纖維素酶
cellulase
定義:水解纖維素中β-1,4-糖苷鍵的酶。
學科:微生物學_微生物生理生化
相關名詞:生物質 纖維素 葡萄糖
圖片來源:視覺中國
【延伸閱讀】
纖維素來源廣泛,是一種重要的可再生資源,利用好這一豐富的可再生生物資源可能解決當今地球上面臨的環(huán)境、能源和食品等多方面的危機。纖維素酶對于纖維素資源的利用具有重要意義,使用纖維素酶降解是目前利用纖維素資源的研究熱點。
纖維素酶廣泛存在于植物、動物和微生物中,但目前被應用到實際生產(chǎn)中的酶仍主要來源于微生物,包括真菌和細菌。纖維素酶是一種包含多種水解酶的酶系,主要包括如下三種作用各異的酶組分:
1.內(nèi)切葡萄糖苷酶:能隨機水解β-1,4糖苷鍵,將長鏈的纖維素分子截斷,主要產(chǎn)物為纖維寡糖和纖維二糖。
2.外切葡萄糖苷酶:在纖維素降解中起主要作用,作用于纖維素分子末端,水解β-1,4糖苷鍵,每次切下一個纖維二糖單位,又稱為纖維二糖水解酶。
3.β-葡萄糖苷酶:主要將纖維二糖繼續(xù)水解為葡萄糖。
纖維素酶在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的利用價值。在食品工業(yè)中,纖維素酶降解植物細胞壁中的纖維素,在果蔬加工、食品發(fā)酵等方面具有顯著的應用價值;在飼料工業(yè)中,添加纖維素酶可以提高青貯飼料的營養(yǎng)價值;在醫(yī)藥領域,通過纖維素酶降解中草藥植物的細胞壁,可以更有效地提取其活性成分;在能源領域,纖維素酶作用于生物質可產(chǎn)出再生氫和生物乙醇,替代化石能源改善環(huán)境。
在不同的行業(yè)中尋找更環(huán)保的能源以及更環(huán)保的技術,重新激發(fā)了人們對纖維素酶的興趣。然而,酶的成本被認為是其廣泛商業(yè)化的主要障礙。與傳統(tǒng)的化學技術相比,微生物生產(chǎn)酶具有巨大的優(yōu)勢,因為它們可以通過既定的發(fā)酵技術大量生產(chǎn)。纖維素酶產(chǎn)量取決于多種因素,如培養(yǎng)基成分、接種量、pH值、溫度、誘導劑和通氣量等。
纖維素酶生產(chǎn)的未來挑戰(zhàn)包括纖維素預處理技術,具有高效益的纖維素酶生產(chǎn)工藝,以及提高酶性能、工藝耐受性和熱穩(wěn)定性的生物開發(fā)策略。
(延伸閱讀作者:東北師范大學生命科學學院 原野博士)
責任編輯:張鵬輝