cellulase

定義：水解纖維素中β-1,4-糖苷鍵的酶。

學(xué)科：微生物學(xué)_微生物生理生化

相關(guān)名詞：生物質(zhì) 纖維素 葡萄糖

圖片來源：視覺中國

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纖維素來源廣泛，是一種重要的可再生資源，利用好這一豐富的可再生生物資源可能解決當(dāng)今地球上面臨的環(huán)境、能源和食品等多方面的危機(jī)。纖維素酶對(duì)于纖維素資源的利用具有重要意義，使用纖維素酶降解是目前利用纖維素資源的研究熱點(diǎn)。

纖維素酶廣泛存在于植物、動(dòng)物和微生物中，但目前被應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中的酶仍主要來源于微生物，包括真菌和細(xì)菌。纖維素酶是一種包含多種水解酶的酶系，主要包括如下三種作用各異的酶組分：

1.內(nèi)切葡萄糖苷酶：能隨機(jī)水解β-1,4糖苷鍵，將長(zhǎng)鏈的纖維素分子截?cái)?，主要產(chǎn)物為纖維寡糖和纖維二糖。

2.外切葡萄糖苷酶：在纖維素降解中起主要作用，作用于纖維素分子末端，水解β-1,4糖苷鍵，每次切下一個(gè)纖維二糖單位，又稱為纖維二糖水解酶。

3.β-葡萄糖苷酶：主要將纖維二糖繼續(xù)水解為葡萄糖。

纖維素酶在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的利用價(jià)值。在食品工業(yè)中，纖維素酶降解植物細(xì)胞壁中的纖維素，在果蔬加工、食品發(fā)酵等方面具有顯著的應(yīng)用價(jià)值；在飼料工業(yè)中，添加纖維素酶可以提高青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；在醫(yī)藥領(lǐng)域，通過纖維素酶降解中草藥植物的細(xì)胞壁，可以更有效地提取其活性成分；在能源領(lǐng)域，纖維素酶作用于生物質(zhì)可產(chǎn)出再生氫和生物乙醇，替代化石能源改善環(huán)境。

在不同的行業(yè)中尋找更環(huán)保的能源以及更環(huán)保的技術(shù)，重新激發(fā)了人們對(duì)纖維素酶的興趣。然而，酶的成本被認(rèn)為是其廣泛商業(yè)化的主要障礙。與傳統(tǒng)的化學(xué)技術(shù)相比，微生物生產(chǎn)酶具有巨大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^既定的發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)。纖維素酶產(chǎn)量取決于多種因素，如培養(yǎng)基成分、接種量、pH值、溫度、誘導(dǎo)劑和通氣量等。

纖維素酶生產(chǎn)的未來挑戰(zhàn)包括纖維素預(yù)處理技術(shù)，具有高效益的纖維素酶生產(chǎn)工藝，以及提高酶性能、工藝耐受性和熱穩(wěn)定性的生物開發(fā)策略。

（延伸閱讀作者：東北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 原野博士）

責(zé)任編輯：張鵬輝