纤维素酶在中药提取中的应用

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1、新疆农业大学《酶与酶工程》专题讨论综述题目:纤维素酶在中药提取中的应用姓名:吐尔迪.吐尼亚孜学院:农学院班级:生物技术学号:093135140成绩：2013年4月纤维素酶在中药提取中的应用摘要:本文针对中药材细胞壁的构成特点，将纤维素酶用于中药材提取工艺中。纤维素是植物细胞壁的主要组成部分。由于其不易溶于水和一般有机溶剂，阻碍了有效成分的溶出。本文在传统提取工艺基础上加入纤维素酶，使得大分子纤维素降解为可溶性小分子，考察各药材有效成分的提取率变化情况并通过正交试验确定酶法最适提取条件。本文对纤维素酶

2、的作用机理、影响酶促反应的因素及目前用于中药有效成分提取的研究情况进行文献综述,并指出海洋细菌极具多样性,其产纤维素酶的潜在菌源有待发掘;随着纤维素酶研究的深入,它必将在中药成分提取中发挥强有力的作用。关键词：纤维素酶;中药提取;提取率;海洋细菌中药是中华民族的优秀文化遗产，具有副作用小，对疑难病与慢性病疗效显著的特点，深受消费者的欢迎。但中药材有效成分含量很低，为了提高中草药的治疗效果和利用率，药品质量及其加工的难易。因此，研究并优化中药提取方法与工艺十分必要。中药材中植物药占90%，植物药的有效

3、成分大多包裹在细胞壁中，对这些有效成分的提取，传统的热水、酸、碱、有机溶剂浸提法，受细胞壁主要成分纤维素的阻碍，往往提取效率较低。恰当地利用纤维素酶处理这些中药材，可改变细胞壁的通透性，提高药效成分的提取率。本文就纤维素酶的作用机理、影响酶促反应的因素及目前用于中药有效成分的提取的研究情况作一综述。1.纤维素简介纤维素是高等植物细胞壁的主要组成部分，占细胞干重的1/3-1/2，是目前分布最广的天然碳水化合物。纤维素分子是由D-砒喃式葡萄糖以R_1,4_糖普键相联结而构成的、具有复杂结构的结晶分子。图

4、-纤维素结构纤维素分子的聚合度变化很大，一般为8,000一10,000个葡萄糖残基分子之间存在氢键，通过氢键的缔合作用，形成纤维束，分子密度大的区域，成平行排列几，形成结晶区;分子密度小的区域，分子间隙小，定向差，形成无定形区。天然纤维素，如在植物细胞壁中，一般和半纤维素、木质素等错综复杂交织在一起，甚至夹杂着一些伸展蛋白，成分十分复杂。纤维素的化学性质比较稳定，不溶于一般的有机溶剂，在水性溶剂如纯水、稀酸与稀碱中极难溶解，但有很强的亲水性，可被水溶胀。一定条件下纤维素可发生纤维素链的降解和与纤维素

5、经基有关的衍生化反应，前者指纤维素被氧化、被酸水解、碱水解、微生物降解等，后者指纤维素发生醋化、醚化、亲核取代、接枝共聚和交联等化学反应。2.纤维素酶简介2.1纤维素酶的组成纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一类酶的总称。它是多组分的复合酶系，主要包括三部分;外切型葡聚糖酶(简称CBH，又称纤维二糖水解酶)，内切型葡聚糖酶(简称EG)和纤维二糖酶(简称EC!CB或p一葡萄糖昔酶,简称BG),每一组分又有若干亚组分组成。纤维素酶水解生成葡萄糖的过程必须依靠三种组分的协同作用。2.2纤维素酶的结构大多数纤

6、维素酶的一级结构相似,有一个球状的具有催化作用的催化活性区和一个具有结合纤维素功能的吸附区,两者由一个富含脯氨酸或轻基氨基酸的柔韧连接桥相连,整个酶分子成蟒蚂形。纤维素结合区CBD将酶分子结合到纤维素上,单独的CBD不具备对纤维素的水解能力,对酶的催化作用是非必需的,但它能破坏纤维素的超分子结构,形成短纤维,具有疏松结晶纤维的能力,催化活性区对酶的催化作用起决定作用。研究表明:纤维素酶除去CBD后对可溶性纤维的活力影响较小而对结晶纤维的吸附和水解活力有明显降低。从酶分子的高级结构来讲，不同来源的酶分

7、子又具有不同的高级结构。如Clostridiumcellulovorans包括两个多纤维素酶体，每个小体又都包含9个相同组分的亚单位，而其中一个小体的酶活性几是另一小体活性的4倍，足以说明纤维素酶组成的复杂性。3.纤维素酶水解作用机理　　纤维素分子是由许多吡喃型的D-葡萄糖残基通过β-1，4葡萄糖苷键连接而成的多糖链，天然纤维素为直链式结构，链与链之间有晶状结构和排列次序较差的无定形结构；纤维素分子以结晶或非结晶方式组合成微原纤维，微原纤维集束形成微纤维，以微纤维为基本构造构成纤维素[1]。纤维素的

8、结晶度一般在30%-80%之间[2]。　　纤维素酶由三类组成：（1）内切葡聚糖酶（endo-1，4-β-D-glucanase，EC3-2-1-4，也称EG酶或Cx酶）；（2）外切葡聚糖酶（exo-1，4-β-D-glucanase，EC3-2-1-91），又称纤维二糖水解酶（cellobiohydrolase，CBH）或C1酶；（3）β-葡萄糖苷酶（β-glucosidase，EC3-2-1-21），简称BG[3,4]。　　纤维素酶解是一个复杂的过程，其最大特点是协