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纤维素酶的研究过程和其水解机制

文章来源:夏盛集团发布时间:2016-12-23浏览量:


 纤维素酶对大家来说已经不陌生,现在已经广泛应用在工业生产过程中,纤维素酶在植物提取和饲料中的功能是其他产品所无法替代的。然而纤维素酶在其发展过程中经历了漫长的过程,随着越来越多的生物学家对其进行研究,纤维素酶的水解过程才逐渐被人们掌握。下面详细介绍纤维素酶的研究过程和其水解机制。

1 纤维素酶的研究过程
在自然界中,绝大多数的纤维素是由微生物通过分泌纤维素酶来进行降解的。早在l850年,Mifscherlich己经观察到微生物分解纤维 素现象。但纤维素酶的研究则是从1906年Seilliere在蜗牛消化液中发现了分解天然纤维素的酶,以后才逐渐开始的。1912年 Pringsheim从耐热性纤维素细菌中分离出纤维素酶。1933年Grassman分辨出了一种真菌纤维素酶的两个组分。1954年,美国陆军 Natick实验室开始研究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,并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。
50年代,纤维素酶工作转向纤维素酶本身的性质、作用方式、培养条件、测定方法等研究。l958年,美国华盛顿大学Fry等人用酶水解非淀粉 多糖,从那时起,纤维素酶的研究在世界许多国家迅速推广,特别在产纤维素酶的微生物选育、培养条件、纤维素酶的性质、纤维素酶的分离、提纯和协同作用方面 的研究进展较快。60~70年代,Nisizawahe Woo等人对绿色木霉和黑曲霉的纤维素酶做了大量的研究,将纤维素酶分成不同组分,并进行了鉴定。70~80年代开始利用诱变等育种手段对产纤维素酶的微 生物进行了改造,提高其产酶活性。80年代以后,人们开始利用遗传工程从分子生物学水平对纤维素酶生产菌株进行诱变育种,并对纤维素酶蛋白质的氨基酸序列 及其分离纯化等方面进行了深入细致的研究。目前,对纤维素的酶法转化研究最多的是美国、丹麦、俄罗斯、日本和芬兰,并且获得了一些优良的纤维素酶生产菌, 并以纤维素制糖为主要目标,分别建立了中试工厂。
2 纤维素酶的水解机制
关于纤维素酶水解的机制至今仍无完全统一的认识,目前普遍接受的理论主要为协同理论。该理论认为,纤维素的酶水解过程是由C1酶、Cx酶、 β-葡萄糖苷酶系统作用的结果,水解过程为:先是Cx酶作用于纤维素分子非结晶区内部的β-1, 4糖苷键,形成短链的β-寡聚糖;C1酶作用于β-寡聚糖分子的非还原末端,以二糖为单位进行切割产生纤维二糖;接着,部分降解的纤维素进一步由C1酶和 Cx酶协同作用,分解生成纤维二糖、纤维三糖等低聚糖;最后由β-葡萄糖苷酶作用分解为葡萄糖。纤维二糖对CBH和EG有强烈抑制作用,β-葡萄糖苷酶 BG将纤维二糖和纤维三糖水解为葡萄糖,从反应混合物中除去抑制。

 

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