《综合讲解纤维素酶》PPT课件

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1、地球每年陆生植物可产纤维素约5×1011吨(5000亿吨),我国每年秸秆6-7亿吨合成速率相当于全人类每人每天70千克是地球上最丰富的再生资源,约占地球生物总量的60%。80％纤维素未被开发利用纤维素的利用前景诱人，但难度不小。纤维素生物质纤维素的显微结构纤维素酶组成成份及其特征纤维素酶是生物炼制中的一种重要关键酶。是水解纤维素β-1，4-葡萄糖苷键，使纤维素变成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称，它不是单一酶，而是起协同作用的多组分酶系。酸性纤维素酶是一种具有3—10个或更多个组分构成的多组分酶。依其作用可分为:β-1，4-内切葡聚糖酶（Endo-β-Glu

2、canase，简称EG,Cx）,主要作用于无定形纤维素,水解产生纤维糊精,纤维寡糖.β-1,4-外切葡聚糖（纤维二糖水解）酶（Cellobiohydrolase，CBH,C1）,主要作用于结晶纤维素,产生纤维二糖.β-葡萄糖苷酶（β-Glucosidase，βG）,水解纤维二糖为葡萄糖。纤维素酶分子是由球状的催化结构域（Catalyticdomains,CD）通过一个富含脯氨酸或羟基氨基酸的连接桥（Linker）和纤维素结合结构域（Cellulosebindingdomains,CBD）三部分组成。连接桥的作用可能是保持CD和CBD之间的距离。纤维素酶对纤

3、维素的作用机理天然纤维素酶解过程可分三个阶段：首先是纤维素对纤维素酶的可及性其次是纤维素酶的被吸附与扩散过程最后是由EG、CBH和βG自组织复合体协同作用降解纤维素的结晶区，同时由EG、CBH和βG随机作用纤维素的无定形区。理论一理论二外切酶C1酶作用于不溶性的固体表面,疏松纤维素结晶结构并起水化作用，使形成结晶结构的纤维素链开裂，长链分子的末端部分游离，从而使纤维素链易于水化。内切酶Cx酶随机水解非结晶纤维素、可溶性纤维素衍生物和纤维寡糖、纤维糊精，β-葡萄糖苷酶将纤维二糖和纤维三糖水解成葡萄糖。结晶纤维素C1无定形纤维素纤维二糖βG葡萄糖Cx应用纺织棉

4、布后整理、生物抛光饲料工业饲料酶、秸秆青贮啤酒工业食品及发酵工业果汁加工、功能性成分提取中草药成分提取酒精发酵玉米酒精红薯酒精秸秆酒精纤维素酶水洗牛仔裤秸秆酒精流程影响纤维乙醇产业化的主要因素（1）木质纤维素预处理技术有待进一步优化和提高。由于天然纤维素原料的结构复杂的特性，使得其纤维素、半纤维素和木质素三者不能有效分离；另外伴随产生一些中间副产物，实验表明，这些物质抑制酵母的生长和代谢，最终影响乙醇产率。（2）缺乏高效的纤维酶菌株，现有的纤维素酶制剂水解效果较低，使得酶解糖化经济成本较高，当前生产一吨纤维乙醇需要酶制剂成本在2200～2600元。（3）缺

5、乏能够同时高效利用戊糖和己糖的发酵菌株。在木质纤维水解中，其中有相当比重的木糖（葡萄糖/木糖约为2：1）。因此，戊糖的利用是影响纤维乙醇综合成本的关键一项。产纤维素酶的主要微生物纤维素酶的来源非常广泛，昆虫、软体动物、原生动物、细菌、放线菌和真菌等都能产生纤维素酶。其中微生物主要的有：霉菌类：康氏木霉(Trichodermakoningii)绿色木霉（Trichodermaviride)里氏木霉（Trichodermareesei）腐殖菌（Humicolainsolens）黑曲霉(Aspergillusniger)斜卧青霉(Penicilliumdecum

6、bens)、解纤维顶孢霉(Acremoniumcellulolyticus)等。产纤维素酶细菌有粪肥纤维单胞菌(Cellulomonasfimi)，高温单胞菌属,高温单胞菌(Thermomonospora.fusca)梭菌属,如丁酸梭菌(Clostridiumbutyricum)芽孢杆菌(Bacillussp.)等。尤其是一些厌氧菌，如梭状芽孢杆菌(C.thermocellum)和拟杆菌(B.cellulosolvens)，分泌的纤维素酶具有很高的比活力，但是它们不能产生高酶效价。此外栖息于草食动物的消化道、特别是反刍动物的瘤胃中的厌氧性细菌,可产生纤维素

7、酶,对纤维素进行分解，如产琥珀酸拟杆菌、牛黄瘤胃球菌、白色瘤胃球菌、溶纤维丁酸弧菌等。不同来源微生物纤维素酶的性质比较酶源最适pH最适温度酶组分绿色木霉里氏木霉康氏木霉4.5-5.0(4.8)50-60℃EG,CBH,βG黑曲霉4.850℃EG,βG少量CBH腐殖菌7.0（耐碱性）50-55℃EG,βG少量CBH嗜碱芽孢杆菌9.540-45℃EG纤维素分解菌的筛选方法纤维素刚果红培养基法：纤维素能同刚果红染料形成红色，而纤维素酶的水解产物纤维糊精、纤维二糖和葡萄糖不能同刚果红染料形成红色沉淀，为浅黄色，所以在纤维素刚果红培养基上，凡能形成浅黄色水解圈的菌落

8、即是能产纤维素酶的菌株，还可以根据水解圈的大小（产酶能力强水解圈大