综合讲解纤维素酶PPT课件
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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
纤维素酶的作用机理及其在饲料中的应用课件
纤维素酶的提取与
纯化
通过适当的提取和纯化方法，可 获得高纯度、高活性的纤维素酶， 为进一步研究和应用提供基础。
纤维素酶的应用前景
饲料工业
纤维素酶可添加到饲料中，提高饲料利用率和动物生长性 能。通过降解纤维素，可释放出更多的营养物质供动物吸 收利用。
生物能源
纤维素酶在生物能源领域具有广阔的应用前景。利用纤维 素酶将植物秸秆等纤维素类物质转化为生物燃料，可缓解 能源危机并减少环境污染。
纤维素酶的应用可以减少动物粪便中未消化营养物质的含量 ，降低环境污染。
04
纤维素酶在饲料中的研 究现状与展望
纤维素酶的研究现状
纤维素酶的种类与
特性
目前已经发现多种纤维素酶，包 括内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶 和纤维二糖酶等，这些酶具有不 同的作用方式和特性，共同作用 分解纤维素。
纤维素酶的来源
纤维素酶可来源于真菌、细菌和 放线菌等微生物，不同来源的酶 具有不同的性质和应用特点。
纺织工业
纤维素酶在纺织工业中可用于处理棉麻等天然纤维，改善 纤维品质和织物性能。通过降解纤维细胞壁，可获得更柔 软、更光滑的纤维。
纤维素酶的研究方向
提高纤维素酶的活性与稳定性
针对不同来源和性质的纤维素酶，研究其作用机制和结构特征 ，通过基因工程和蛋白质工程手段改良酶的活性与稳定性。
协同作用机制研究
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纤维素酶对纤维素的分解过程
纤维素酶通过水解作用将纤维素分解 成可被动物消化吸收的葡萄糖。
纤维素酶主要包括内切葡聚糖酶、外 切葡聚糖酶和纤维二糖酶，它们协同 作用，完成对纤维素的分解。
纤维素酶的催化机制
纤维素酶通过活性位点上的催化氨基 酸与纤维素的羟基结合，形成酯键或 水解键，从而将纤维素分解。
纤维素酶
纤 维 素 酶
纤维二糖酶
CＸ1酶：内切型酶，它从水合 非结晶纤维素分子内部作用于 β-（1，4)糖苷键，生成纤维 糊精与纤维二糖。
CＸ酶
CＸ2酶：外切酶，它从水合性纤维素 分子的非还原端作用于β-（1，4)糖背 键，逐步切断β-(1,4)糖节键生成葡萄 糖。纤维二糖酶则作用于纤维二糖， 生成葡萄糖 (何明清，1994)。
纤维素酶的作用机制
根据酶的作用方式纤维素酶分为：
C1酶
Shoemaker、Goeran 和Jinshce 等人相继发现，内切葡萄糖酶、 纤维二糖水解酶及β-葡萄糖苷酶均 存在2～4 个同功酶，对于这些同 功酶的功能，目前尚未见有明确 的阐述，因此酶解机理还有待进 一步研究和探讨。 目前，已发现70种纤维素酶。
纤维素的糖化的主要方法
酸水解法：酸水解法中，稀酸水解所得糖化率低， 高浓度强酸可有效水解纤维素，但其腐蚀性对人 体有害，且所需工艺条件苛刻。 酶水解法：用纤维素酶水解纤维素，在常温、常 压条件下就可以. 因此，用纤维素酶降解纤维素 是目前纤维素利用研究中的热点。 稀酸预处理-酶解法：美国可再生能源实验室开发 的发酵工艺
Breakage of the noncovalent in the cellulose
纤维素的水解过程
Hydrolysis of the individual cellulose it into smaller sugars
Fig.3 Mechanism of cellulolysis
Hydrolysis of disaccharides and tetrasaccharides into glucose
纤维素酶的性状
白色，溶于水，高温失活：最适温度在45～65 ℃之间，
分解纤维素的细菌的分离PPT课件
纤维素酶分解滤纸等纤维素所产生的________ 含量进行定量测定。
液体
固体
葡萄糖
第24页/共41页
课堂总结
分解 纤维 素的 微生 物的 分离
纤维素酶 种类、作用、催化活力
筛选原理 刚果红染色
前置染色法 后置染色法
实 土壤取样 验 选择培养 设 计 纯化培养
富含纤维素土壤 增大分解菌含量 染色鉴别
第30页/共41页
• 6．下图为分离并统计分解纤维素的微生物的实验流程，据此回答有关问题：
• (1)要从富含纤维素的环境中分离纤维素分解菌，从高温热泉中寻找耐热菌，这说 明___________________。
❖根据目的菌株对生存环境的要求，到相应 的环境中去寻找。
第31页/共41页
• (2)某同学根据需要，配制了纤维素分解菌的培养基如下，整个实验过程严格执行无菌操 作。
第21页/共41页
6、纯化培养
在产生明显的透明圈的菌落，挑取并接种到 纤维素分解菌的选择培养基上，在300C－ 370C培养，可获得纯化培养。
第22页/共41页
四、结果分析与评价
1.培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选 出菌落
对照的培养基在培养过程中没有菌落生长则说明 培养基制作合格。如果观察到产生透明圈的菌落，则 说明可能获得了分解纤维素的微生物。
B．富集培养这一步可省略，但培养纤维素分 解菌少
C．经稀释培养后，用刚果红染色 涂D布．到解对鉴析照别：组纤经可维选素用择分培同解养样菌后量的，的培再培养经养基稀液上释涂；，布富才到集能不培将含养样纤可品 维素省略的；培经养稀基释上培养后，用刚果红染色；设置对照能 证明经富集培养的确得到了欲分离的微生物.
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液体
固体
葡萄糖
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课堂总结
分解 纤维 素的 微生 物的 分离
纤维素酶 种类、作用、催化活力
筛选原理 刚果红染色
前置染色法 后置染色法
实 土壤取样 验 选择培养 设 计 纯化培养
富含纤维素土壤 增大分解菌含量 染色鉴别
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• 6．下图为分离并统计分解纤维素的微生物的实验流程，据此回答有关问题：
• (1)要从富含纤维素的环境中分离纤维素分解菌，从高温热泉中寻找耐热菌，这说 明___________________。
❖根据目的菌株对生存环境的要求，到相应 的环境中去寻找。
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• (2)某同学根据需要，配制了纤维素分解菌的培养基如下，整个实验过程严格执行无菌操 作。
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6、纯化培养
在产生明显的透明圈的菌落，挑取并接种到 纤维素分解菌的选择培养基上，在300C－ 370C培养，可获得纯化培养。
第22页/共41页
四、结果分析与评价
1.培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选 出菌落
对照的培养基在培养过程中没有菌落生长则说明 培养基制作合格。如果观察到产生透明圈的菌落，则 说明可能获得了分解纤维素的微生物。
B．富集培养这一步可省略，但培养纤维素分 解菌少
C．经稀释培养后，用刚果红染色 涂D布．到解对鉴析照别：组纤经可维选素用择分培同解养样菌后量的，的培再培养经养基稀液上释涂；，布富才到集能不培将含养样纤可品 维素省略的；培经养稀基释上培养后，用刚果红染色；设置对照能 证明经富集培养的确得到了欲分离的微生物.
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2022届高三生物分解纤维素的微生物的分离课件(28张PPT)
⑥结果：乙试管的滤纸条消失
甲乙
讨论：乙试管的滤纸条为什么会消失？甲试管的作用是 什么？
实验分析：这个小实验是如何构成对照的？
提示： 本实验的自变量是纤维素酶的有无，自变量的操纵
方法是：在一支试管中添加适量（1mL）的纤维素酶 溶液，在另一支试管不添加纤维素酶，但需加入等量 的缓冲液,尽管醋酸－醋酸钠缓冲液用量不同，但都能 维持相同的pH。
二、实 验 设 计
请你根据实验流程图和提供的三个资料以及“操作提
示”，在思考有关问题的基础上，设计出一个详细的实
验方案。
土壤取样
（此步可省略）
选择培养
梯度稀释
将样品涂布在鉴别纤 维素分解菌的培养基上
筛选产生透 明圈的菌落
操作步骤 1、土壤取样：
①分布环境
从富含纤维素的环境中
②原因
生物与环境的互相依存关系，在富含纤维素 的环境中纤维素分解菌的含量相对提高，因此从 这种土壤中获得目的微生物的几率要高于普通环 境。
1U代表什么意思？
1U表示1个酶活力单位， 1个酶活力单位是指在温度 为 25 ℃，其它反应条件最适宜情况下，在 1 min内 转化 1mmol 的底物所需要的酶量。
（二）纤维素分解菌的筛选：
1、方法： 刚果红染色法
2、纤维素分解菌筛选的原理：
当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时， 刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物。当 纤维素被纤维素酶分解后，刚果红-纤维素的复合物 就无法形成，培养基中就会出现以纤维素分解菌为 中心的透明圈，这样我们就可以通过是否产生透明 圈来筛选纤维素分解菌。
①目的：
增加纤维素分解菌的浓度（增菌），以确 保能够从样品中分离所需要的微生物。
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.
• 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。
• 。
• •
4在食醋酿造中的应用 在食醋酿造过程中，降纤 维素酶与糖化酶混合使用， 课明显提高医疗的 利用率 和出品率。
• 5在啤酒工业中的应用 • 将纤维素酶应用于啤酒工 业的麦芽生产中，可增加 麦芽的溶解性，加快 发芽， 减少糖化液中R-葡萄糖含 量，改进过滤性
纤维素酶在纺织行业的作用
• 纤维素酶能作用与天然或再生纤维素纤维, 包括棉、麻、竹纤维、构木纤维、粘胶纤 维、铜氨纤维和Lyocell纤维等,纤维素酶对 织物减量处理后,可去掉织物表面茸毛,使织 物光洁、明亮、柔软,打光并减少起球现象。 根据处理的目的不同,可进行生物抛光、柔 软减量、改善光泽以及石磨水洗等加工。
葡糖糖
外切酶C1酶作用于不溶性的固体表面,疏松纤维素结晶结构 并起水化作用，使形成结晶结构的纤维素链开裂，长链分 子的末端部分游离，从而使纤维素链易于水化。内切酶Cx 酶随机水解非结晶纤维素、可溶性纤维素衍生物和纤维寡 糖、纤维糊精， β-葡萄糖苷酶将纤维二糖和纤维三糖水解 成葡萄糖。
纤维素酶在食品业中的应用
纤维素酶的应用前景
• 目前，纤维素酶可广泛用于食品、纺织、 饲料、酿酒、石油勘探、中药成分提取等 众多领域，特别是在纺织、洗涤、造纸和 生物能源等工业应用上具有重要地位。
纤维素乙醇
• 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。自上世纪70年代石油危机以 来，世界各国都致力于开发新的可再生能 源，而生物乙醇是被普遍看好的新型燃料。 进入21世纪，利用纤维素酶转化纤维素物 质产生葡萄糖进而发酵获得生物乙醇，可 以避免对粮食作物的大量损耗，引起了各 国政府和研究机构的重视，这其中的关键 是纤维素酶的成本问题。
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7
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。
纤维素刚果红培养基法： 纤维素能同刚果红染料形成红色，而纤维素酶的 水解产物纤维糊精、纤维二糖和葡萄糖不能同刚 果红染料形成红色沉淀，为浅黄色，所以在纤维 素刚果红培养基上，凡能形成浅黄色水解圈的菌 落即是能产纤维素酶的菌株，还可以根据水解圈 的大小（产酶能力强水解圈大），估计菌株产酶 的情况，筛选高产菌株。
3
植物纤 维素的高聚 合度、毛细 管结构、本 质素和半纤 维素所形成 的保护层及 其超分子结 构中具有高 结晶度 (crystallin ity index) 的结晶区存
4
纤维素的显微结构5源自纤维素酶 组成成份及其特征
纤维素酶是生物炼制中的一种重要关键酶。
是水解纤维素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。
14
产纤维素酶的主要微生物
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。其中微生物主要的有： 霉菌类：
康氏木霉(Trichoderma koningii) 绿色木霉（ Trichoderma viride) 里氏木霉（ Trichoderma reesei ） 腐殖菌（Humicola insolens） 黑曲霉(Aspergillus niger) 斜卧青霉(Penicillium decumbens)、 解纤维顶孢霉(Acremonium cellulolyticus)等。
酶源
最适pH 最适温度 酶组分
绿 色 木 霉 4.5-5.0 里 氏 木 霉 (4.8) 康氏木霉
50-60 ℃ EG,CBH, βG
黑曲霉 4.8
50 ℃
EG,βG
少量CBH
腐殖菌
7.0（耐碱 50-55℃ 性）
EG,βG 少量CBH
嗜碱芽孢 9.5
40-45℃ EG
杆菌 17
纤维素分解菌的筛选方法
18
磷酸膨化纤维素平板筛选法：
纤维素用85%磷酸膨化后，破坏了纤维素的结晶 结构，使纤维素结构蓬松，易于被纤维素酶水解。在 磷酸膨胀纤维素(Walseth)培养基上，用稀释法或划线 法分离出能使磷酸膨胀纤维素降解形成水解透明圈的 菌落，挑选形成透明圈大的菌落，筛选产纤维素酶的 优良菌株。
纤维素的利用前景诱人，但难度不小。
地球每年陆生植物可产纤维素约5×1011吨 (5000
亿吨), 我国每年秸秆6-7亿吨
合成速率相当于全人类每人每天70千克 是地球上最丰富的再生资源,约占地球生物总量的 60% 。 80％纤维素未被开发利用
1
纤维素生物质
2
纤维素分子 是由许多吡喃型 D-葡萄糖残基通 过β-1,4-糖苷键 连接起来的线形 高分子聚合物， 分子量约 600000——15000 00，聚合度从几 百至1500左右。 其链呈带状，链 内与链间都有氢 键。其中，链内 氢键通过葡萄糖 上6位的OH和相邻
βG 纤维
二糖
外切酶C1酶作用于不溶性的固体表面,疏松纤维 素结晶结构并起水化作用，使形成结晶结构的纤 维素链开裂，长链分子的末端部分游离，从而使 纤维素链易于水化。内切酶Cx酶随机水解非结 晶纤维素、可溶性纤维素衍生物和纤维寡糖、纤 维糊精， β-葡萄糖苷酶将纤维二糖和纤维三糖 水解成葡萄糖。
10
β-葡萄糖苷酶（β-Glucosidase，βG）,水解纤维二糖为葡
萄糖。
6
纤维素酶分子是由球状的催化结构域 （Catalytic domains,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 （Cellulose binding domains,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。
拟杆菌(B.cellulosolvens)，分泌的纤维素酶具有很高的比
活力，但是它们不能产生高酶效价。
• 此外栖息于草食动物的消化道、特别是反刍动物的瘤胃中 的厌氧性细菌,可产生纤维素酶,对纤维素进行分解，如产琥 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。
16
不同来源微生物纤维素酶的性质比较
15
产纤维素酶细菌
• 有粪肥纤维单胞菌(Cellulomonas fimi)， • 高温单胞菌属,高温单胞菌(Thermomonospora. fusca) • 梭菌属,如丁酸梭菌(Clostridium butyricum) • 芽孢杆菌(Bacillus sp.)等。 • 尤其是一些厌氧菌，如梭状芽孢杆菌(C. thermocellum)和
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。
纤维素刚果红培养基法： 纤维素能同刚果红染料形成红色，而纤维素酶的 水解产物纤维糊精、纤维二糖和葡萄糖不能同刚 果红染料形成红色沉淀，为浅黄色，所以在纤维 素刚果红培养基上，凡能形成浅黄色水解圈的菌 落即是能产纤维素酶的菌株，还可以根据水解圈 的大小（产酶能力强水解圈大），估计菌株产酶 的情况，筛选高产菌株。
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植物纤 维素的高聚 合度、毛细 管结构、本 质素和半纤 维素所形成 的保护层及 其超分子结 构中具有高 结晶度 (crystallin ity index) 的结晶区存
4
纤维素的显微结构5源自纤维素酶 组成成份及其特征
纤维素酶是生物炼制中的一种重要关键酶。
是水解纤维素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。
14
产纤维素酶的主要微生物
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。其中微生物主要的有： 霉菌类：
康氏木霉(Trichoderma koningii) 绿色木霉（ Trichoderma viride) 里氏木霉（ Trichoderma reesei ） 腐殖菌（Humicola insolens） 黑曲霉(Aspergillus niger) 斜卧青霉(Penicillium decumbens)、 解纤维顶孢霉(Acremonium cellulolyticus)等。
酶源
最适pH 最适温度 酶组分
绿 色 木 霉 4.5-5.0 里 氏 木 霉 (4.8) 康氏木霉
50-60 ℃ EG,CBH, βG
黑曲霉 4.8
50 ℃
EG,βG
少量CBH
腐殖菌
7.0（耐碱 50-55℃ 性）
EG,βG 少量CBH
嗜碱芽孢 9.5
40-45℃ EG
杆菌 17
纤维素分解菌的筛选方法
18
磷酸膨化纤维素平板筛选法：
纤维素用85%磷酸膨化后，破坏了纤维素的结晶 结构，使纤维素结构蓬松，易于被纤维素酶水解。在 磷酸膨胀纤维素(Walseth)培养基上，用稀释法或划线 法分离出能使磷酸膨胀纤维素降解形成水解透明圈的 菌落，挑选形成透明圈大的菌落，筛选产纤维素酶的 优良菌株。
纤维素的利用前景诱人，但难度不小。
地球每年陆生植物可产纤维素约5×1011吨 (5000
亿吨), 我国每年秸秆6-7亿吨
合成速率相当于全人类每人每天70千克 是地球上最丰富的再生资源,约占地球生物总量的 60% 。 80％纤维素未被开发利用
1
纤维素生物质
2
纤维素分子 是由许多吡喃型 D-葡萄糖残基通 过β-1,4-糖苷键 连接起来的线形 高分子聚合物， 分子量约 600000——15000 00，聚合度从几 百至1500左右。 其链呈带状，链 内与链间都有氢 键。其中，链内 氢键通过葡萄糖 上6位的OH和相邻
βG 纤维
二糖
外切酶C1酶作用于不溶性的固体表面,疏松纤维 素结晶结构并起水化作用，使形成结晶结构的纤 维素链开裂，长链分子的末端部分游离，从而使 纤维素链易于水化。内切酶Cx酶随机水解非结 晶纤维素、可溶性纤维素衍生物和纤维寡糖、纤 维糊精， β-葡萄糖苷酶将纤维二糖和纤维三糖 水解成葡萄糖。
10
β-葡萄糖苷酶（β-Glucosidase，βG）,水解纤维二糖为葡
萄糖。
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纤维素酶分子是由球状的催化结构域 （Catalytic domains,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 （Cellulose binding domains,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。
拟杆菌(B.cellulosolvens)，分泌的纤维素酶具有很高的比
活力，但是它们不能产生高酶效价。
• 此外栖息于草食动物的消化道、特别是反刍动物的瘤胃中 的厌氧性细菌,可产生纤维素酶,对纤维素进行分解，如产琥 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。
16
不同来源微生物纤维素酶的性质比较
15
产纤维素酶细菌
• 有粪肥纤维单胞菌(Cellulomonas fimi)， • 高温单胞菌属,高温单胞菌(Thermomonospora. fusca) • 梭菌属,如丁酸梭菌(Clostridium butyricum) • 芽孢杆菌(Bacillus sp.)等。 • 尤其是一些厌氧菌，如梭状芽孢杆菌(C. thermocellum)和