9012-54-8 / 纖維素酶的種類與功能

纖維素酶是一種重要的酶產品，是一種復合酶，主要由外切β-葡聚糖酶、內切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等組成，還有很高活力的木聚糖酶活力。

纖維素酶的概述

纖維素酶是酶的一種，在分解纖維素時起生物催化作用。

纖維素酶廣泛存在于自然界的生物體中。細菌、真菌、動物體內等都能產生纖維素酶。一般用于生產的纖維素酶來自于真菌，比較典型的有木酶屬(Trichoderma)、曲霉屬（Aspergillus）和青霉屬(Penicillium）。

產生纖維素酶的菌種容易退化，導致產酶能力降低。

纖維素酶在食品行業和環境行業均有廣泛應用。在進行酒精發酵時，纖維素酶的添加可以增加原料的利用率，并對酒質有所提升。

由于纖維素酶難以提純，實際應用時一般還含有半纖維素酶和其他相關的酶，如淀粉酶（amylase）、蛋白酶（Protease）等。

纖維素酶種類繁多，來源很廣。不同來源的纖維素酶其結構和功能相差很大。由于真菌纖維素酶產量高、活性大，故在畜牧業和飼料工業中應用的纖維素酶主要是真菌纖維素酶。

纖維素酶的種類

1、纖維素酶的組成與功能

纖維素酶根據其催化反應功能的不同可分為內切葡聚糖酶（1,4-β-D-glucan glucanohydrolase或endo-1,4-β-D-glucanase，EC3.2.1.4），來自真菌的簡稱EG,來自細菌的簡稱Cen、外切葡聚糖酶（1,4-β-D-glucan cellobilhydrolase或exo-1,4-β-D-glucannase，EC.3.2.1.91），來自真菌的簡稱CBH,來自細菌的簡稱Cex) 和β-葡聚糖苷酶（β-1,4- glucosidase，EC.3.2.1.21）簡稱BG。內切葡聚糖酶隨機切割纖維素多糖鏈內部的無定型區,產生不同長度的寡糖和新鏈的末端。外切葡聚糖酶作用于這些還原性和非還原性的纖維素多糖鏈的末端,釋放葡萄糖或纖維二糖。β-葡萄糖苷酶水解纖維二糖產生兩分子的葡萄糖。真菌纖維素酶產量高、活性大，在畜牧業和飼料工作中主要應用真菌來源的纖維素酶。

2、纖維素酶降解纖維素的機理研究

纖維素酶反應和一般酶反應不一樣，其最主要的區別在于纖維素酶是多組分酶系，且底物結構極其復雜。由于底物的水不溶性，纖維素酶的吸附作用代替了酶與底物形成的ES復合物過程。纖維素酶先特異性地吸附在底物纖維素上，然后在幾種組分的協同作用下將纖維素分解成葡萄糖。

1950年，Reese等提出了C1-Cx假說，該假說認為必須以不同的酶協同作用，才能將纖維素徹底的水解為葡萄糖。協同作用一般認為是內切葡聚糖酶(C1酶)首先進攻纖維素的非結晶區，形成Cx所需的新的游離末端，然后由CX酶從多糖鏈的還原端或非還原端切下纖維二糖單位，最后由β-葡聚糖苷酶將纖維二糖水解成二個葡萄糖。不過，纖維素酶的協同作用順序不是絕對的，隨后的研究中發現，C1-Cx和β-葡聚糖苷酶必須同時存在才能水解天然纖維素。若先用C1酶作用結晶纖維素，然后除掉C1酶，再加入Cx酶，如此順序作用卻不能將結晶纖維素水解。