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纤维素酶的生产工艺及分离提纯

姓名：朱帅帅 学号：201404015024 四院三连 通信工程

摘要：

纤维素酶是一种重要的酶产品，是一种复合酶，主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成，还有很高活力的木聚糖酶。由于纤维素酶在饲料、酒精、纺织和食品等领域具有巨大的市场潜力，已被国内外业内人士看好，将是继糖化酶、淀粉酶和蛋白酶之后的第四大工业酶种，甚至在中国完全有可能成为第一大酶种，因此纤维素酶是酶制剂工业中的一个新的增长点。是可以将纤维素分解成寡糖或单糖的蛋白质。

关键词：发酵法；盐析法；凝胶过滤；离子交换层析；电泳 Abstract：

Cellulase is an important enzyme products, a complex enzyme, mainly by the exo-β-glucanase, endo-β-glucanase and β-glucosidase and other components, there are very high energy Xylanase. Because cellulase has great market potential in the fields of feed, alcohol, textile and food, it has been regarded as the fourth largest industrial enzyme after saccharifying enzyme, amylase and protease, even in China it is entirely possible to become the largest enzyme species, so the enzyme enzyme industry is a new growth point. Is a protein that can decompose cellulose into oligosaccharides or monosaccharides.

Keywords: Fermentation, Salting out, Gel filtration, Ion exchange chromatography, Electrophoresis.

一、纤维素酶的概述

纤维素酶是一种对纤维素大分子的水解具有特殊催化作用的活性蛋白质，它是一组酶的总称，不是单成分酶，而是由多个酶起协同作用的多酶体系。其外观为灰白色的无定形粉末或液体，最适作用温度为40℃~55℃，反应最适PH值为4.0~6.0，在40℃~70℃以下稳定存在，溶于水，几乎不溶于乙醇、乙醚和氯仿等有机溶剂。该酶催化效率高，比一般酶高106~107倍。

自1906年Seillere在蜗牛的消化液中发现纤维素酶至今已有一百余年了，现在纤维素酶已被广泛应用于食品、酿酒、饲料加工、纺织、洗衣、农业等多个领域[1]。食品方面，纤维素酶被应用于果实和蔬菜加工、油料作物加工、茶叶加工、酒精生产、啤酒生产、食醋酿造、酱油酿造等生产工艺。在饲料工业中，纤维素酶用来制备低纤维饲料、饲料酶制剂、水解植物纤维生产饲料酵母。在纺织工业中，纤维素酶被用于纤维改性，真丝脱胶，染整的退浆、精炼、整理加工等方面。纤维素酶还被用于解决“白色污染”问题。纤维素酶用于造纸工业，利用外切纤维素酶只从末端切断纤维素的作用原理，可以提高纸张的光洁度。[2]

纤维素酶在自然界分布极为广泛，昆虫、软体动物、高等植物、细菌、放线菌和真菌都能产生纤维素酶[3]。反刍动物的瘤胃以及猪大肠也有分解纤维素的细菌存在。纤维素酶的来源主要有三方面：植物、动物和微生物。纤维素酶虽然在植物中广泛存在，且在植物发育的某些阶段发挥着水解细胞壁的作用，如果实成熟、蒂柄脱落等，但

从植物中提取纤维素酶比较困难，且含量不高。很多食木性的动物及食草动物之所以可以以植物为食物来源，主要是因为其体内存在内源性的纤维素酶，但是依靠这类动物来进行工业化大规模生产也比较困难。工业化纤维素酶的生产主要采用微生物来进行。据不完全统计，20世纪60年代以来国内外共记录了产纤维素酶的菌株大约有53个属的几千个菌种。由于放线菌纤维素酶的产量极低，所以研究很少。细菌纤维素酶产量也不高，主要是葡聚糖内切酶，大多数对结晶纤维素没有降解活性，且所产生的酶是胞内酶或吸附在细胞壁上，不分泌到培养液中，增加了提取纯化的难度，所以工业上很少采用细菌作为生产菌株。目前用于生产纤维素酶的微生物较多的是丝状真菌，其中酶活力较强的菌种为木霉、曲霉、根霉和青霉，以木霉属菌种居多，较为典型的有里氏木霉、绿色木霉、康氏、木霉。 二、 纤维素酶的生产方法 1、

固体发酵法

固体发酵法以玉米、稻草等植物秸秆为主要原料生产纤维素酶。该法投资少，工艺简单，产品价格低廉。然而固体发酵法存在着根本上的缺陷——不可能像液体发酵那样随着规模的扩大，大幅度降低成本。以秸秆为原料的固体发酵法生产的纤维素酶很难提取和精制。目前生产厂家只能采用直接干燥、粉碎来得到固体酶制剂，或用水浸泡后压滤得到液体酶制剂，产品外观粗糙，质量不稳定，杂质含量高；劳动强度大、生产效率低；易污染杂菌。国内外对木霉纤维素酶的研究较多，但木霉一方面毒性大，使之应用受到限制；另一方面普遍存