微生物纤维素酶及其降解纤维素机理的研究进展

从微生物纤维素酶的来源、性质、分子结构及作用机理等四个方面详细概述了国内外微生物纤维素酶及其降解纤维素机理的研究现状,并提出微生物纤维素酶降解纤维素的研究方向,对今后在微生物纤维酶及其降解机理方面的进一步研究有重要的指导意义。

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农艺探讨

微生物纤维素酶及其降解纤维素机理的研究进展王翮

(安职业技术学院生物工程系，西西安西陕摘

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要：微生物纤维素酶的来源、质、子结构及作用机理等四个方面详细概述了国内外微生物纤维素酶从性分

及其降解纤维素机理的研究现状，并提出微生物纤维素酶降解纤维素的研究方向，今后在微生物纤维酶及对

其降解机理方面的进一步研究有重要的指导意义。关键词：生物纤维素；纤维素酶；降解微

纤维素是地球上最丰富的多糖化合物，泛广存在于如树杆等植物中，全世界每年生产的纤维素及半纤维素总量在 8 0亿 t] 5[。将纤维素水解 1为小分子单糖，糖再通过微生物发酵生产各种单有用的产品，藉此有望有效利用这些源源不断的

酶一般最适 p为中性至偏碱性，且对天然纤 H并维素的水解作用较弱L。在草食动物的消化 6]道，特别是反刍动物的瘤胃中也存在一些可以分

解纤维素的细菌类群。一些类群的放线菌也可以产生纤维素酶，但是目前研究很少 L。 g]

可再生碳水化合物资源，当前人类面临的石油为危机提供解决途径。纤维素降解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、水酶

2微生物纤维素酶的性质 纤维素酶是指能水解纤维素 8 1,— 4一葡萄糖苷键，使纤维素变成纤维二糖和葡萄糖的一

解法[。酸水解法糖化率低， 2]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；酶法水解纤维素可在常温、常压条件下进行，许多酸水解法无可比拟的优点，此，有因

组酶的总称，多组分酶系，称纤维素酶复合是又

物。已知天然纤维素分子完全降解为葡萄糖至少需要三类酶的协同作用：切葡聚糖纤维二糖水外解酶 (E 3 .1 1 B c.2 .9 C H)、内切葡聚糖苷酶 (E 3 .1 4 n和 B c.2 . E )一2葡萄糖苷酶 ( c .2 . E 3 .1 2 C )。因此， 1B纤维

素酶主要由三类具有不同催化反应功能的酶组成，即内切葡聚糖苷酶、切葡外

用纤维素酶降解纤维素是纤维素降解的方向和趋势。但是由于天然纤维素的结晶状、溶性的刚不性结构，以及纤维素酶对纤维素的降解机制研究尚不清楚，使得目前纤维素酶对天然纤维素降解效率较低，而使纤维素酶降解纤维素的工业化从应用无法实现规模化。因此，一步了解纤维素进

聚糖苷酶、一葡萄糖苷酶。但是通常情况下，口依据纤维素酶作用的 p条件将其分为酸性纤维素 H酶和碱性纤维素酶。凡是能在酸性或中性偏酸性条件下水解纤维素底物的纤维素酶，为酸性纤称

酶降解纤维素的机理有助于提高纤维素的酶解效率，是更加有效地利用纤维素资源的重要途径。

维素酶；凡是能在碱性条件下水解纤维素的酶，称为碱性纤维素酶。酸性纤维素酶是一种具有 3—

1微生物纤维素酶的来源 虽然纤维素酶的种类繁多，大多数纤维素但

1 0个或更多个组分构成的多组分酶。依据不同组分在降解纤维素过程中的作用可将这些组分分

酶主要来自微生物。产纤维素酶的微生物包括真菌、细菌和放线菌。其中主要的有：氏木霉、康黑曲霉、卧青霉 (P nc l m、孢杆菌等。不同斜 e i lu芽 ii微生物来源的纤维素酶水解纤维素时对 p有不 H同的要求：丝状真菌产生的纤维素酶一般要求酸性或中性偏酸性条件，嗜碱细菌产生的纤维素而酶则只能碱性范围起作用。细菌所产生的纤维素

为外切』 1 4 3,一葡聚糖苷酶、—内切 8 l 4一，一葡聚糖苷酶和 B葡萄糖苷酶；一而碱性纤维素酶与酸性纤维素酶不同，它是一种单组分或多组分的只具有内切 8一葡聚糖苷酶活性的纤维素酶 o O D3

3微生物纤维素酶的分子结构 对不同微生物来源纤维素酶基因的克隆和氨

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