刘颖,林亲录 众所周知,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。对人类而言,它同时又是自然界中数量最大的可再生性物质,它的降解是自然界碳素循环的中心环节。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。自从1906年在蜗牛消化道发现纤维素酶以来,纤维素的微生物降解问题就得到了足够的关注。纤维素被彻底分解而又无污染的一条有效途径,便是利用纤维素酶的水解作用。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总称,它不是单一酶,而是起协同作用多组分酶系。纤维素酶由葡聚糖内切酶(EC3.2.1.4,也称Cx酶)、葡聚糖外切酶(EC3.2.1.91,也称C1酶)、β-葡萄糖苷酶(EC2.1.21,也称CB酶或纤维二糖酶)三个主要成分组成的诱导型复合酶系。C1酶和Cx酶主要溶解纤维素,CB酶主要将纤维二糖、纤维三糖转化为葡萄糖,当三个主要成分的活性比例适当时,就能协同作用完成对纤维素降解。其酶催化效率高,比一般酶高106~107倍;酶的催化反应具高度专一性,酶对其作用底物有严格选择性,催化反应条件温和,酶催化活力可被调节控制,无毒性。
1 纤维素酶的制取1.1 制取纤维素酶的菌种和方法 纤维素酶来源非常广泛,昆虫、微生物(细菌、放线菌、真菌等)都能产生纤维素酶,通过微生物发酵方法是大规模制备纤维素酶的有效途径。不同微生物合成的纤维素酶在组成上有显著的差异,对纤维素的酶解能力也不大相同。由于放线菌的纤维素酶产量极低,研究很少。细菌的产量也不高,主要是葡聚糖内切酶,且大多数对结晶纤维素没有活性,所产生酶是胞内酶或吸附在菌壁上,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诸多优点:产生纤维素酶为胞外酶,便于酶的分离