纤维素酶的生产及分离纯化.pdf

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1、。纤维素酶纤维素酶编号：EC3.2.1.4。它是酶的一种，在分解纤维素时起生物催化作用，是可以将纤维素分解成多糖或单糖的蛋白质或ＲＮＡ。纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中。细菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。一般用于生产的纤维素酶来自于真菌，比较典型的有木酶属、曲霉属和青霉属。纤维素酶是一种重要的酶产品，是一种复合酶，主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成，还有很高活力的木聚糖酶活力。由于纤维素酶在饲料、酒精、纺织和食品等领域具有巨大的市场潜力，已被国内外业内人士看好，将是继糖化

2、酶、淀粉酶和蛋白酶之后的第四大工业酶种，甚至在中国完全有可能成为第一大酶种，因此纤维素酶是酶制剂工业中的一个新的增长点。纤维素酶的生产方法：１，固体发酵法固体发酵法以玉米、稻草等植物秸秆为主要原料生产纤维素酶。该法投资少，工艺简单，产品价格低廉。然而固体发酵法存在着根本上的缺陷——不可能像液体发酵那样随着规模的扩大，大幅度降低成本。以秸秆为原料的固体发酵法生产的纤维素酶很难提取和精制。目前生产厂家只能采用直接干燥、粉碎来得到固体酶制剂，或用水浸泡后压滤得到液体酶制剂，产品外观粗糙，质量不稳定，杂质含量高；劳

3、动强度大、生产效率低；易污染杂菌。国内外对木霉纤维素酶的研究较多，但木霉一方面毒性嫌疑大，使之应用受到限制；另一方面普遍存在着β-葡萄糖昔酶活力偏低的缺陷，致使纤维二糖积累，影响了酶解效率。２，液体发酵法液体发酵生产时，将原料送入发酵罐内发酵，同时接入纤维素酶菌种。发酵过程中，需要从发酵罐底部通入无菌空气对物料进行气流搅拌，发酵完后的物料经过处理可得到纤维素酶产品。液体发酵法生产纤维素酶，原料利用率高，生产条件易控制、产量高、劳动强度小、产品质量稳定，但动力消耗大，设备要求高。液体深层发酵的方法具有培养条件

4、容易控制，不易染菌，生产效率高等特点。因此，目前此方法是大规模生产的可行方法。其生产工艺过程是将玉米秸秆粉碎至20目以下，进行灭菌处理后，送发酵釜内发酵，同时加入纤维素酶菌种，发酵时间约为70h，控制温度低于60℃，将净化后的无菌空气从釜底通入，进行物料的气流搅拌，发酵完的物料经压滤机压滤、超滤浓缩、喷雾干燥，制得纤维素酶产品。其流程为:空气→过滤↓原料→发酵罐→浸泡→粗滤→超滤提取→成品↑种子→摇瓶(床)纤维素酶的分离纯化纤维素酶的组分大多为糖蛋白，工业上用于生产纤维素酶的粗酶制剂常采用硫酸铵沉淀法、酒精

5、沉淀法、丹宁沉淀法和离心喷雾干燥等方法。但在纤维素酶分析研究上主要采用一系列蛋白质分离纯化技术，如分级沉淀、色谱法、电泳法等。目前，对粗酶的提取大多采用硫酸桉分级沉淀法；对酶活力的测定国际上一般采用Horikoshi方法；对蛋白质的测定按考马斯亮蓝(Bradford)法；还原糖的测定采用３,５一二硝基水杨酸(DNS)法。以下介绍一些常用的纯化方法：-可编辑修改-。(1)盐析法：盐析法就是在溶液中加入中性盐使各种蛋白质依次分别沉淀的方法。其原理是根据蛋白质在溶液中由于表面带电的氨基酸残基与溶剂分子(H20)相

6、互作用，所以能保持溶解状态，当加入盐离子时，蛋白质分子周围所带电荷增加，促进了与溶剂分子的相互作用，使溶解度增加，此现象称为盐溶，在盐浓度较低时以这种情形为主；但当盐浓度继续增加达到一限量，大量盐离子使水浓度相对降低，蛋白质的水化作用减弱，相互凝聚而沉淀下来，称为盐析。选择一定浓度范围的盐(如0～25％饱和度硫酸铵)使杂质蛋白沉淀而有效成分呈盐溶状态，经离心分离得到上清液后，再选择一定浓度范围的盐溶液使有效成分等物质呈盐析状态而另一部分杂质呈盐溶状态，用离心法收集的沉淀物即为初步纯化的有效成分物质。此法是蛋

7、白质进行分级沉淀时常用操作步骤，常选用的盐是硫酸铵。(2)凝胶过滤：凝胶过滤又叫分子筛层析，是利用分子筛效应分离纯化生物大分子和测定其分子量及样品脱盐的一种色谱方法。凝胶过滤层析所用的基质是具有立体网状结构、筛孔直径一致的球状颗粒。这种物质可以完全或部分排阻某些大分子物质，而不能排阻某些小分子化合物。当样品进入色谱柱时，由于被分离物质的分子质量不同。较大的分予不能通过孔道进入凝胶颗粒的微孔内部，与流动相一起先流出色谱柱；分子质量小的物质可通过部分孔道，更小的分子可通过任意孔道进入珠体内部。这样小分子向下流动

8、的速度必然比大分子慢，结果是分子质量大的物质先从柱中流出，分子质量小的则后从柱中流出而达到分离的目的。凝胶过滤具有设备简单、操作方便、重复性好及样品回收率高等特点，所以该方法除了常用于分离纯化蛋白质，核酸、多糖、激素、氨基酸和抗生素等物质外，还可测定蛋白质的分子量、样品浓缩和脱盐等方面。(3)亲和层析：亲和层析的原理与抗原一抗体、酶一底物等特异性反应的机理相类似，每对反应物之间都有一定的亲和力，在亲和层析中是特异