纤维素酶及其研究进展
Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｗｏｒｌｄ添加剂世界
纤维素酶及其研究进展
武香玉，徐海燕，辛国芹，赵 影，谷 巍
（山东宝来利来生物工程股份有限公司，山东泰安２７１０００）
摘要：纤维素酶可以有效降解纤维素，将纤维素水解转化为二糖或单糖，为能源、食物和化工等产业提供 可用的原料，在工业中具有广泛的应用价值。文章就纤维素酶的特点及纤维素酶在食品、发酵、饲料和纺织等工 业方面的应用进行了阐述。 关键词：纤维素；纤维素酶；应用进展 中图分类号：￥８１６．８；ＴＳ２６１文献标志码：Ａ文章编号：１００１－００８４（２０１３）１０—００２７－０３
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｃｅｌｌｕｌａｓｅ
ＷＵ Ｘｉａｎｇｙｕ，ＸＵ Ｈａｉｙａｎ，ＸＩＮ Ｇｕｏｑｉｎ，ＺＨＡＯ Ｙｉｎｇ，ＧＵ Ｗｅｉ
（Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｂａｏｌａｉ—ｌｅｅｌａｉ Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔａｉａｎ ２７１０００，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｅｌｌｕｌａｓｅ ｃａｎ ｄｅｇｒａｄｅ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｒｔ ｔｈｅ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｔｏ ｄｉｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ｏｒ ｍｏｎｏｓａｃｃｈａ—
ｒｉｄｅ，ｃａｎ ｓｕｐｐｌｙ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｅｎｅｒｇｙ，ｆｏｏｄ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｂｙ ｉｔ’Ｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ
ｖａｌｕａｂｌｅ．Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｅｌｌｕｌａｓｅ ａｎｄ ｉｔ’Ｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｆｏｏｄ，ｆｅｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｆｅｅｄ，ｗｅａｖｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｗｅｒｅ ｒｅ—
ｖｉｅｗｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ｃｅｌｌｕｌａｓｅ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
纤维素是植物体重要组成之一，是细胞壁的主
要组成成分，约占植物干重的４０％，据报道，全世 界纤维素的资源约为７ｘ１０ ｋｇ，而每年经绿色植物 光合作用合成的纤维素产量高达４×１０ ｋｇ，因此纤
维素是地球上数量最丰富的有机物质资源之一，其 中蕴含的能量约为６ ４００亿ｔ石油的能量…。但是，
纤维素至今仅有一小部分能被利用，大部分都被浪 费，且造成了严重的环境污染。而纤维素酶却可以
有效的降解纤维素，将纤维素水解转化为二糖或单 糖，为能源、食物和化工等产业提供可用的原料，
纤维素的利用可以解决当前存在的食物短缺、环境 污染和能源危机的问题，因此纤维素酶的研究成为
重要的研究课题。 １纤维素酶及其组成
纤维素酶是降解纤维素生成短链纤维素分子、
纤维二糖和葡萄糖的一组酶总称。１９０６年首先发 现蜗牛消化液可以分解纤维素，１９４５年在嗜热性 纤维素细菌中分离出了纤维素酶，自此纤维素酶的
研究和应用在世界范围内受到广泛关注。 纤维素酶是一种多组分的复合酶系，包括多种
水解酶，一般认为主要包括３类具有协同作用的酶 组分。内切型 一１，４一Ｄ～葡聚糖酶（ＥＣ３．２．１．４）即
ＣＭＣ酶，主要是对一些非结晶区和可溶性的底物 有作用，随机地水解 一１，４一糖苷键，截短长链纤
维素分子，同时产生大量的带非还原性末端的小分 子纤维素，即纤维素末端。ＣＭＣ酶可以为外切酶
提供大量的反应末端，并且水解小分子的纤维素寡 糖。酶解主要产物是纤维糊精、纤维二糖和纤维三
糖。外切型 一１，４一Ｄ一葡聚糖酶（ＥＣ３．２．１．９１）即Ｃ
酶，主要作用于纤维素线状分子的末端，可以作用 于纤维素分子的结晶区、无定形区和羧甲基纤维
素，水解 一１，４糖苷键，每次只切１个纤维二糖分
收稿日期：２０１３—０４—１８ 作者简介：武香玉（１９８４一），女，山东泰安人，硕士，主要从事微生物学方面的研究。
２０１３年第ｌＯｆｆｉ
饲料博览２７ 添加剂世界Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｗｏｒｌｄ
子。ｃ 酶在天然纤维素的降解过程中起主导作
用 】。 一葡萄糖苷酶（Ｅｃ３．２．１．２１）即纤维二糖酶， 是非专一性酶，可水解纤维二糖和短链的纤维寡糖
生成葡萄糖。但纤维二糖酶对纤维素无直接作用， 因此不能算作纤维素酶，但是其可以减轻纤维二糖
对纤维素酶的反馈抑制作用，从而加快反应速度。 纤维素酶是具有不同底物特异性的复合酶系，只有
通过各组分的协同作用才能将纤维素降解生成葡萄 糖。
２纤维素酶的生产 生产纤维素酶的方式主要有固态发酵和液态发
酵 。液体发酵法是指将微生物接种到液体培养基 中进行培养 。一般来说液体发酵法的培养条件容
易控制，生产效率高，节省劳动力，产品质量稳 定，适合于大规模工业化生产。胡彩静等对里氏木
霉ＺＵ０３液体发酵产纤维素酶的发酵条件进行了研 究，并最终确定了产酶的最佳培养基和最优产酶条
件，在优化产酶条件之后，纤维素酶活力比初期发 酵时的活力提高约３００％，在摇瓶发酵里氏木霉产
酶试验基础上，采用５ Ｌ发酵自控罐对里氏木霉进 行深层液体发酵产酶试验，在严格控制发酵条件下
羧甲基纤维素酶酶活最高为３２５．０ Ｕ・ｍＬ～，滤纸糖 酶（ＦＰＡ）酶活最高达１７．９ Ｕ・ｍＬ 。
固体发酵法是指微生物在没有或几乎没有游离 水固态的湿培养基上的发酵过程。固态的湿培养基
一般含水量约为５０％，而无游离水流出。张辉等对 黑曲霉ＨＱ一１固体发酵产纤维素酶的条件进行优 化，通过单因素实验和响应面实验确定最佳产酶发 酵条件，优化后滤纸酶活力最高为５９．４３２ Ｕ・ ，比
未优化的酶活力最高值（１３．５１１ Ｕ・ｇ－ｉ）提高３４０％ 。 张礼星等以啤酒厂废糟、适量麸皮和稻草粉为培养
基，接种里氏木霉，对其固体发酵条件进行研究，结 果表明，以麦糟料的固态发酵，纤维素酶产酶高峰在
１４４ ｈ处，混合方式接种的产酶水平３１９ ｕ・ｇ 优于表 面接种；４５～４８ ｈ菌体生长最为旺盛，产热量最大；
在糖分相对贫乏的液体种子培养基中培养的种子，在
固态发酵中可以得到较好的酶活，添加麸皮３％培养 的种子，发酵产酶最好 。伍红等通过单因子实验
和正交实验对黑曲霉ＡＦ一９８的固体发酵产纤维素酶 的发酵条件进行优化，优化后纤维素酶活力可达
７．５６ ＩＸ・ｇ 干曲 。吴发远以稻草为原料，优化了康
氏木霉固体发酵产纤维素酶的条件，确定了最佳发
２８ １１１＃ｔｌＩｔ１￣２０１３年第ｌｏＭ 酵条件，优化后纤维素酶各组分酶活力分别为：羧
甲基纤维素酶活力为３２１．６４ Ｕ・ｍＬ～，滤纸分解酶 活力为５９．５８ Ｕ・ｍＬ－ＩＩ ８１￣
３纤维素酶的应用
纤维素酶的应用非常广泛，现在已经被用到各 个领域如食品、中草药加工、纺织、饲料等，前景 非常乐观 ”。 ３．１食品 李世敏等在对金针菇子实体多糖提取工艺优化
试验中，采用纤维素酶预处理原料，最终使得金针 菇多糖的产率大幅提高ｕ 。王志民等用纤维素酶水
解香菇４ ｈ，可显著提高可溶性固形物以及多糖的 提取率（Ｐ＜Ｏ．０５），试验结果表明，可溶性固形物及
多糖提取率分别是水解提取法的３６０％和２４０％［”】。 纤维素酶还可应用于啤酒与白酒的酿造。纤维素酶
可以加强原料中植物裂解酶的活力，从而使原料的 组织破裂得到强化，使组织内细胞成分更好的溶解
出来，加速淀粉和蛋白质的分解，加快整个发酵过 程，提高出酒率。韦小英等对纤维素酶水解蔗渣浆
的影响因素进行了研究，试验结果表明，利用纤维 素酶水解处理漂白后的蔗渣浆，水解率可达９８％，
再进行酒精发酵可提高原料利用率ｎ 。沈金龙等通 过里氏木霉发酵产的纤维素酶来水解杨树叶等天然
纤维素原料，优化酶水解条件后水解率得到提高， 并用酵母发酵酶水解液，酒精转化率高达７９．４％～
９２．１％【ｌ５］。 ３．２ 中草药加工
中草药越来越受到重视，应用也越来越广泛。 其主要的有效成分是细胞中的生物活性物质，而纤
维素是细胞壁的主要成分。纤维素酶可以降解纤维 素、破碎细胞壁、释放出有效成分，提高中草药的
利用价值。奚奇辉等在竹叶总黄酮的提取中应用纤 维素酶，研究结果表明，纤维素酶预处理后再提取
黄酮比直接提取黄酮效果好，提取率高出２３．５％ 。 邢秀芳等将纤维素酶用于葛根总黄酮的提取中，试
验结果表明，纤维素酶可以使葛根总黄酮的得率提 高１３％ｔ” 。马桔云等研究发现，用黄连提取小檗碱
前，先用纤维素酶进行酶解，可以提高小檗碱的得 率［１８ 。
３．３纺织加工 张瑞萍等在对毛巾织物处理中应用了酸性纤维
素酶，发现酶处理后毛巾织物表面的茸毛有效去 Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｗｏｒｌｄ添加剂世界
除，织物变得更柔软，同时酶处理还可以使柔软
剂从纤维的裂缝处进人，使柔软剂的吸附量增加ｎ １。
陈益人等对灯芯绒织物和毛巾织物采用了同样的 处理方法，经处理后，灯芯绒织物更柔软，更有
弹性，且织物茸毛更丰满，光泽也变得更柔和， 并且有一定的消色效果；毛巾织物也更柔软，同
时吸湿性更好，更蓬松ｉ２ｏ］。 ３．４饲料应用方面
在饲料中添加纤维素酶，将不易消化吸收的 纤维素转化为可吸收的糖和菌体蛋白，可以显著 提高饲料利用率和消化率，促进动物生长 ”。饲料
中添加纤维素酶可以补充机体内源酶，尤其对食 草动物，当机体微生物分泌的纤维素酶不足时起
到补充作用；可以改善动物肠道内菌群关系，促
进有益菌生长；消除抗营养因素；提高机体对营 养物质的吸收率；改善小肠吸收功能；改善瘤胃
动物消化道的环境，增加酸性，激活胃蛋白酶。 另外，纤维素酶还可以调节食草性家畜的胃肠
道，对胃肠疾病的治疗有帮助作用。李德发等以 添加酶制剂的基础日粮饲喂生长猪，结果表明， 添加纤维素酶可以提高生长育肥猪的生产性能和
肉品质［２２１ｏ ・ ４研究展望 在将纤维素资源化研究过程中，发现纤维素 酶有非常重要的作用，应用前景非常广泛。目前
能产纤维素酶的菌种很多，而且有一定的产酶能 力，市场上也有相关产品出现。但工业化生产纤
维素酶还没有达到理想效果，限制工业化生产的 主要原因有菌种产酶能力不高、酶系组分不全和
不平衡等。因此筛选纤维素酶高产菌株至关重 要，是降低生产成本和工业生产的前提，也是未 来一段时间的研究热点 。纤维素酶可以解决纤维
素资源的应用问题，应用前景非常广阔，但是纤
维素酶在应用过程中对动物和饲料的影响以及酶 系组成、耐热性、作用温度、ｐＨ和抗蛋白酶水解
能力等方面仍需深人的研究。
【参考文献】
【１】 张礼星．固态发酵纤维素酶的研究［Ｄ】．无锡：无锡轻工大学，
１９９９． 【２】张树政．酶制剂工业【Ｍ】 北京：科学出版社，１９９８． 沈萍．微生物学［Ｍ】．北京：高等教育出版社，２０００．
胡彩静，代淑梅，李秋园．里氏木霉（Ｔｆｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｒｅｅｓｅｉ）产纤维 素酶液态发酵条件的研究【Ｊ】．食品与发酵工业，２００５（９）：
４９－５２． 张辉，桑青．响应面法优化黑曲霉ＨＱ—ｌ产纤维素酶固体发酵
条件册．中国酿造，２０１１（７）：１７—２１． 张礼星，石贵阳，徐柔，等．里氏木霉利用麦糟生产纤维素酶
ｆＪ］．食品与发酵工业，１９９９，２５（３）：２５－２７． 伍红，陆兆新，吕玫，等．黑曲霉ＡＦ一９８固体发酵产纤维素酶的
纤维素酶降解纤维素机理的研究进展
第２Ｏ卷第１期 ２００７年３月 宁波大学学报（理工版） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＩＮＧＢＯ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＳＥＥ） ＶＯＩ．２Ｏ ＮＯ Ｉ Ｍａｔ．２００７
文章编号：１００１．５１３２（２００７）０１—００７８．０５
纤维素酶降解纤维素机理的研究进展
余兴莲，王 丽，徐伟民
（宁波大学材料科学与化学工程学院，浙江宁波３１５２１１）
摘要：综述了近年来纤维素酶降解纤维素机理的研究，新的理论认为纤维素难以被降解的主要
原因可能是忽略了纤维素酶的超分子结构．概述了温度、ｐＨ值、酶促反应时间、抑制剂及激活
剂等因素对纤维素酶降解纤维素效率影响的研究状况，提出了纤维素酶降解纤维素中存在的问
题，并指出了未来研究的方向．
关键词：纤维素；纤维素酶；降解机理
中图分类号：Ｑ５５６ ２；Ｑ５３９ ３ 文献标识码：Ａ
纤维素是地球上最丰富的多糖化合物，广泛存
在于如树杆等植物中，有资料表明，全世界每年生 产纤维素及半纤维素的总量为８５０亿吨ｌＩ Ｊ．但大部
分还是以焚烧的形式被处理掉，这不仅造成大量资
源的浪费还造成环境污染．近几年来，随着人口增
长、粮食短缺、石油危机等的出现，将纤维素水解 为小分子单糖，单糖再通过微生物发酵生产各种有
用的产品显得尤为重要．
纤维素生产乙醇及其他化工产品的关键是把
纤维素水解为葡萄糖，即纤维素的糖化过程．目
前，对纤维素的糖化过程研究较多的是酸水解法、 酶水解法 ］．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，但其腐饿｝生对
人体有害，且所需工艺条件苛刻．而用纤维素酶来
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．但是由于天然纤维素的结晶状、不溶性的
刚性结构，以及纤维素酶对纤维素的降解机制研究
收稿日期：２００６．１２－０７． 宁波大学学报（理工版）网址 基金项目：宁波大学学科资助项目（２００４ ０９—２００６ ０９） 作者简介：余兴莲（１９８２一）．女，云南建水人，在读硕士研究生， 尚不清楚，使得目前纤维素酶对天然纤维素降解效
纤维素酶的作用
博学笃行 自强不息
1
纤维素酶的作用
纤维素酶是一种广泛存在于自然界中的酶类，它在生物体内发挥着重要的作用。纤维素酶主要作用于纤维素，这是一种存在于植物细胞壁中的多糖物质。纤维素是地球上最丰富的有机化合物之一，它在植物细胞壁中起到了结构支持和保护细胞的作用。然而，纤维素对于大多数动物和微生物来说是难以降解和利用的。
纤维素酶能够降解纤维素，将其分解为可溶性的低聚糖和葡萄糖单体。这些降解产物可以被动物和微生物吸收和利用，从而提供能量和营养物质。纤维素酶可以在多种生物体中找到，包括动物、植物和微生物。
在动物体内，纤维素酶主要存在于一些特殊的微生物中，如细胞外产生的蛇胆酶，它能够帮助动物消化纤维素。蛇胆酶是一种能够分解纤维素的纤维素酶，它存在于蛇的唾液中。蛇在进食时，会释放唾液来润湿和分解捕获的猎物，其中的纤维素酶能够帮助蛇消化纤维素。
在植物体内，纤维素酶主要存在于植物细胞壁中的细胞酶体中。当植物受到外界环境的刺激时，植物细胞会释放纤维素酶来分解细胞壁中的纤维素，以适应外界条件的变化。例如，在植物生长过程中，纤维素酶能够帮助植物调节细胞壁的构成，以适应不同的环境条件。
博学笃行 自强不息
2
在微生物体内，纤维素酶是一种常见的酶类。许多微生物，如细菌和真菌，具有纤维素酶的产生能力。这些微生物通过分泌纤维素酶来分解环境中的纤维素，从而释放出能量和营养物质。这对于地球上的生态系统是非常重要的，因为纤维素是植物细胞壁中最主要的组成部分，纤维素酶能够促进植物细胞壁的降解和再生。
除了在生物体内发挥重要作用外，纤维素酶还在工业上具有广泛的应用价值。纤维素酶可以用于生物质降解，例如在制备生物柴油和纸浆工业中。通过添加纤维素酶，可以有效地分解生物质中的纤维素，从而提高生物质的可转化性和利用效率。此外，纤维素酶还可以用于制备食品添加剂和生物医药产品等。
总之，纤维素酶在生物体内具有重要的作用。它能够降解纤维素，提供能量和营养物质，并在生物体生长和发育过程中发挥调节作用。此外，纤维素酶在工业上也具有广泛的应用前景。对纤维素酶的研究和应用，将有助于推动生物质资源的有效利用和环境保护的可持续发展。
纤维素实验报告(3篇)
第1篇
一、实验目的
1. 了解纤维素的性质和结构。
2. 学习纤维素酶的作用原理和活力测定方法。
3. 掌握3,5-二硝基水杨酸法测定还原糖的原理和操作步骤。
4. 分析纤维素酶对纤维素的分解效果。
二、实验原理
纤维素是一种由葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接而成的天然高分子多糖，广泛存在于植物细胞壁中。纤维素酶是一类酶的总称，包括C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，它们分别作用于纤维素的β-1,4-糖苷键，将其分解为纤维二糖、葡萄糖等还原糖。
3,5-二硝基水杨酸法是一种测定还原糖的常用方法。在碱性条件下，还原糖将3,5-二硝基水杨酸还原成橙色的氨基化合物，该化合物在540nm处有最大吸收，根据光吸收值可以测定还原糖的含量。
三、实验材料
1. 试剂：纤维素酶、纤维素、3,5-二硝基水杨酸、氢氧化钠、硫酸、蒸馏水等。
2. 仪器：比色管、水浴锅、电炉、分光光度计、容量瓶、烧杯等。
四、实验步骤
1. 纤维素酶活力测定：
（1）取一定量的纤维素酶，加入适量的蒸馏水，配制成一定浓度的酶液。
（2）取一定量的纤维素，加入适量的蒸馏水，配制成一定浓度的纤维素溶液。
（3）将纤维素溶液与酶液混合，置于水浴锅中，在一定温度下反应一定时间。
（4）取反应后的溶液，加入适量的3,5-二硝基水杨酸，混匀后置于沸水浴中反应5分钟。
（5）取出反应后的溶液，加入适量的氢氧化钠溶液，混匀后用蒸馏水定容。
（6）用分光光度计在540nm处测定溶液的吸光度。 2. 还原糖浓度测定：
（1）取一定量的3,5-二硝基水杨酸，加入适量的氢氧化钠溶液，配制成一定浓度的3,5-二硝基水杨酸溶液。
（2）取一定量的还原糖标准溶液，加入适量的3,5-二硝基水杨酸溶液，混匀后置于沸水浴中反应5分钟。
（3）取出反应后的溶液，加入适量的氢氧化钠溶液，混匀后用蒸馏水定容。
（4）用分光光度计在540nm处测定溶液的吸光度。
五、实验结果与讨论
结晶纤维素降解酶的研究进展
安徽农业科学。Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｎｈｕｉ Ａｇｒｉ．Ｓｃｉ．２００７。３５（９）：２５３２—２５３４ 责任编辑孙红忠责任校对李菲菲
结晶纤维素降解酶的研究进展
吴窈画，彭惠，邵蔚蓝 （南京师范大学微生物工程重点实验室，江苏南京２１００９７）
摘要纤维素的结晶区是纤维素酶降解纤维素效率不高的制约因素。在纤维素生物降解的基础上，从产结晶纤维素酶的微生物，酶的
作用机理，酶的基因工程与蛋白工程，以及结晶纤维素酶的研究前景等方面对结晶纤维素的降解作了综合评述。
关键词结晶纤维素；降解酶；纤维小体
中图分类号Ｑ９３６ 文献标识码Ａ 文章编号０５１７—６６１１（２１３０７）０９—０２５３２—０３
ｓｔｕａｙ Ｏｎ ｔｈｅ ｏ Ｃｅｌｌｕｌｍｅ－ｄｅｇｒａｄｉｎｇ Ｅａｚｙｉｍ
ＷＵ Ｙａｏ－ｈｕａ ｅｔ ａｌ（Ｔｈｅ Ｋｅｙ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｙ ＥＩｌ ｒ雠血ｇ，Ｎ￣ｍｊｉｎｇ Ｎｏｉｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００９７）
ＡＪａｓｔｒａｃｔ Ｄｅｓｐｉｔｅ ｉｔｓ ｓｉｍｐｌｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｅｘｉｓｔｓ ｉｎ ａ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ａｎｄ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｔｏｐｏｌｏｇｉｅｓ．Ｉｔｓ ｉｎｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ
ｍａｋｅｓ ｎａｔｉｖｅ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａ ｒｅｃａｌｃｉｔｒａｎｔ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｆｏｒ ｅｎｚｙｍａｔｉｃ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆｔｈｅ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ ｂｉｏｍａｓｓ，ｉｎ ｔｈｉｓ ｒｅｖｉｅｗ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ－ｄｅｇｒａｄｉｎｇ ｅｌｌｚｙｎ￣ｗａｓ ｃｏｎｃｅｍｏ２１．Ｍａｉｎ ａｖｉｃｅｌａｓｅ－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｏｒｇａｎｉｓｍｓ ｗｅｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ａ ｍｅｃｈａｎｉｓｔｉｃ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｌｚｙｎ￣
纤维素酶的作用机理
- 1 - 纤维素酶的作用机理
纤维素酶是一类能够降解纤维素的酶，它能够分解生物质中的纤维素，从而释放出其中的糖类、蛋白质和其他有机物质，使其能够被利用。
纤维素是一种多糖，它主要存在于植物细胞壁中，是植物体的主要结构材料之一。由于其结构复杂、密集致密，使其难以被微生物降解，因此纤维素在生物质利用上一直是一大难题。然而，纤维素酶的出现，为生物质能源的利用提供了新的途径。
纤维素酶主要通过两种方式降解纤维素：一种是通过切断纤维素的 β-1,4-糖苷键，将纤维素分解成低聚糖；另一种则是通过摆动和移动纤维素链，使其分解成易于降解的碎片。这两种方式都需要纤维素酶的三维结构和催化活性。
纤维素酶的作用机理与其结构密切相关。纤维素酶主要由两个模块组成：结构域和催化域。结构域主要负责纤维素酶和纤维素之间的结合，而催化域则能够对纤维素进行切断反应。纤维素酶的结构域和催化域的比例、序列和三维结构都会影响其催化活性和降解效率。
此外，纤维素酶的作用还受到pH、温度等环境因素的影响。不同种类的纤维素酶对环境的适应性也有所不同。因此，在利用纤维素酶进行生物质降解时，需要考虑到其适应的环境条件，以提高其降解效率。
总之，纤维素酶作为一种能够有效降解生物质的酶，在生物质能源利用上具有广阔的应用前景。随着对纤维素酶结构和作用机理的深 - 2 - 入研究，相信未来将有更多的纤维素酶被开发出来，为生物质能源利用做出更大的贡献。
纤维素酶活力的测定实验报告
生物化学实验报告
题目：纤维素酶活力的测定 -----3、5—二硝基水杨酸法
姓名：余振洋 学号：200900140156 系年级：09级生科3班
同组者：张刚刚 时间：2011/4/22
一、【实验目的】
学习和掌握3、5—二硝基水杨酸（DNS）法测定纤维素酶活力的原理和方法，了解纤维素酶的作用特性。
二、【试验原理】
纤维素酶水解纤维素，产生纤维二糖、葡萄糖等还原糖，能将3、5-二销基水杨酸中销基还原成橙黄色的氨基化合物,在550nm波长处有最大光吸收，在一定范围内还原糖的量与反应液的颜色强度呈比例关系，利用比色法测定其还原糖生成的量就可测定纤维素酶的活力。
酶活力也称为酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力。酶活力的大小可用在一定条件下，酶催化某一化学反应的速度来表示，酶催化反应速度愈大，酶活力愈高，反之活力愈低。测定酶活力实际就是测定酶促反应的速度。酶促反应速度可用单位时间内、单位体积中底物的减少量或产物的增加量来表示。在一般的酶促反应体系中，底物往往是过量的，测定初速度时，底物减少量占总量的极少部分，不易准确检测，而产物则是从无到有，只要测定方法灵敏，就可准确测定。因此一般以测定产物的增量来表示酶促反应速度较为合适。
实验中定义：1mg酶每分钟水解生成1微克葡萄糖的量定义为1个酶活力单位。
N×OD值对应的葡萄糖量
纤维素酶活力单位＝——————————————
30×L
N——酶液的稀释倍数
30——糖化所用时间
L——反应酶液毫升数
三、【试验器材】
比色管10支，5ml移液管，移液枪，500ml大烧杯，水浴锅，电炉，搅拌振荡器，722 型或其他型号的可见分光光度计。
四、【实验试剂】
1． 酶液：将0.05g酶溶解定容至50ml，从中取出1ml再定容至100ml，待测（用
纤维素酶的发酵研究进展
２００８年１月
第１期（总第１１０期） 广西轻工业
ＧＵＡＮＧＸＩ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＩＧＨＴ ＩＮＤＵＳＴＲＹ 食品与生物
纤维素酶的发酵研究进展
秦浙新，王雪奇
（台州市环境监测中心站，浙江台州３ｌ ８０００）
【摘 要】纤维素酶是糖苷水解酶的一种，它可以将纤维素物质水解成简单糖，进而发酵产生乙醇，从而解决农业、再生能
源 及环境污染等问题。初期的研究主要集中在对微生物纤维素酶的研究，本文对纤维素酶的发酵工艺和提纯工艺国内外的进展
作了综述。
【关键词】纤维素酶；发酵；木糖酶
【中图分类号】ＴＳ１９５．２ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】 １００３—２６７３（２００８）０１—００１０—０２
随着石化燃料由短缺变枯竭，能源是人类面临的共同问
题。寻找新的能量来源关系到经济的可持续发展乃至人类的生 存问题。纤维素与石化燃料不同，它是一种可再生的资源。地球
上每年光合作用可产生大于１ ００亿吨的植物干物质，其中一半
以上是纤维素和半纤维素。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，再发酵产生乙醇等能源 物质。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，本文就近期国内外，纤维素酶
的获得及发酵提纯研究现状作以论述。
１纤维素酶及其作用机理
纤维素酶（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）３Ｌ称纤维素酶系，是一类复杂的复合
物，是所有参与降解纤维素并将其最终转化为葡萄糖的各种酶 的总称，分为真菌纤维素酶和细菌纤维素酶。由于细菌纤维素
酶活性和产量低，工业应用前景不大，故目前的研究主要针对
真菌纤维素酶。真菌纤维素酶由三类酶组成：
（１）葡聚糖内切酶（ＥＧ），一般作用于纤维素内部的非结晶 区，随机水解Ｂ一１，４一糖苷键，产生大量带非还原性末端的小
分子纤维素。（２）葡聚糖外切酶（ＢＨ），作用于纤维素线状分子末 端的Ｂ一１，４一糖苷键，每次切下一个纤维二糖分子。０）ｐ一葡
纤维素酶处理Lyocell纤维原纤化的研究
Ｎｏ．１１ ２００６年ｌ １月
纤维素酶处理
Ｌｙｏｃｅｌｌ纤维原纤化的研究
李志忠。吴红玲
（兰州Ｉ理工大学，甘肃兰州Ｉ ７３００５０）
摘要：分析了ｌ，ｙｏｅｅｌｌ纤维原纤化的特性，阐述了原纤化发生的条件和原纤化的去除方式，重点介绍 了Ｌｙ ｅｆＪ纤维原纤化酶处理的工艺技术，以及纤维素酶处理纤维素纤维原纤化的研究进展 Ｉ ｙ ｌｌ纤维
经过酸性纤维素酶处理后，机械性能有所降低，纤维失重率随酶用量的增大而增加
关键词：Ｌｙｏｃｅｌｌｆ￣；Ｎ．－￣－ｆ－４Ｊｃ；纤维素酶处理；ｐＨ值；时间；温度
中图分类号：ＴＳ１９２．５２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—４０３３（２００６）ｌ１—００４２—０４
Ｌｙｏｃｅｌｌ纤维是英同Ｃｏｕｒｌａｕｌｄｓ
公司研制成功的人造天然纤维 Ｔｅｎｅｅ］纤维的学名…。其纤维属精制
再生纤维素纤维，用“溶剂纺丝法” 生产，是以纤维素浆粕为原料，溶
剂为Ｎ—ｌ＿｝］摹吗啉一Ｎ氧化物（ＮＭ—
ＭＯ１，加热到完全溶解，然后溶液
被制成稀释的ＮＭＭＯ的含水纺丝 液。整个过程足一个封闭的系统，
溶剂和过多的水蒸气儿乎完全被
再循环 传统的纤维素纤维相 比，Ｌｖ ｌ１纤维具有高的下强、湿 强和高湿模量的优良特性。存溶解
过程 ｝－／小会产生任何ｉ７Ｔ：Ｌ物和化
学作『｝ｊ，过滤后经纺嘴直接纺成 。 Ｌｖｏ（ ｅ１１纤维 仅继承＿『冉生纤维
素纤维手感柔软、悬垂性好、吸湿
性优、穿着舒适等特性，而且弥补 了再生纤维素纤维强度低、耐磨和
洗可穿性能差的不足。Ｌｖｏｃｅｌｌ纤维 的生产以速生林为原料，无毒纺
丝．纺丝溶液几乎１００％回收利用，
生产的纤维可天然降解，因而具有 鲜明的环保特色，代表着纤维的发
展方向。同时，Ｌｙｏｃｅｌｌ纤维的加： 过程无副产品生成，溶剂能够有效 同收再利用以及纤维的再循环等 特性符合环境保护的要求 ，有专
家预言到２ｌ世纪中叶．它的产最可 达２ ０００万ｔ，会超过日前合成纤维
产黄青霉半纤维素酶促进木质纤维素降解的机制研究
产黄青霉半纤维素酶促进木质纤维素降解的机制研究
一、木质纤维素的神秘面纱
说到木质纤维素，这玩意儿可是个大难题。不知道大家有没有想过，为什么植物的茎秆、叶片那么坚硬，甚至木材也能这么结实？其实这一切都得归功于木质纤维素这“复合体”。它是植物细胞壁的主要成分，简单来说，就是植物的“骨架”。要是没有这层保护壳，植物恐怕早就被风吹散，任由虫子吃掉了。可是有个小问题，木质纤维素坚硬得像石头一样，让那些想吃它的微生物也犯难。即使是自然界中的一些微生物，想要分解它们也得使劲儿研究个几十年才能搞定。这可不是一件容易的事，怎么分解掉这些“硬骨头”呢？
二、半纤维素酶的“拆解”功夫
这时候，黄青霉半纤维素酶出场了。别看名字复杂，其实它是一种能帮助分解半纤维素的酶。半纤维素，顾名思义，就是“半”个纤维素，它在木质纤维素中充当着“粘合剂”的角色，连接着纤维素和木质素。它的作用就像是桥梁，让植物细胞壁变得更有韧性，也更难攻破。可不管你怎么坚固，总有个“软肋”。这黄青霉半纤维素酶的绝活，就是能精准地识别这些“软肋”并巧妙地切开，帮忙把半纤维素分解成小分子，给接下来的攻击铺好路。它的工作方式就像是某些特工，懂得怎么绕过复杂的防线，直接搞定核心任务。
可千万别小看这小小的酶，虽然它个头不大，但它的破坏力可不容小觑。当它开始行动时，真的是分分钟让木质纤维素的结构变得松散，为后面更强力的酶类进攻提供了
空间。要知道，半纤维素就像是植物的“防线”，一旦被“攻破”，整个木质纤维素结构就变得“脆弱”了，接下来的分解工作也就轻松多了。没错，就是这么简单又有效。
三、机制研究：深入“破坏”核心
说到黄青霉半纤维素酶的分解机制，那可真是个大话题。研究人员已经发现，它们的作用可不仅仅是随便地把木质纤维素的结构拆开，而是有条不紊地进行着“精准打击”。具体来说，黄青霉半纤维素酶会通过水解反应将半纤维素中的糖链分解成更小的糖单元，这就好比是把一条大链子解开，拆成了几段小链。这样一来，木质纤维素的整体结构也变得松散，细胞壁的强度就减弱了，微生物的分解工作就能顺利进行。你可以想象成一群蚂蚁围绕着一个大蛋糕，不是随便乱吃，而是先把一层层的糖衣撕开，慢慢进入核心。
纤维素酶活性改良的研究进展
安徽农业科学，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｎｈｕｉ Ａｇｒｉ．Ｓｃｉ．２００８，３６（１７）：７４３１—７４３２ 责任编辑姜丽责任校对况玲玲
纤维素酶活性改良的研究进展
刘长莉１ ７黄剑１ ７崔宗均２ （１．东北林业大学，黑龙江哈尔滨１５０ｏ４０；２．中国农业大学农学与生物技术学院，北京１０ｏｏ９４）
摘要纤维素酶对纤维素高效水解起重要作用，但目前的纤维素酶存在活性不高、对天然木质纤维素分解能力弱等因素限制其推广
和应用等问题。本文对各种改良纤维素酶活性的方法进行总结，例如利用纤维素酶和底物性质、定向诱导、直接进化、化学物理诱变
育种等方法实现纤维素酶性质的改良。对每种方法的优缺点进行比较分析，其中定向诱变技术提高酶活上，获得所需的功能酶都需
要耗费大量的时间和精力，而利用直接进化的方法，不需要了解蛋白质结构和酶与底物之间的关系就能够成功筛选高活性的酶，此
外，根据目标酶的性质和底物的特性进行筛选也具有其独特的优势。
关键词纤维素酶；定向诱导；直接进化；筛选
中图分类号 Ｑ５５ 文献标识码Ａ 文章编号０５１７—６６１１（２００８）１７—０７４３１—０２
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ Ｃｅｌｌｕｌａｓｅ Ａｃｔｉｖｉｔｙ
ＬＩＵ Ｃｈａｎｇｑｉ ｅｔ ａｌ（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＬｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ，Ｈｅｉｌｏｎｇｉｉａｎｇ １５００４０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ｃｅｌｌｕｌａｓｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｏｆ ｃｅｌｌｕｌａｓｅ ａｎｄ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ，
ｃｏｍｍｉｔｔｅｄ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ，ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｕｔａｔｉｏｎ ｂｒｅｅｄｉｎｇ ａｎｄ ＳＯ Ｏｆｆ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｓｃｒｅｅｎｉｎｇｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅｉｒ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ．Ｏｂｔａｉｎｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｅｎｚｙｍｅ ｂｙ ｃｏｍｍｉｔｔｅｄ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｎｅｅｄ ａ ｌａｒｇｅ ｏｆ ｔｉｍｅ ａｎｄ