纤维素酶降解机理的研究进展

纤维素酶在生物炼制过程中具有重要地位,因而十分有必要深度解析酶解作用机理.纤维素是由D-葡萄糖聚合形成的高分子聚合物,它的降解在木质纤维素解聚过程中最为关键,由于其分子结构相当稳定,需要纤维素酶各结构域及组分协同作用,才能将其高效降解为可利用的糖类.本文总结国内外学者对纤维素酶降解机理的最新进展,首先从纤维素酶分子结构与功能的相互作用出发,揭示结构与功能间的互作关系,阐述生物催化分子机制,可为优化酶结构增强酶功能提供理论依据;其次概述纤维素酶降解机理的作用特点,论述酶促协同及其外部环境对纤维素酶活力的重要影响,可为酶解体系优化设计提供借鉴;最后,结合纤维素酶降解机理总结概括了有效降低酶成本的途径.     

纤维素酶的研究进展

纤维素酶是能将纤维素分解为葡萄糖的一类酶.利用纤维素酶降解是处理纤维素废弃物的最有效方法.本文综述了纤维素酶分子结构,降解纤维素的机制,纤维素酶的提取及应用.并对纤维素酶的发展作了进一步的展望.     

纤维素酶与碱性纤维素酶的研究进展

介绍了纤维素分子结构，综述了近年产纤维素酶的微生物、纤维素酶的分子结构、纤维素酶分类、纤维素的降解机制和碱性纤维素酶等的研究进展。     

微生物中纤维素酶的研究进展

纤维素酶(cellulase)是一组能将纤维素降解为葡萄糖的酶的总称,广泛存在于多种生物体内.文章对微生物中的纤维素酶的分子结构、组成、作用机理以及应用等方面进行了概述.     

纤维素酶及其应用介绍

纤维素酶是具有纤维素降解能力酶的总称,它们协同作用分解纤维素,所有能利用晶体纤维素的微生物都能或多或少地分泌纤维素酶,这些酶具有不同的特异性和作用方式。不同的纤维素酶能更有效地降解结构复杂的纤维素。     

纤维素酶高活力菌株筛选

通过测定呼吸消耗率和纤维素酶活性来研究7个侧耳属菌株对稻草的降解情况。结果表明：桃红侧耳纤维素酶（CMC）产量和活性较高，适合用于降解稻草，同时在该菌的生产中也可以选用稻草作培养料。     

华北地区圈养大熊猫粪便中产纤维素酶芽孢杆菌菌株的分离与鉴定

为分离筛选大熊猫肠道中具有纤维素降解能力的芽孢杆菌菌株,首先对8份大熊猫粪便进行高温水浴处理,利用刚果红平板法进行初筛和复筛,DNS法测定酶活力.结果分离出126株菌株,其中8株菌株纤维素降解能力较强.结合形态特征、生理生化特征和16S rDNA序列分析,鉴定8个菌株均属于芽孢杆菌属,其中1株枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),1株阿萨尔基芽孢杆菌(B.axarquienis),2株西姆芽孢杆菌(B.siamensis),4株甲基营养型芽孢杆菌(B.methylotrophicus).实验表明大熊猫肠道中存在多种降解纤维素的芽孢杆菌,其中新发现的有大熊猫源的阿萨尔基芽孢杆菌和西姆芽孢杆菌,丰富了大熊猫肠道菌群的研究,并为高效生产纤维素酶提供新的菌种来源.探究了大熊猫消化道内高效的纤维素降解菌,有利于实现高纤维类饲料资源化利用.     

反胶束体系中纤维素酶降解纤维素的研究

为减小酶与表面活性剂之间的静电作用,提高酶的活性,在丁二酸二异辛酯磺酸钠(AOT)/异辛烷反胶束体系中加入了正辛醇,并用微量量热法研究了AOT/正辛醇/异辛烷反胶束体系中正辛醇浓度(c),含水量(wo),pH及温度(T)对纤维素酶降解纤维素的影响.结果表明,正辛醇的加入确实有利于纤维素酶活性的提高,而在上述反胶束体系中纤维素酶降解纤维素的最佳条件是c=0.11mol·L-1,w0=3.1,pH=5.01,T=315.57 K.     

降解秸秆的纤维素酶高产菌的选育

研究了可以用于降解农作物秸秆的纤维素酶高产菌的筛选方法,通过利用刚果红纤维素粉琼脂培养基以及滤纸条培养基进行初筛,然后以玉米秸秆为发酵培养基进行复筛,筛选到纤维素酶活力较高的1株真菌b3.通过进行紫外诱变得到诱变菌株,其纤维素分解能力进一步提高.     

纤维素酶降解壳聚糖的研究

通过测定溶液的粘度和还原糖浓度 ,探讨了温度、 p H值、反应时间、底物浓度、金属离子及壳聚糖的脱乙酰度对酶反应的影响 .结果表明 ,纤维素酶能很容易地降解壳聚糖 ,在 2 h内壳聚糖溶液粘度下降了 93 %.其催化特点是 :最适宜温度为 3 0～ 40℃ ,最适宜 p H值为 5 .0～ 6.0 ,米氏常数 Km=9.4× 1 0 -2 g/L,金属离子 Na+ ,Fe2 +对酶活性无影响 ;而 Zn2 + ,Mg2 + ,Cu2 + ,Li+ ,K+抑制酶活性 .当酶量与底物量达到1 5 mg/g时可达到最大反应速度 ;壳聚糖的脱乙酰度在 80 %～ 90 %时酶催化反应速度较快 .     

纤维素酶的研究应用新进展

纤维素是地球上最丰富的可再生的生物质（biomass）资源，它占植物干重的35％～50％，是地球上分布最广、含量最丰富的碳水化合物，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、环境污染等问题具有十分重要的意义。自从1906年在蜗牛消化道发现纤维素酶以来，纤维素的微生物降解问题就得到了足够的关注。纤维素被彻底分解而又无污染的一条有效途径，便是利用纤维素酶的水解作用。自从纤维素酶被人类认识和利用以来，它住许多行业都发挥着重要的作用。目前纤维素酶的应用最多的要数饲料工业和食品工业，本文就对纤维素酶在工业中的应用进展进行了综述。     

纤维素酶降解结合超滤后处理制备低聚壳聚糖

纤维素酶降解与超滤结合制备壳聚糖,工艺简单可行,产品平均分子量小而分布窄,收率高。试验确定纤维素酶对壳聚糖降解的最佳反应条件为:温度(T)=50℃,时间(t)=3.5~4.0 h,纤维素酶用量与壳聚糖比值(n)=0.1,pH=4.6。降解产品经过超滤处理后可以获得平均分子量在5 000左右的优质壳聚糖产品。     

纤维素酶在酿酒酵母中的表面展示

利用木质纤维素进行生物法生产燃料乙醇在解决世界能源危机上有十分广阔的前景,但该产业受到预处理的限制,因此以酿酒酵母表面展示技术为依托,构建纤维素酶全细胞酶,既能水解木质纤维素又能利用水解木质纤维素得到的糖类发酵生产乙醇.将编码絮凝素锚定蛋白基因flo1与纤维酶基因cbh2串联整合在同一个开放阅读框中并构建p HBM368-PGK-flo1-cbh2重组表达载体.线性化重组表达载体后再导入尿嘧啶缺陷型酿酒酵母INVSc细胞,经由功能筛选及流式细胞法验证纤维素酶成功地展示表达在酿酒细胞表面.通过DNS法测得该全细胞酶在50℃反应1 h酶活为66. 75 U/mL.成功构建了以酿酒酵母为宿主菌的全细胞酶,为后期全细胞酶协同降解秸秆等系列研究奠定基础.     

接触辉光放电等离子体降解苯酚过程中的毒性变化

苯酚是工业废水中一种常见的高毒性难降解有机污染物,研究其降解过程中的毒性变化对废水处理和生态环境保护具有重要意义.本文以小球藻为受试生物,测定了接触辉光放电等离子体(CGDE)降解苯酚过程中的毒性变化.CGDE降解1.0 g/L苯酚90 min,降解率为16.0%,降解过程中EC50从179.5降低至128.9而后逐渐升高到413.3 mg/L,表明毒性先小幅增大后逐渐降低.加入30.0 mg/L Fe2+后,苯酚降解率增加了32.7%,降解过程中EC50从179.5升至260.9后降低至234.3 mg/L,毒性先降低后略有增大.结果表明:Fe2+有利于苯酚的快速降解,但90min内不能有效降低CGDE降解苯酚过程中的毒性.     

聚合物老化降解的组分模型建立与应用

 聚合物老化降解是影响油藏中聚合物驱效果的重要因素.聚合老化降解表观上是其特征黏度和黏度降低的过程,实质是聚合物分子量断裂引起的大分子向小分子降解的过程,聚合物降解过程中分子量分布发生变化,但其总质量浓度不变.假设聚合物由多个不同分子量的纯组分构成,建立的多组分模型可以描述聚合物老化降解过程中各组分质量浓度变化的过程.基于组分模型的构建思想,将多组分模型进行简化处理,构建了聚合物降解的两组分模型.假设聚合物老化降解发生在两组分之间,平均分子量较大的高组分聚合物向分子量较小的低组分聚合物降解.通过拟合具体的实验数据得到两组分模型的两个参数:低组分聚合物特征黏度和降解系数,进而通过两组分模型描述聚合物降解过程中特征黏度的变化过程,再结合特征黏度与黏度的半经验公式表征聚合物降解过程中黏度的变化.相对于多组分模型,两组分模型的参数更易获取,也不失对聚合物降解机制的体现,可以通过两组分模型描述聚合物的老化降解过程.     

贵金属氧化物涂层电极催化降解苯胺

采用贵金属氧化物涂层电极对不同体系苯胺溶液进行了电化学催化氧化研究.结果表明:中性与碱性体系的降解过程类似,按苯胺—苯醌—马来酸的过程氧化降解,但由于碱性体系易于析氧而降低了降解效率;酸性体系生成聚苯胺物质增加了降解难度,降解效率最低.分析表明,苯胺在电化学催化氧化时最易形成对位和间位中间产物,而其对位和间位中间产物又难于降解,这是苯胺难于降解的根本原因.提出了在电解苯胺溶液过程中增加物理过滤步骤的新工艺.该工艺不仅能够有效地降解苯胺,化学需氧量(CODCr)去除率达到82%,且提高降解速度,降低能耗.     

纤毛虫摄食对浮游植物光合色素降解规律的初步研究

在实验室培养条件下,运用基于HPLC(高效液相色谱)的色素分析技术,以叶绿素a和主要类胡萝卜素的降解产物为指示,研究了海洋纤毛虫摄食微藻过程中对光合色素降解的影响以及降解规律.研究发现了对纤毛虫摄食活动有潜在指示意义的特征指示色素Pheophoribide a2.纤毛虫与桡足类对浮游植物的摄食过程对被摄食者色素降解影响规律不同.纤毛虫摄食过程对叶绿素a的降解效率显著低于桡足类摄食过程,且不存在对类胡萝卜素的降解偏好性.     

纤毛虫摄食对浮游植物光合色素降解规律的初步研究

在实验室培养条件下,运用基于HPLC（高效液相色谱）的色素分析技术,以叶绿素a和主要类胡萝卜素的降解产物为指示,研究了海洋纤毛虫摄食微藻过程中对光合色素降解的影响以及降解规律.研究发现了对纤毛虫摄食活动有潜在指示意义的特征指示色素Pheophoribide a2.纤毛虫与桡足类对浮游植物的摄食过程对被摄食者色素降解影响规律不同.纤毛虫摄食过程对叶绿素a的降解效率显著低于桡足类摄食过程,且不存在对类胡萝卜素的降解偏好性.     

蜗牛肠道细菌及其纤维素酶性质

为了探寻功能微生物,用几种不同培养基分离蜗牛肠道可培养细菌并筛选纤维素降解细菌,研究了纤维素酶学性质.结果表明,LB培养基培养蜗牛肠道细菌时菌落种类和数量最多,达3.3×104CFU/m L.刚果红染色显示,7种优势细菌全部具有产酶能力;菌S6粗酶液的内切葡聚糖酶(Cx)和滤纸酶(FPase)活性最高,分别为5.96和2.84 U/m L.对Cx酶学性质初步研究表明:该酶最适反应温度为35℃,在55~75℃时有较高的热稳定性;最适p H为6.0,在p H 3.0~8.0均有酶活力,p H 8.0相对酶活仍为60%;Mg~(2+)、Na~+、K~+和Ca~(2+)对酶反应具有促进作用,Zn~(2+)、Cu~(2+)和Mn~(2+)为酶反应的抑制剂.研究蜗牛肠道细菌的组成,从中分离高产纤维素酶菌株,为纤维素生物降解转化成可再生能源寻找新的思路.     

我国纤维素酶的开发现状及在食品工业中的应用前景

纤维素是自然界含量最丰富的碳水化合物,是一类可再生的重要生物资源,利用纤维素酶将其降解成各类小分子物质,成为能直接利用的碳源和能源,具有积极的深远意义.食品工业是纤维素酶应用最广泛的领域之一.使可利用膳食纤维含量提高,使之成为食品生产的功能性原料,用于功能性食品的生产.