纤维素酶

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纤维素酶范文第1篇

纤维素是烟草中主要的细胞壁物质，其含量高低直接影响烟叶的品质。低等级烟叶由于纤维素含量较高，其烟气会产生强烈的刺激性、呛咳、涩口、枯焦气［1］，因此，测定烟草中的纤维素，对于评价烟叶品质具有重要意义。传统的测定方法主要采用稀酸、稀碱与样品依次共煮后用有机溶剂处理，再经烘干后称重［2-4］，这种方法操作繁琐，费力耗时，且由于操作人员的技术差异会带来很大的误差。近年来，近红外（NIR）光谱分析技术也被用于烟草中纤维素含量的测定［5］，但是因其数据模型的建立需要大量的数据支撑，其应用受到一定的局限。根据纤维素水解后生成葡萄糖的性质，采用酶解纤维素得到葡萄糖［6-7］，然后利用流动分析仪检测还原糖含量［8］，可计算得到纤维素的含量，而且酶水解具有专一性和高效性［9-10］，流动分析仪在行业内的应用也比较广泛，因此，建立测定烟草中纤维素含量的流动分析法，可为评价烟叶的品质提供技术支持。

1材料与方法

1.1材料、试剂与仪器2009年初烤烟叶样品17个（川渝中烟工业公司提供）。冰醋酸、柠檬酸、柠檬酸三钠（AR，重庆川东化工有限公司化学试剂厂）；葡萄糖、氯化钙、氢氧化钠（AR，重庆北碚化学试剂厂）；纤维素酶（BR，活力>15000DU，国药集团化学试剂有限公司）；聚乙氧基月桂醚、对羟基苯甲酸酰肼（AR，荷兰Skalar公司）。SkalarSan++流动分析仪（荷兰Skalar公司）；AX504分析天平（感量：0.0001g，瑞士MettlerToledo公司）；恒温摇床（中国科学院武汉科学仪器厂）；循环水真空泵（巩义市英峪予华仪器厂）；G3玻璃砂心漏斗（长春市玻璃仪器厂）。

1.2样品处理和分析准确称取0.25g40目烟粉，置于100mL锥形瓶中，加入25mL5%醋酸溶液，摇床振荡萃取30min，萃取出样品本身含有的水溶性糖［8］，用G3漏斗过滤，滤渣用蒸馏水冲洗3次，每次50mL；将滤渣转移到100mL锥形瓶中，加入60mL含有0.25g纤维素酶的柠檬酸/柠檬酸三钠缓冲溶液（pH4.7）［7，11］，然后放入37℃恒温摇床水解24h；水解结束后将样品冷却至室温，过滤，用蒸馏水将滤液定容至100mL，利用流动分析仪测定样品液中的葡萄糖，测得葡萄糖含量乘以转换系数0.9（由纤维素水解方程式计算得到）即得纤维素含量。

2结果与讨论

2.1酶解条件的选择

2.1.1缓冲溶液用量对纤维素水解的影响准确称取0.25g烟粉样品5份，按照1.2的方法除水溶性糖，然后分别加入固定纤维素酶量（0.25g纤维素酶）的缓冲溶液40，50，60，70，80mL，在固定温度（37℃）条件下水解24h，纤维素含量的测定结果如图1所示。由图1可知，随着缓冲液体积的增大，纤维素测定量也逐渐升高，当缓冲溶液用量为60mL时，达到最高值，说明此时纤维素水解完全；当缓冲溶液用量大于60mL后，纤维素测定量逐渐降低，这可能是由于缓冲溶液用量过大，导致了酶浓度降低，酶不能与底物充分接触，从而使酶解效果变差。因此，选择缓冲液用量为60mL。

2.1.2酶用量对纤维素水解的影响在缓冲液用量为60mL、其他条件不变的情况下，分别考察酶用量为0.05，0.10，0.15，0.20和0.25g时的酶解效果，结果如图2所示。由图2可知，当酶用量为0.20g时，纤维素测定量最高，考虑到生物酶较容易部分失活，为保证纤维素水解完全，所以确定酶用量为0.25g。

2.1.3温度对纤维素水解的影响在缓冲液用量为60mL和酶用量为0.25g的情况下，分别考察纤维素在30，35，40，45和50℃下的水解效果，结果如图3所示。由图3可知，当温度<35℃时，纤维素水解不完全，测定量较低；当温度>40℃时，纤维素测定量降低，这可能是因为温度过高导致酶失活，使纤维素水解不完全；较适宜的水解温度为35~40℃，实验选择37℃。

2.1.4时间对纤维素水解的影响在缓冲液用量为60mL、酶用量为0.25g和水解温度为37℃的情况下，分别水解20，22，24，26和28h，结果（图4）表明，24h后，纤维素水解完全，所以确定水解时间为24h。

2.2工作曲线与检测限准确称取2.2009g葡萄糖，用蒸馏水溶解并定容至100mL，摇匀，得标准储备液。移取1，2，3，4，5mL标准储备液，分别用蒸馏水稀释并定容至100mL，摇匀，即得葡萄糖系列标准溶液，浓度分别为0.2，0.4，0.6，0.8和1.0mg/mL，相当于纤维素0.18，0.36，0.54，0.72，0.90mg/mL。用流动分析仪测定标准溶液中的葡萄糖含量，并对电信号响应值Y（峰高，DU），与其浓度X（纤维素含量，mg/mL）进行线性回归分析，得其工作曲线回归方程为：Y=15893.3X+2117.5，r=0.9998。可以看出，纤维素在0.18~0.90mg/mL浓度范围内，工作曲线线性良好，适合于定量分析。通过测定空白试样，测得纤维素的检测限［12］为0.11mg/mL。

2.3精密度和回收率采用本方法对烟草样品的纤维素分别测定6次，测定量分别为125.8，120.7，126.9，127.3，126.2和125.1mg/g，相对标准偏差（RSD）为2.40%，说明本方法的重复性较好。在脱糖烟草样品中加入葡萄糖，测定其回收率，结果如表1所示。纤维素的回收率为96.7%~103.8%，说明本方法的准确性较高。

2.4与经典方法［3］比较分别用本方法和经典方法测定16个烟草样品的纤维素含量，结果如表2所示。通过对两组数据进行配对样品t检验，发现二者无显著性差异，说明该方法适合于烟草中纤维素含量的检测。

纤维素酶范文第2篇

【关键词】 纤维素酶； 结构；进展

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。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、气体燃料等物质，对解决当今世界所面临的环境污染、资源紧张和能源危机等问题具有重大现实意义。而降解纤维素效果最好的是纤维素酶。它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，将纤维素降解为寡糖和纤维二糖，最终水解为葡萄糖。

1 纤维素酶的来源

纤维素酶的来源很广泛，真菌、细菌、放线菌等均有能产生纤维素酶的报道。目前国内外最主要的是利用真菌来发酵产纤维素酶。目前，绿色木霉和黑曲霉被公认是产纤维素酶最稳定和无毒安全的菌种，对研究纤维素酶的性质以及分离纯化等都比较方便。

2 纤维素酶的种类及降解机理

习惯上将纤维素酶分成三种主要成分：(1)外切型葡聚糖酶：(C1酶, ) ; (2)内切型葡聚糖(Cx酶）；( 3)β - 葡聚糖苷酶( 纤维二糖酶)。

C1酶主要作用于不溶性纤维表面，使纤维素结晶链开裂，长链纤维素分子末端部分游离和暴露，使纤维素易于水化，经C1酶作用后的纤维素分子结晶结构被破坏，Cx酶即吸附在纤维素分子上面，从键的内部任意位置切开β - 1, 4 - 糖苷键，将纤维素分子断裂为纤维二糖和纤维三糖等。最后这些被裂解产物由β - 葡聚糖苷酶分解为葡萄糖。

2.1 纤维素酶对纤维素分子的吸附作用 纤维素酶对纤维素的降解是从吸附于纤维素分子开始的，纤维素酶的吸附不仅与酶本身性质有关，也与底物的特性有密切相关，而吸附过程是否可逆视具体酶的种类而定。此外，纤维素酶的吸附机制并未弄清，仍需做进一步研究 。

2.2 纤维素酶中单个组分的作用机制 纤维素酶的断键机理与溶菌酶一样,遵循双置换机制。两个色氨酸参与基质结合，而处在与将被裂解的键相邻的一个非离子化谷氨酸残基参与催化作用。这些残基被非极性的侧链基团围绕，以促进质子转移。

2.3 纤维素酶的协同降解作用 纤维素酶三种酶组分的协同作用如上所述，即外切酶作用于不溶性纤维素表面，使纤维素结晶链开裂，长链纤维素分子末端部分游离和暴露，纤维素易于水化；内切酶则作用于经C1酶活化了的纤维素分子，分解其β -1，4- 键，产生纤维二糖和纤维三糖等短链低聚糖；β - 葡聚糖苷酶再将这些短链低聚糖分解成葡萄糖.。然而，该协同作用中的各种酶的作用顺序并不是固定不变的。

3 纤维素酶的结构

国内外大量的研究认为，纤维素酶分子普遍具有类似的结构,由球状的纤维素催化结构域(Catalyticdomains, CD)，纤维素结合结构域( Cellulose - Binding Dom sins, CBD)和连接桥(Linker)三部分组成。不同来源的纤维素酶尽管具有不同的分子量，但是其催化区域CD的大小却基本一致；纤维素酶的结合结构域CBD主要可维持酶分子的构象稳定性，调节酶对可溶性和非可溶性底物的结合专一性。连接桥Linker可保持CD和CBD之间的距离，有助于不同酶分子间形成较为稳定的聚集体。

在对CD的研究中，研究者们为了确定纤维素酶中哪个氨基酸是酶催化的必需氨基酸，用定点突变的技术，在已知的核苷酸序列中准确地诱变密码子中的一个或数个碱基，改变组成酶的一个或数个氨基酸残基，从而确定功能性氨基酸基团。目前国内外的研究主要对纤维素酶所属的第5，7，9等族纤维素酶。而对于其它族的研究，还有待进一步研究。

4 纤维素酶的制备

对纤维素酶的制备一般采用微生物发酵方法。发酵方法可分为固体发酵法和液体深层发酵法两种。而采用何种发酵法取决于具体情况，如随着现在实验室的快速发展，很多研究机构采用发酵柜来发酵产酶，使我们在有限的空间里用较少的成本便可以达到产酶的目的。

5 纤维素酶的应用

目前纤维素酶的应用还主要集中在微生物纤维素酶的应用上。现在已被广泛地应用于食品、酿酒、饲料加工、纺织、洗衣、农业等多个领域中。

啤酒和葡萄酒的酿造工艺具有十分悠久的历史。在低质量大麦的发芽过程中加入纤维素酶可水解β-1，3-和β-1，4-葡聚糖，从而帮助大麦发芽，提高啤酒的过滤效率，并能增加葡萄酒的香味。

此外，纤维素酶也已被用在造纸、植物和真菌原生质体的制备以及农业生产中。

总之，纤维素酶是目前糖苷酶类中惟一尚有大量亟待解决问题的酶，也是有着巨大工业和市场潜力的酶。进一步阐明纤维素酶的结构与功能，研究纤维素酶的基因表达与调控的关系；针对不同工业需要研制不同组分比例的纤维素酶；高纤维素酶水解天然纤维素的比活力；开发适应不同温度(低温或高温纤维素酶)的纤维素酶是当前纤维素酶的主要研究趋势。

参考文献

纤维素酶范文第3篇

关键词：羧甲基纤维素酶；滤纸酶；β-葡萄糖苷酶；曲霉A25

中图分类号 S154 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）08-22-04

Abstract：67 strains of soil bacteria were isolated form farmland，from which a high-yielding cellulase strain was screened.These strains were inoculated on the cellulose medium，and a preliminary screening was conducted，in which we measured hydrolysis transparent circle and the ratio of the size of the colony under pH5.5 and 28℃ conditions by using the Congo Red staining.Furthermore，these selected strains were cultured，and a crude enzyme liquid was extracted for analyzing the activities of carboxymethyl cellulose（CMC），filter paper enzyme（FP）and β-glucosidase（BG）.Under different temperature conditions，the activity of cellulase was determined，and ultimately this one strain of Aspergillus A25 was obtained.Its great activity is under the condition of optimum temperature for 50 ℃.Producing cellulose enzyme activity was as following：CMC amounted to 2 340.92 U/mL，FP activity amounted to 2.66 U/mL，and BG activity amounted to 164.72 U/mL.

Key words：Cerboxymethl cellulose；Filter paper enzyme；β- glucosidase；Aspergillus A25

纤维素物质是地球上含量最丰富的碳水化合物[1]，而目前人类对纤维素的开发与利用还非常有限，因此如何更有效地开发和利用纤维素资源已成为当今世界的热门课题之一。目前，对纤维素的降解利用主要是用酸碱处理等化学手段，以及汽爆及蒸汽加热等物理手段[2]。生物法由于对设备要求低，分解后的产物易回收利用，以及对环境污染较小等特点而备受重视。纤维素是一个复杂酶系，根据其功能的不同可分为3类：作用于纤维素非结晶区的内切葡聚糖酶（CMC）；作用于无定型区切割糖苷键的外切葡聚糖酶（FP）；以及作用于纤维二糖的β-葡萄糖苷酶（BG）[3-5]。协同作用才能将结构复杂的天然纤维降解。纤维素酶在食品、洗涤、纺织、饲料、造纸等方面具有广泛的应用和发展前景[5]。通过对本实验室保存的67株菌株进行初筛和复筛，A25这一株菌株是本次实验所筛选的，具有较高降解纤维素活力的菌株，本文对其纤维素酶的生产培养特性进行研究，对于了解其降解机制以及实际应用都有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料 从农田土壤中分离得到67株土壤细菌。

1.2 实验方法

1.2.1 DNS法标准曲线的制备 称0.05g经105℃烘干至恒重的葡萄糖溶于少量蒸馏水中，用蒸馏水定溶至500mL配制成浓度为50μg/mL的葡萄糖溶液。取0.2mL、0.4mL、0.6mL、0.8mL、1.0mL和1.2mL葡萄糖溶液再加入蒸馏水将体积配制至10mL。再分别从中取2mL，再加蒸馏水1.0mL再加DNS试剂2.0mL摇匀，置于沸水中煮沸5min，取出置与冷水中冷却到室温，测其OD530值。根据OD值，以葡萄糖浓度为纵坐标，吸光值为横坐标，列出直线回归方程（Y=aX+b）。

1.2.2 产纤维素酶菌株的培养 在无菌条件下，将67株菌株接种到纤维素培养基中，放在培养箱里温度为28℃，培养48h。

1.2.3 刚果红染色 把培养好的霉菌用刚果红染色剂覆盖培养皿一层进行染色30min。然后用0.9%生理盐水冲洗2～3次，观察其透明圈的大小，并计算出H/C的比值即酶活，（酶活性=透明圈直径的值与菌落直径的比值）。根据比值的大小进行初步筛选。

1.2.4 粗纤维酶液的制备 在无菌操作下，将初步筛选的7株霉菌分别接种到液体发酵培养基中，摇瓶培养3～4d，温度为28℃，转速为160r。

1.2.5 纤维素酶发酵液的处理 纤维素酶霉菌摇瓶培养好后，用循环水式抽滤机进行抽滤。将滤液转入到原三角烧瓶中，放入冰箱备用。

1.2.6 酶活力的测定 采用DNS法（3，5-二硝基水杨酸比色法）[6-7]。

1.2.7 羧甲基纤维素钠（CMC-Na）酶活力测定 以2.0mL 20%（w/v）羧甲基纤维素钠溶液为底物，用pH5.0柠檬酸缓冲液配制）。加1mL稀释酶液于50℃，恒温水浴反应30min，然后加入2mL DNS显色液，终止反应，煮沸5min，再放入冰水中冷却至室温。用722S分光光度计在530nm处测定光密度OD值，同时相同条件作空白样调零。

1.2.8 滤纸（FP）酶活力测定 精确吸取4.0mL稀释酶液和1.0mL pH4.6的乙酸-乙酸钠缓冲液，置于试管中，加入新华5号滤纸条（1×3cm）一条，滴入甲苯2～3滴防腐。40℃反应24h。吸取上述滤纸酶液2.0mL加入蒸馏水1.0mL，2.0mL DNS显色液，终止反应。沸水煮沸5min，然后再放入冷水中冷却至室温。在530nm处测定光密度OD值，同时相同条件下作空白调零。

1.2.9 β-葡萄糖酶（BG）活法测定 取1.0mL稀释酶液加2.0mL pH4.6乙酸-乙酸钠缓冲液配制的1%的水杨酸溶液，50℃酶解30min，加入2.0mL DNS显色液，终止反应，于沸水中水浴5min，用冷水冷却至室温，在530nm处测定其OD值，同时相同条件下作空白调零。

1.4 滤纸崩溃实验 取稀释酶液4.0mL和1.0mL pH4.6的乙酸-乙酸钠缓冲液置于试管中。（15×50cm）加入新华5号滤纸条（1×3cm）一条，滴入甲苯2～3滴（防腐），于恒温箱内40℃保温24h。观察滤纸崩溃情况，观测标准如下：+++表示滤纸完全沉在底部，摇动试管后滤纸呈糊状；++表示滤纸完全下沉，摇后呈小片状；+表示滤纸沿底部呈毛状，摇后部分溶化；-表示滤纸直立完整无缺，摇后不溶化。

1.5 还原糖含量的测定 采用DNS法[9]测还原糖。

2 结果与分析

2.1 高产纤维素酶菌株的初筛 将67株菌株接种到羧甲基固体培养基中进行培养48h，用刚果红染色静止30min后测其H/C的比值，结果见表2。

从本实验室保存的67株菌株中，将各菌株分别采用纤维素固体培养基进行富集培养并进行筛选，从中筛选出高产纤维素酶菌株。从表2这些菌株的透明圈的直径与菌落的直径比值大小可以看出，A25、A5、O7、O8O9、D2、H7、HD的H/C比值较高，这7株产纤维素酶能力较强，红色水解透明圈较明显、较大，具有较高的纤维素酶活力。H/C是透明圈与菌落的比值，比值越大酶活越强。根据红色水解透明圈出现的快慢、大小可大致得出该菌株的产纤维素酶情况，这可作为初次判断的依据。通过表2的结果说明A25、A5、O7、O8O9、D2、H7、HD7株菌株具有较高的酶活力。

2.2 葡萄糖标准曲线的绘制 参照1.2.1所描述的方法制备出标准葡萄糖曲线（图1），根据标准葡萄糖曲线求出直线回归方程y=0.003 4x-0.505，R2=0.996 8（y：葡萄糖浓度，x：OD530的值），通过直线回归方程可以计算纤维素酶酶促反应中产生葡萄糖的浓度，从而根据酶活力单位定义算出酶活。

2.3 高产纤维素酶菌株的复筛 挑选上述试验中滤纸酶活性较高的7个菌株进行进一步试验，将所获得的菌株A25、A5、O7、0809、D2、H7、HD菌株接到液体发酵培养基中进行摇床发酵培养后，在获得发酵液的基础上制得粗酶液。测定其滤纸酶活、CMC酶活和β-葡萄糖苷酶活。各菌株均设3个处理，取其平均值，如表3。

2.4 温度对酶促反应的影响 温度对酶促反影响的原因主要有以下2个方面，一是温度对酶蛋白稳定性的影响，即对酶热变性失活作用，二是温度对酶促反应本身的影响，其中可能包括影响酶和底物的结合，影响Vmax，影响酶和底物分子解离基团的pK，影响酶与抑制剂、激活剂或辅酶的结合等[8]。吸粗酶液2mL和2mL DNS和1mL蒸馏水加入试管分别于40℃、50℃、60℃、70℃和80℃不同水浴锅中处理30min后，对菌体的酶活进行检测，其结果见图2。由图2可见，反应温度对菌株A25的酶活有显著影响，其最适酶活温度为50℃，当水浴处理温度高于50℃或低于50℃时，该菌株A25酶活减弱，但是培养液仍具有较高的纤维素酶活力；同时也表明该菌株所产的纤维素酶具有较高热稳定性。可见，50℃所测得的酶活力最高，即此酶的最适酶活温度为50℃。

3 讨论

3.1 高产纤维素酶菌株的初筛 纤维素在纤维素酶的作用下水解成纤维二糖和葡萄糖，水解后的糖类与刚果红染料形成红色沉淀，使产酶菌株的菌落周围出现清晰的红色水解圈，根据水解圈的大小可粗略的估计菌株产酶的情况，然后选取透明圈较大的菌株进行接种。刚果红是对纤维素酶进行初步筛选的试验方法，实验方法比较简单。通过它可以使纤维素固体培养基上的菌种的代谢产物形成浅红色水解透明圈。用刚果红染液覆盖培养皿一层静止染色30min，纤维素酶菌株产纤维素酶越多，产生的红色水解透明圈越大，产纤维素酶速度越快，浅红色水解透明圈出现的越早。虽然水解透明圈H/C的比值大小直接反映了酶活水平的高低，但不能完全代表菌株产酶能力，不能定量说明该菌株产纤维素酶的能力。也有研究表明液体样品的酶浓度与透明圈的直径（下转127页）（上接24页）成线性关系，可以对酶活进行初步定量[10]。

3.2 高产纤维素酶菌株的复筛 已知纤维素酶的作用方式：CO酶是使天然纤维素晶体分链，起一个分离和水合作用，从而使天然纤维素裂解成为直链纤维素；而C0酶虽不能水解天然纤维素，但能水解直链纤维素的β-l，4-葡萄糖苷键生成纤维二糖，纤维二糖再经β-葡萄糖苷酶水解成为葡萄糖。前人研究认为，纤维素的降解关键是滤纸酶活的高低，再结合β-葡萄糖苷酶活，而CMC酶活只作参考。通过对7个菌株发酵液的滤纸酶活、CMC酶活、β-葡萄糖苷酶活进行测定，初步筛选出产纤维素酶活力较高的A25菌株。初步试验表明，在50℃反应时间30min，pH5.5时A25菌株产生的纤维素酶的活性有较大提高。建议对A25进行进一步的优化试验，以探明其最适的产酶条件，或对其进行进一步的诱变，以提高其酶活性应用于生产实践。

3.3 温度对纤维素酶活性的影响 从粗酶液中吸粗酶液2mL和2mL DNS和1mL蒸馏水加入试管中，在不同的水浴温度下水浴处理30min后，对菌体的产酶量进行检测。为了确定酶活的最适温度，通过测40～80℃不同温度下的实验确定酶活，不同培养温度对纤维素酶有不同的影响，结果表明，曲霉A25水浴处理在40℃时酶活力表现较低，50℃时酶活力达到最大值，水浴处理温度超出50℃时酶活力逐渐变小。对于纤维素酶活的最适温度为50℃，即纤维素酶产量的最适温度在50℃。

参考文献

[1]Michael EH，Mark FR，Charles E.Cellulase for commodity products from cellulosic biomass[J].Curr.Opin.Biotech.1999.10（4）：358-364.

[2]Beltrame，Carniti P，Visciglio A，et al.Fractionation and bioconversion of steam-exploded wheat straw[J].Bioresour.Technol.，1992，39：165-1871.

[3]任立伟.纤维质酒精发酵的菌种选育及发酵条件的研究[D].长春：吉林农业大学，2003.

[4]王巧兰，郭刚，林范学.纤维素酶研究的综述[J].湖北农业科学，2004，3：14-19.

[5]Bhat MK.Cellulases and related enzymes in biotechnology[J].Biotechnol.Adv.，2000，（18）：355-383. [6]赫特尔 马赫 B.酶的测定方法[M].钱嘉渊，译.北京：中国轻工业出版社，1992：102-119.

[7]格拉泽AN，二阶堂弘.微生物生物技术[M].陈守文，喻子牛，译.北京：科学出版社，2002：55-56.

[8]诸葛健，王正祥编著工业微生物实验技术手册[M].北京：中国轻工业出版社，1994.

[9]张惟杰.糖复合物生化研究技术[M].2版.杭州：浙江大学出版社，1999：73-75.

纤维素酶范文第4篇

【关键词】 纤维素酶；生物学研究；生物学应用进展

doi：10.3969/j.issn.1004—7484（x）.2012.10.659 文章编号：1004—7484（2012）—10—4174—02

纤维素酶由多种水解酶组成，既能在大自然中合成，也是我国四大工业酶种工业合成的重要组成部分，它是一种可再生的、可持续发展的酶，它的主要作用就是催化纤维素转化成葡萄糖，纤维素酶普遍存在于大自然中，很多真菌能够分泌，纤维素酶多年来也广泛的应用于我国的食品工业、制酒工业以及纺织工业中，对我国发展具有极大的促进作用。近年来，随着生物工程的发展，对于纤维素酶分离纯化、克隆以及其结构的研究已经成为人们研究的热点以及要解决的难点问题。本文主要分析了纤维素酶组分、基因结构、克隆及表达、作用机理、纤维素酶生活中应用以及进展研究。

1 纤维素酶组分

窦全林1等对于不同真菌产生的纤维素酶性质以及种类做了研究，狭义上一般分成纤维二糖水解酶、内切葡聚糖酶以及β葡糖苷酶，内切葡聚糖酶是最初破坏纤维素链并且起作用的酶，纤维二糖水解酶经内切葡聚糖酶激活之后的酶，β葡糖苷酶可以分解纤维二糖，使之成为葡萄糖。通过三种酶的共同作用，能够成功时的纤维素分解，变成葡萄糖，三者称为完全纤维素酶系。

2 纤维素酶基因结构

真菌编码纤维素酶的基因主要在染色体上面，并且随机分布，形成基因簇，各具备自己的转录以及调节相应的单位，转录单位叫做转录终止子，但是目前纤维素酶基因结构上的主要启动因子还不是很明了，值得进行进一步研究。

3 纤维素酶克隆及表达

陈小坚等对纤维素酶克隆及表达进行了研究，纤维素酶克隆及表达主要包括获得高产菌株以及基因、选择宿主、构建表达载体、进行转化等四大阶段。首先是获得高产菌株以及基因，对微生物进行筛选，选出高产菌株，实施诱变措施进行诱变，然后是获得基因，如果已知基因序列的情况下，可以从基因组中调出，未知的情况下，可以从自然界中进行微生物分离以及培养，选择基因进行克隆。其次，真菌是比较好的表达宿主，可以达到分泌蛋白量，进行乙酰化以及糖基化，获得纤维素酶的正确表达，获得很高的蛋白产量。再者是构建表达载体，对筛选方式、转化以及表达的方式以及载体进行构建，争取能够启动强启动子，实现基因转录，提高启动子效率，表达目标蛋白，提高目标蛋白产量。最后是进行转化，主要的转化方式有氯化锂、原生质以及农杆菌等转化方式，有效提高转化率。

4 纤维素酶作用机理

陈燕勤2等对纤维素酶作用机理进行了探讨，在1954年，GiIIigan等学者提出了纤维素酶能够有效的促进纤维素酶的分解的观点，并且复合分解的效果大于单独分解的效果。此后年间，更过的学者对于这种作用进行了证明，证明方法包括电子显微镜以及多种菌种的纤维素酶的应用。随后，Faterstam等发现，纤维二糖水解酶的分解作用是一般的单组酶的两倍之多，并且分解的时候，与内切葡聚糖酶具有协同的作用，随后更多的学者证明了这种理论，目前，专家以及学者们对于这种协同作用理论也大多呈认可或者不反对状态，具体还要做进一步研究。

5 纤维素酶生活中应用

李燕红3等已经对目前纤维素酶生活中应用做了一个比较系统的研究，从1995到2005年，2005年工业上酶使用已经为1995年的三倍，主要来源为美国以及日本，这两个国家是纤维素酶应用的两大巨头，目前纤维素酶以及被广泛的应用于我国的制酒、纺织、饲料以及食品业中，并且对于我国工业起到了极大的推动作用，首先在食品工业中，一方面，主要是进行橄榄油以及果蔬汁的榨取，去除掉果汁以及蔬菜汁的沉淀物，促进谷物水分吸收，去除豆子中的豆衣，实现谷物蛋白以及淀粉的成功分离等。另一方面，纤维素酶可以用于提取纤维寡糖等可溶性糖，脱离细胞壁，取出有用的蛋白等。

其次在制酒工业中，主要有力于葡萄酒以及啤酒的制造，利用纤维素酶，能够促进水解制酒过程中葡萄汁以及大麦汁，有效的分解沉淀物，提高过滤的效率，增加酒香，提高酿酒的效率，促进酿酒业的发展。

再者是在纺织行业中，纺织行业纤维素酶的应用仍然属于比较新兴的应用，主要用于抛光以及打磨两个阶段，日常应用范围也比较广，主要是能够有效的取出衣物表面存在的碎纤维，方便家庭日常的洗涤工作，通过抛光以及打磨两个阶段，提高衣物光泽。

最后是饲料行业。这个行业我我国农业的基础，是保证满足16亿人口大国温饱的关键环节，而纤维素酶又是其中的重点问题，纤维素酶加入到饲料当中，能够起到很好的补充作用，增强动物体能，防止动物反刍事件发生。除此以外，还能通过应用在纤维素物质如去掉谷物壳等中，有效提高动物消化的效率，并且分泌相应的物质，促进动物体内的粗糙粮食得到消化以及吸收。

当前，无论是能源问题还是食品问题都是建设中要解决的重点以及难点问题，纤维素酶作为一种生物工程主要建设工业酶，其成功的提取以及应用，对于保证我国解决能源以及食品问题，促进我国农业发展有着空前意义，纤维素酶凭借其价格以及成本低廉、应用广泛、使用方便等特点，已经成为人们关注的热点话题之一，只有加强对纤维素酶组分、基因结构、克隆及表达、作用机理、纤维素酶生活中应用以及进展进行研究，才能使得各环节出现的问题得到很好的改善，促进各个环节的完善，使得纤维素酶克隆及表达顺利，实现成功的合成，并且利用纤维素酶，为我国的农业、纺织业、制酒业以及饲料行业做出贡献，随着发展的深入，扩展纤维素酶使用的范围，促进纤维素酶的发展，使其使用范围深入到我们生活的各个方面，为我们生活做出贡献。

参考文献

[1] 窦全林，陈刚.纤维素酶的研究进展及应用前景.畜牧与饲料科学，2006，27（5）：57—61.

纤维素酶范文第5篇

关键词：纤维素酶；膳食纤维；番茄；改性

中图分类号：TS201.1文献标识码：A文章编号：1672-979X(2008)07-0032-03

Technology Study on Water-soluble Dietary Fiber Extracted by Cellulase

LIU Shao-peng, CHEN Wen, MU Chun-hai

(Key Laboratory of Xinjiang Phytomedicine Resources, Shihezi 832002, China)

Abstract：Objective To extract the water-soluble dietary fiber (SDF) from tomato insoluble dietary fiber (IDF) by cellulase. Methods The optimal technology was obtained by orthogonal test, then, the circulating extraction was arranged under the optimal condition. Results The optimum condition of SDF extraction was as follows: 10 % cellulose for 6 h at 55℃ with pH 4.0. Under the optimal condition, the circulating extraction was performed with a higher yield of 31.1%. Conclusion The optimal extraction technology can be obtained and the circulating extraction can be used to increase the extraction rate of SDF.

Key words：cellulase; dietary fiber; tomato; modification

近年膳食纤维（dietary fiber，DF）在人体健康中的作用引起了广泛关注，被誉为“第七营养素”，其生理功能已经研究证实[1-3]。膳食纤维分为可溶性膳食纤维（SDF）和水不溶性膳食纤维（IDF）。SDF能降低血脂含量、延缓小肠对葡萄糖的吸收速度，刺激胰岛产生胰岛素，从而预防糖尿病的发生[4]。但天然来源的膳食纤维中SDF含量很低。通过改性手段可以使一部分IDF溶解成为SDF，从而提高SDF产量。

在诸多膳食纤维改性方法中，以化学法、纤维素酶催化法和物理挤压膨化增溶法常见。（1）物理挤压膨化法改性在水中将膳食纤维升温，膨化后强行使其通过某一固定孔径，造成键断裂，达到增加溶解度的目的。其产品颜色与提取所得的SDF接近，适合进一步加工；（2）化学法改性加入强酸或强碱，在超过50 ℃的温度下反应，使部分纤维素糖苷键断裂，增大溶解度。此法对环境影响很大，且制备的SDF颜色较深，不适合食品、药品工业进一步加工；（3）纤维素酶改性其原理与化学法相近，但产品颜色较浅，杂质较少，造价低廉。本文主要讨论纤维素酶法制取SDF的工艺，并进一步优化。

1材料和仪器

1.1试验材料

番茄纤维（新疆中基公司）；纤维素酶（北京奥博星公司）；95 %乙醇（上海振兴化工一厂）。

1.2实验仪器

8002型水浴锅；JB90-D型强力电动搅拌机；LXJ-II离心沉淀机；ZFA型旋转蒸发仪；ZK-82A型真空干燥箱；SHZ-3型循环水真空泵。

2实验方法

2.1SDF含量测定

采用酶-重量法（AOAC法，即Association of Analytical Communities法）[5]。

2.2工艺实验

提取[6]：取5.00 g粗纤维，加250 mL水，置于60 ℃水浴30 min后，以3 500 r/min离心10 min，收集上清液，乙醇沉淀，浓缩，干燥得SDF，未溶解部分待用。

酶解：取提取后剩余的未溶解部分（即IDF）加200 mL水，加入一定量纤维素酶，于相应pH、温度、时间反应后，3 500 r/min离心10 min，乙醇沉淀，离心，将所得沉淀于60 ℃干燥箱中干燥 2 h，即得SDF。称重，计算产率，即为酶解后产量。

单因素考察酶使用量、反应时间、反应温度和pH值4项因素（实验过程省略），根据实验结果拟定3个水平，用L9（34）正交试验优化工艺条件。

3结果与讨论

3.1正交试验结果

见表2和表3。

由表2、表3可见，4项因素均无显著差异，即4项因素所选水平都可作为工艺条件使用；各项因素对酶解产量的影响依次为酶解时间＞酶使用量＞酶解温度＞pH。选择第5组A2B2C3D1为最优化条件。经试验验证，产量达到0.450 g，明显优于其他条件下的产量。

3.2酶法膳食纤维连续提取工艺的探讨

由正交试验可知，上述工艺IDF改性制得SDF的产量不高。金毓荃等[7]用3步酶解法处理玉米皮膳食纤维得SDF。作者认为，市售的纤维素酶为复合纤维素酶，主要由Ci、Cb和Cx组成，Ci和Cx是β-1,4葡糖酶，分别能外切和内切β-1,4糖苷键，形成纤维寡糖；而Cb是纤维二糖酶，其作用是分解纤维素成为单糖，这个过程是不希望发生的。3步酶解法中由于Ci和Cx易吸附于底物上，在随后的酶解过程中可以继续发生作用；Cb则随滤液大量分离，其不良作用大大降低，不仅提高了酶解产率，而且能保证最终产品的质量。

本实验在此基础上加以改进，以循环套用、连续酶解的工艺提取SDF，设计了新的工艺路线，见图1。

如图1所示，第一次酶解后剩下的底物与新提取后产生的沉淀合并，经过程Ⅱ处理后继续反应得SDF。每次工艺用5 g原料，提取工艺完毕后，将本次沉淀与上次反应的沉淀混合，再加入等量的酶，于同一温度、同一pH环境下反应相同时间，连续反应7次，结果见表4。

由表4可见，7次的酶解产量逐步提高，最终可达1.106 g。但反应进行7次之后（约43 h），容易染菌，导致产品质量下降，故暂定工艺为7次循环。酶解效率=∑SDF酶解/（5×7）=0.122，即12.2 %（上述正交试验中酶解最高产率为8.8 %），证明该工艺确能提高SDF产率。

SDF产率=（∑SDF提取+∑SDF酶解）/（5×7）=31.1 %

通过检验，产品纯度可达91.3 %，完全可以作为食品添加剂或药用辅料使用。

4结论

（1）本研究考察了番茄纤维IDF的不同酶解工艺，选定了合理的工艺路线。通过正交试验确立最佳酶解工艺条件为：酶使用量10 %，酶解时间6 h，酶解温度60 ℃，pH 4.0；初步探讨了循环套用即补料酶解方式连续提取SDF，使产率提高至31.1 %。酶解后产品为淡黄色粉末，易吸潮，易溶于水。

（2）在酶解纤维制取SDF产品时，循环工艺可以充分利用反应底物和酶，在同等条件下提高产率。

参考文献

[1]潘英明，梁英，王恒山，等. 从罗汉果渣中提取水不溶性膳食纤维的研究[J]. 广西植物， 2003，23（4）：370-372.

[2]葛春玉，潘英明，何大明，等. 罗汉果渣中水溶性膳食纤维提取工艺的研究[J]. 江西化工，2003，（1）：52-54.

[3]郑建仙，高孔荣. 论膳食纤维[J]. 食品与发酵工业，1994，（4）：71-74.

[4]何锦凤. 论膳食纤维[J]. 食品与发酵工业，1997，23（5）：64-72.

[5]胡国华，黄绍华. 可溶性膳食纤维的分析[J]. 粮食与饲料工业，1997，（5）：39-41.