60ml.加水溶解,定容至100ml.3.3 乙酸钠溶液,c(CH3COONa)为0.1mol/L:称取三水乙酸钠1.36g.加水溶解,定容至100ml.3.4 氢氧化钠溶液,c(NaOH)为200g/L:称取氢氧化钠20.0g.加水溶解,定容至100ml.3.5 乙酸——乙酸钠缓冲溶液,c(CH3COOH—CH3COONa)为0.1mol/L,pH值为5.5:称取三水乙酸钠23.14g,加入冰乙酸1.70ml.再加水溶解,定容至2000ml.测定溶液的pH值.如果pH值偏离5.5,再用乙酸溶液(3.2)或乙酸钠溶液(3.3)调节至5.5.3.6 羧甲基纤维素钠溶液:0.8%(w/v)称取羧甲基纤维素钠(Sigma C5678)0.80g,加入80ml乙酸—乙酸钠缓冲溶液(3.5).磁力搅拌,同时缓慢加热,直至羧甲基纤维素钠完全溶解(注:在搅拌加热的过程中可以补加适量的缓冲液,但是溶液的总体积不能超过100ml.).然后停止加热,继续搅拌30min,用乙酸—乙酸钠缓冲溶液(3.5)定容至100ml.羧甲基纤维素钠溶液能立即使用,使用前适当摇匀.4℃避光保存,有效期为3天.3.7 DNS试剂称取3,5-二硝基水杨酸 3.15g(化学纯),加水500ml,搅拌5s,水浴至45℃.然后逐步加入100ml氢氧化钠溶液(3.4),同时不断搅拌,直到溶液清澈透明(注意:在加入氢氧化钠过程中,溶液温度不要超过48℃.).再逐步加入四水酒石酸钾钠91.0g,苯酚2.50g和无水亚硫酸钠2.50g.继续45℃水浴加热,同时补加水300ml,不断搅拌,直到加入的物质完全溶解.停止加热,冷却至室温后,用水定容至1000ml.用烧结玻璃过滤器过滤.取滤液,储存在棕色瓶中,避光保存.室温下存放7天后可以使用,有效期为6个月.4 仪器与设备4.1 实验室用样品粉碎机或碾钵.4.2 分样筛:孔径为0.25mm(60目).4.3 分析天平:感量0.001g.4.4 pH计:精确至0.01.4.5 磁力搅拌器:附加热功能.4.6 电磁振荡器.4.7 烧结玻璃过滤器:孔径为0.45m.4.8 离心机:2000g以上.4.9 恒温水浴锅:温度控制范围在30—60℃之间,精度为0.1℃.4.10 秒表:每小时误差不超过5s.4.11 分光光度计:能检测350—800nm的吸光度范围.4.12 移掖器;精度为1l.5 标准曲线的绘制吸取缓冲液(3.5)4.0ml,加入DNS试剂(3.7)5.0ml,沸水浴加热5min.用自来水冷却至室温,用水定容至25.0ml,制成标准空白样.分别吸取葡萄糖溶液(3.1)1.00,2.00,3.00,4.00,5.00,6.00和7.00ml,分别用缓冲液(3.5)定容至100ml,配制成浓度为0.10—0.70mg/ml葡萄糖标准溶液.分别吸取上述浓度系列的葡萄糖标准溶液各 2.00ml(做二个平行),分别加入到刻度试管中,再分别加入2ml水和5mlDNS试剂(3.7).电磁振荡3s,沸水浴加热5min.然后用自来水冷却到室温,再用水定容至25ml.以标准空白样为对照调零,在540nm处测定吸光度OD值.以葡萄糖浓度为Y轴,吸光度OD值为X轴,绘制标准曲线.每次新配制DNS试剂均需要重新绘制标准曲线.6 试样溶液的制备固体试样应粉碎或充分碾碎,然后过60目筛(孔径为0.25mm).称取试样两份,精确至0.001g.加入50ml乙酸—乙酸钠缓冲溶液(3.5).磁力搅拌30min,再用缓冲溶液(3.5)定容至100ml,在4℃条件下避光保存24h.摇匀,取出30-50ml,2000g离心3min.吸取5.00ml上清液,再用缓冲溶液(3.5)做二次稀释(稀释后的待测酶液中纤维素酶活力最好能控制在0.04—0.08 u/ml之间).液体试样可以直接用乙酸—乙酸钠缓冲溶液(3.5)进行稀释,定容(稀释后的酶液中纤维素酶活力最好能控制在0.04—0.08 u/ml之间).如果稀释后酶液的pH值偏离5.5,需要用乙酸溶液(3.2)或乙酸钠溶液(3.3)调节,校正至5.5,然后再用缓冲溶液(3.5)做适当定容.7 测定步骤吸取10.0ml羧甲基纤维素钠溶液(3.6),37℃平衡10min.吸取10.0ml经过适当稀释的酶液,37℃平衡10min.吸取2.00ml经过适当稀释的酶液(已经过37℃平衡),加入到刻度试管中,再加入5mlDNS试剂(3.7),电磁振荡3s.然后加入2.0ml羧甲基纤维素钠溶液(3.6),37℃保温30min,沸水浴加热5min.用自来水冷却至室温,加水定容至25ml,电磁振荡3s.以标准空白样为空白对照,在540nm处测定吸光度AB.吸取2.0ml经过适当稀释的酶液(已经过37℃平衡),加入到刻度试管中,再加入2.0ml羧甲基纤维素钠(3.6)(已经过37℃平衡),电磁振荡3s,37℃精确保温30min.加入5.0mlDNS试剂(3.7),电磁振荡3s,酶解反应.沸水浴加热5min,用自来水冷却至室温,加水定容至25ml,电磁振荡3s.以标准空白样为空白对照,在540nm处测定吸光度AE.8.试样酶活力的计算[(AE - AB)×K + CO]XD = × 1000 (1)M×t式(1)中:XD —试样稀释液中的纤维素酶活力,u/ml;AE —酶反应液的吸光度;AB —酶空白样的吸光度;K —标准曲线的斜率;CO —标准曲线的截距;M —葡萄糖的分子量(180.2);t —酶解反应时间,min;1000 —转化因子,1mmol = 1000 umol.XD值应在0.04—0.08 u/ml之间.如果不在这个范围内,应重新选择酶液的稀释度,再进行分析测定.X = XD•Df (2)式(2)中:X —试样纤维素酶的活力,u/g;Df —试样的总稀释倍数.酶活力的计算值保留三位有效数字.9 重复性同一样品两个平行测定值的相对误差不超过8.0%,二者的平均值为最终的酶活力测定值(保留三位有效数字)1.药品、试剂及仪器脂肪酶(Novezymes公司),0.0667mol/L的KH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液(pH值为7.38;),脂肪酸显色剂(5%醋酸铜溶液,用吡啶调节pH=6.2),正己烷,油酸,橄榄油,盐酸,无水乙醇,分光光度计,pH计,水/油浴恒温磁力搅拌器,离心机,分析天平等。
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❖ 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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3
三、纤维素酶的作用方式
❖ (一)作用方式
❖ (二)对式
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
❖ 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%的木质素; 纤维素本身为结晶结构。
和制备化工产品
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❖ (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。
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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
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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
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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)只作用于具油酸链的 酯键
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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