文档介绍：纤维素酶概述
纤维素酶的简介
01
纤维素酶的应用
02
纤维素酶的制备工艺
03
展望
04
01
纤维素酶介绍
纤维素酶: 指由生物产生一个多组分混合蛋白质, 在合适条件下, 能使不溶性纤维素材料水解成可溶性糖生物催化剂总称。
纤维素酶结构
两个含有独立活性结构域: 含有催化功效结构域(Catalytic domain, CD), 含有结合纤维素功效结构域(Cellulose binding domain, CBD), 二者之间由一段高度糖基化linker相连。整个分子呈楔形。
纤维素酶起源及分类
根据纤维素降解微生物和纤维素酶系之间关系, 可将纤维素酶系分为三类:
一是对天然纤维素降解能力比较弱, 但可大量合成份泌到胞外纤维素降解酶系, 酶组分是游离, 如常见木霉、青霉纤维素酶系;
二是对天然纤维素降解能力强, 但分泌到胞外纤维素酶系活力较低, 如担子菌类等;
三是对天然纤维素分解能力强, 但基础无纤维素酶分泌到胞外, 如厌氧细菌纤维素酶系。
起源:
真菌(mainly):
木霉属、曲霉属和青霉属, 如绿色木霉菌,康宁木霉菌,黑曲霉, 绳状青霉、变幻青霉等.
细菌:
好氧菌: 如纤维单胞菌属、纤维弧菌属、噬胞菌属
厌氧菌: 厌氧性芽孢梭菌属、产琥珀酸拟杆菌、牛黄瘤胃球菌、白色瘤胃球菌、溶纤维丁酸弧菌等
超古菌: 猛烈火球菌等.
放线菌:
好氧放线菌: 生二素链霉菌
高温单孢菌属:弯曲高温单孢菌及假诺卡氏菌属等
植物、动物及原生动物:
蜗牛,蟑螂等.
纤维素酶对纤维素作用机理
纤维素酶水解纤维素是β-1,4 -内切葡聚糖(纤维二糖水解)酶(EG,Endo-β -Glucanase),β-1,4-外切葡聚糖(纤维二糖水解)酶(CBH ,Cellobiohydrolase)和 β-葡萄糖苷酶(BG,β -Glucosidase)协同作用下进行。首先,EG 酶随机水解切断无定型区纤维素分子链 ,使结晶纤维素出现更多纤维素分子基端, 为CBH酶水解纤维素发明条件, CBH酶水解产物纤维二糖则由BG酶水解成葡萄糖, 所以纤维素酶水解纤维素过程能够简单表示为:EG CBH BG。
现在研究表明,EG 酶实际上最少包含 EGⅠ、EGⅡ、EG Ⅲ和EGV四种 , CBH最少包含CBHⅠ和CBHⅡ两种。
02
纤维素酶应用
在食品行业应用
纤维素酶在食品工业上应用更为广泛。如用于豆腐生产中, 能提升出品率 10%; 用于制备速溶茶, 可有效提升速溶茶提取率; 用于果蔬榨汁, 能大大提升出汁率; 用于大豆提取, 可提升优质蛋白得率, 还可回收豆渣中蛋白和油脂; 用于淀粉制造, 能缩短制造时间, 提升淀粉出品率; 用于烟草生产, 改善烟草品质; 用于酒酿造, 提升出酒率 3%～5%; 用于酱油发酵, 能提升酱油得率, 改善酱油风味和品质等
在造纸行业应用
一、纤维素酶法废纸脱墨
酶处理法是采取酶进攻油墨或纤维表面, 纤维素酶则改变纤维表面或油墨离子周围连接键, 从而使油墨分离, 经洗涤或浮选法脱除。
优点: 降低能耗、减轻环境污染、脱墨率高
二、纤维素酶法处理改善纸浆性能
酶处理改善纸浆性能包含降低机械浆磨浆能耗、提升化学浆打浆性能和改善纸浆纤维性质。酶处理还可改善磨浆性能, 纸浆在磨浆之前, 用纤维素酶进行预处理, 能够改善磨浆效果和滤水性能。
三、纤维素酶法处理改善纤维成纸性能
纤维素酶处理硫酸盐浆能够提升成纸抗张指数; 纤维素酶还能够提升薄页纸柔软性; 纤维素酶处理纸浆, 还可改善纤维压缩性, 使纸页微孔性下降、密度提升、透明度提升。
在造纸行业应用
四、抑制导管脱落
纤维素酶能够提升阔叶木导管柔韧性 , 酶法处理能够使导管脱落程度降低 ,同时, 纸浆滤水性、平滑度和抗张强度都得到了提升。纤维素酶抑制导管脱落是因为减缓了前期结晶态纤维聚集原因。
五、纤维素酶法预处理硫酸盐浆
纤维素酶法进行预处理能够降低纸浆硬度; 或在相同硬度下, 降低化学药品用量和能源消耗。一项研究表明, 常规硫酸盐蒸煮在加入药液以前采取粗纤维素酶片真空预浸渍木片 45% , 能够降低所得浆卡伯值。