手機掃碼訪問本站
微信咨詢
纖維素酶是一種復合酶，主要由葡聚糖內切酶、葡聚糖外切酶和β-葡萄糖苷酶等組成，具有很高的木聚糖酶活力。生產纖維素酶的方法主要有兩種：一種是篩選優良菌株，生產多纖維素酶復合體；另一種是用基因工程技術構建含纖維素酶基因的克隆菌株，表達具有較高酶活力的纖維素酶。而用篩選菌株的方法生產纖維素酶代表性菌體有木霉、青霉和曲霉等，里氏木霉是產纖維素酶的優良菌株。
纖維素酶的生產方法包括固體發酵和液體發酵2種方法，生產原料有麩皮、秸稈粉、廢紙、玉米粉和無機鹽等。在纖維素酶的作用下，纖維素可以分解成容易被進一步發酵為乙酸、乳酸和乙醇等的小分子纖維素、纖維寡糖、纖維二糖和葡萄糖。
纖維素酶是一類能夠將纖維素降解為葡萄糖的多組分酶系的總稱，它們協同作用，分解纖維素產生寡糖和纖維二糖，最終水解為葡萄糖。
一般將纖維素酶分為三類：
(1)葡聚糖內切酶，這類酶作用于纖維素分子內部的非結晶區，隨機水解β-1，4-糖苷鍵，將長鏈纖維分子切斷，產生大量非還原性末端的小分子纖維素；
(2)葡聚糖外切酶，這類酶作用于纖維素線狀分子末端，水解β-1，4-糖苷鍵，每次切下一個纖維二糖分子，故又稱纖維二糖水解酶；
(3)β-葡萄糖苷酶，大分子首先在EC酶和CBH酶的作用下逐步降解成纖維素二糖，再由BG酶水解成2個葡萄糖。
纖維素酶系可分為完全酶系和不完全酶系，其中能夠降解無定性纖維素和結晶纖維素的酶系稱為完全酶系或全值酶系，僅能降解無定性纖維素的酶系稱為不完全酶系或低值酶系，不同種類的微生物所形成的纖維素酶系之間在組分的種類和性質上均有很大差異。
纖維素酶來源廣泛，不同菌屬來源和不同發酵方式所生產的纖維素酶的酶學性質存在差異。纖維素酶合適的反應溫度為30℃～45℃，最適反應溫度為35℃～37℃。另纖維素酶具有較高的熱穩定性，一般最適溫度為40℃～65℃，溫度穩定范圍為50～70℃，但各組分酶的熱穩定性也有差異，并受到PH的影響。
許多研究人員對纖維素酶使纖維素轉化為葡萄糖的過程提出了許多不同的看法。目前一般公認的理論是，首先由葡聚糖內切酶作用于微纖維的非結晶區，使其露出許多末端供外切酶作用，纖維二糖水解酶從非還原末端依次分解，產生纖維二糖，然后，部分降解的纖維素進一步由葡聚糖內切酶和外切酶協同作用，分解生成纖維二糖、三糖等低聚糖，最后由β-葡萄糖苷酶作用分解成葡萄糖。
醬油的釀造需極強的蛋白酶活力，為使大豆蛋白酶從組織中充分裸露，又需植物崩裂酶活力(果膠酶、半纖維素酶和纖維素酶等)。
纖維素酶制劑用于固態無鹽醬油生產上，強化了原料組織結構的破裂，使蛋白裸露，便于蛋白酶對蛋白質的分解，提高了醬油的收得率，加快了發酵速度，增加了醬油中的還原糖和色度，改善了醬油的風味和質量，縮短了生產周期，效果較為明顯。
在食醋釀造過程中，將纖維素酶與糖化酶混合使用，可明顯提高原料利用率和出品率。根據河南農大報告，應用正交試驗設計研究了黑曲霉UV-11(糖化酶菌株)和黑曲霉F27(纖維素酶菌株)液體混合發酵條件，與UV-11單菌株發酵相比，糖化酶活力提高16%，CMC酶活提高266%，在以薯干粉為原料液態釀造食醋時，食醋出品率高達1kg原料產8.14～9.57kg食醋。將纖維素酶用于液態發酵釀造食醋，酒精產量、食醋產量和主料出品率都得到明顯提高。
日本、丹麥、美國、巴西、印度及俄羅斯等有許多關于纖維素酶應用于酒精生產的報道，應用較好的丹麥等國原料出酒率可提高1%～3%，以黑麥為原料可達5%。加入纖維素酶后，纖維素首先被纖維素酶分解為纖維二糖，然后由β-葡糖苷酶將纖維二糖分解為葡萄糖，葡萄糖由酵母發酵生成乙醇；葡萄糖對β-葡糖苷酶有阻礙作用，纖維二糖對纖維素酶有阻礙作用，但隨著發酵的進行，葡萄糖不斷為酵母所利用，這些阻礙作用就會被解除，纖維素在纖維素酶作用下不斷生成葡萄糖，為酵母作用生成酒精。
原料薯干中的纖維成分，由于受淀粉、果膠質、蛋白質等的影響，同樣對水解具有抗力，不易直接為纖維素酶作用，也必須作相應的預處理。酒精生產過程中原料的狀態及變化，在很大程度上滿足了這種預處理需求，就成了纖維素酶能否有效地應用于酒精生產的關鍵，預處理過程主要包括粉碎和蒸煮等。
在進行酒精發酵時添加纖維素酶可顯著提高酒精和白酒的出酒率和原料的利用率、降低醪液的粘度、縮短發酵時間，若使用野生植物的淀粉作為發酵工業原料，添加纖維素酶對原料利用率的提高更明顯。
在啤酒生產過程中，使用纖維素酶后，可同時將淀粉和纖維素轉化為糖，再經酵母分解全部轉化為酒精，使出酒率提高3%～5%，淀粉和纖維利用率高達90%。用于啤酒工業的發芽生產中可增加麥粒溶解性，加快發芽，減少糖化液中β-葡萄糖含量，改善過濾性能。另外，啤酒糟對環境的污染日益加劇，處理成本費高。目前，大多作低價飼料和肥料直接出售，銷量有限。因其含水量高，不能久存，易霉爛，從而造成資源浪費。利用纖維素酶水解啤酒糟，將酶解液和殘渣分別進行有效利用，可大大提高啤酒糟的經濟效益和環境效益。
研究發現在小麥淀粉生產味精中加入纖維素酶，谷朊粉純蛋白收率由9.70%升到10.16%，淀粉蛋白卻由1.75%降到了1.67%，戊聚糖的固含量略有下降，總量大大降低(降幅達21.34%)。另外，由于纖維素酶的作用，淀粉液化時普遍反映容易且蛋白絮凝較好，糖水過濾速度提高20%，所得糖液透光提高35%。纖維素酶在小麥淀粉生產味精使用可提高味精的產量和縮短生產時間。
大多數果蔬材料中不同程度地含有纖維素，在果蔬加工過程中采用纖維素酶作適當處理，可以使植物組織軟化，改善口感，簡化工藝。利用纖維素酶對纖維素類物質的降解，可促進果汁的提取與澄清，能提高可溶性固形物的含量，并可將果皮渣綜合利用。目前已成功地將柑橘皮渣酶解制取全果飲料，其中的粗纖維有50%降解為短鏈低聚糖，全果飲料中的膳食纖維，具有一定的保健醫療價值。
纖維素酶用于處理大豆，可促使其脫皮，同時，由于它能使胞壁破壞，使包含其中的蛋白質和油脂完全分離，增加了從大豆和豆餅中提取優質水溶性蛋白質和油脂的收得率，既降低了成本，縮短了時間，又提高了產品質量。在方便面中的應用，用酶制劑(葡萄糖氧化酶、半纖維素酶、纖維素酶、脂肪酶)與面粉預混合，從酥脆性、彈性、筋力、爽滑度、耐泡性來評分，可一定程度改善方便面的泡吃效果。
速溶茶飲用方便，要求其速溶后無不溶渣，生產上常用熱水浸提法提取茶葉中的有效成分。若用纖維素酶低溫抽提，既可提高收得率，又能保持茶葉原有的色香味。若將沸水浸泡和酶法結合，既可縮短抽提時間，又可提高水溶性較差的茶單寧、咖啡因等的抽提率。
日本有專利報道，用纖維素酶處理豆腐渣后接入乳酸菌進行發酵，可制得高營養、高品味的發酵飲料。將纖維素酶應用于果蔬榨汁、花粉飲料中，可提高汁液的提取率和促進汁液澄清，使汁液透明，不沉淀，提高可溶性固體物的含量，并可將果皮渣綜合利用。目前，有報道已成功地將柑桔皮渣酶解制取全果飲料，其中的粗纖維有50%降解為短鏈低聚糖，這種膳食纖維，具有一定的保健價值。