纤维素酶研究综述

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1、万方数据14湖北农业科学HuBEIAGRICu删RALSCIENCESNo．3，2004文章编号：0439—8114(2004)03一0014—05纤维素酶研究综述王巧兰∽，郭刚3，林范学4(1。军事经济学院军需系，湖北武汉430035；2．华中农业大学资源与环境学院，湖北武汉430070；3．华中农业大学生命科学技术学院，湖北武汉430070；4．济宁师范专科学校生物系，山东济宁272125)摘要：综述了分解纤维的重要意义、纤维素酶底物及其复杂结构、纤维素酶作用机理、酶的分类、产酶生物种属的多样性。并对纤维素酶研究进行了展望。关键词：纤维素；纤维素酶；纤维素分解茵；作用机理中图分

2、类号：Q539．．3文献标识码：A自从1906年在蜗牛消化道发现纤维素酶以来【l】，纤维素的微生物降解问题就得到了足够的关注。1954年开始，美军Natick实验室就已研究了军用纤维素材料微生物降解的防护问题，后来发现纤维素经微生物降解后，可产生经济、丰富的生产原料，且有望解决自然界不断产生的固体废物问题，于是纤维素酶得到了广泛的关注。纤维索占植物干重的35％一50％【2l，它是地球上分布最广、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[3】，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

3、有十分重要的意义[4】。纤维紊酶的作用机制至今尚不完全清楚，纤维素酶产生菌的产酶能力低下且所产生的酶的组分不全或不平衡，是这一领域的研究与实际应用还有一定距离的主要原因。收稿日期：2004一02_20作者简介：王巧兰(1965一)，女，湖北仙桃人，副教授，在读博士生纤维素酶在食品、酿造行业、农副产品深加工、饲料、医药、环境保护和化工等领域有着非常广阔的应用前景和应用潜力。1纤维素酶底物及其复杂结构1．1纤维素的分子结构及大小纤维素分子是D一葡萄糖以p一1，4一糖苷键相联结而构成的具有复杂结构的结晶分子。纤维素分子的聚合度变化很大，一般为8000一10Ooo个葡萄糖残基[5】。这种结

4、晶分子先由基本单元构成直链状的分子，大分子经折叠形成具有高结晶度的纤维素基本单位，再由这种基本单位集中构成微小的结构单位，最后由很多微小的结构单位构成自然界千差万别、不同类型、不同长度、不同大小的纤维素。这种纤维素巨分子的聚集态结构存在很多种结晶变体，迄今为止，已发现固态纤维存在着五种结晶变体，即天然纤维素(纤维素I)、人造纤维素II、III、·+一+-+—+*+-+-+-+-—卜-+-+—+-+*+-+-+·+-—+一-+-十-+一+-+”+-+-+·+-—卜-—卜-’■。-+-1‘卜-+-+-+一。‘●。-—卜-—卜*—卜。‘’卜。。‘+’。+-’‘卜-’’卜-+·3．4充分发

5、挥自然村、乡镇等基层组织的地缘优势关章程进行企业化管理，重新组建新型的合作经我国现有2862个县级行政区，乡镇44741个；平均每个乡镇有16．5个村，5322户家庭，20611人。自然村、乡镇本来就是一个很好的“合作组织”，每个乡镇都拥有农资供销社、信用合作社等具有合作性质的组织，但大多名存实亡，失去了合作的意义，当前要在现有的基础上进行大力改造，加强供销社、信吊合作社的合作功能。或者按照现代管理制度，参照现代企业制度的有济组织。在合作经济组织的发展过程中要注意质的提高，不必追求量的多少，事实上国外的合作社都是超大型公司。因此我国在发展农业合作经济组织时要从提高农民的组织化着手，

6、以提高我国农业的竞争力为出发点，合作组织之间也要注意纵向和横向的联合，跨地区、在全国范围内建立合作组织也是十分必要的。万方数据湖北农业科学HUBElAGRICULl’URALSCIENCESNo．3，200415Ⅳ和纤维素V，这五种结晶变体各有不同的晶胞结构[田。经研究，天然的纤维素由排列整齐而规则的结晶区和相对不规则、松散的无定形区组成。纤维素链之间存在着氢键，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，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[7】。在自然界，纤维素分子一般均包埋或嵌合在半纤维素、木质素里，三者以复合体形式存在，并且木质素

7、包围着纤维素且和半纤维素有着共价关系，共同形成较复杂的网状结构[引。1．2自然界一些天然底物或纤维素资源一般研究中常用的纤维素酶底物有：纤维素粉CFll、水杨苷、结晶纤维素或微晶纤维素(Avicel)、羧甲基纤维素(CM一纤维素)及其钠盐(CMC—Na)、羟乙基纤维素、对一硝基酚一B一葡萄糖苷、无定型纤维素、纤维四糖、硫酸纤维素、磷酸膨润纤维素、纤维糊精和脱脂棉等。自然界一些天然底物或纤维素资源：木浆(纤维素93．8％)、糠醛渣、木屑、青干草粉、稻草(蔗渣、麦秆、稻壳