纤维素酶的应用进展

纤维素是地球上最丰富的可再生有机资源，其生物降解完全是微生物--细菌和真菌完成的。

1、真菌：分泌胞外游离的纤维素酶，以水解酶机制和氧化酶机制降解纤维素。

2、细菌纤维素酶则是以形成多酶复合体结构而起作用，能更加彻底有效地降解天然纤维素。

纤维素完全降解需要三类酶的协同作用：内切葡聚糖酶、外切葡聚糖纤维二糖水解酶、B-葡萄糖苷酶。

目前、纤维素酶的研究热点有：

1、以纤维素为添加剂 生产可完全降解的塑料。存在的问题是高产完整活性的工程菌的获得存在困难，对纤维素酶基因克隆酵母分泌表达系统是目前研究的热点。

2、中药活性成分的提取。植物药有效成分往往被包在细胞壁以内，用纤维素酶可以破坏细胞壁的纤维素，提高有效成分的提取率。

3、纤维素酶的作用机制。

根据酶的作用方式纤维素酶分为C1酶、CＸ酶和纤维二糖酶等类型。C1酶主要作用于天然纤维素，使之转变为非结晶的纤维素。CＸ酶又分为CＸ1酶和CＸ2酶两种。CＸ1酶是一种内断型纤维素酶，它从水合非结晶纤维素分子内部作用于β-（1，4)糖苷键，生成纤维糊精与纤维二糖。CＸ2酶是一种外断型纤维素酶，它从水合性纤维素分子的非还原端作用于β-（1，4)糖背键，逐步切断β-(1，4)糖节键生成葡萄糖。纤维二糖酶则作用于纤维二糖，生成葡萄糖(何明清，1994)。

在动物饲料中添加纤维素酶的作用机制在于:

1)它可打破植物细胞壁使胞内原生质暴露出来，由内源酶进一步降解，所以除了细胞壁被降解供能外，还提高了胞内物质的消化率，从而有效地提高了饲料的有效能值。可补充草食动物内源酶的不足。在草食动物胃中虽有一定量的能分解纤维素的微生物存在，可以分解一定量的纤维素，但产生的纤维素酶量有限，而添加纤维素酶制剂可明显提高草食动物对粗纤维的消化利用率。另外，对单胃动物而言，纤维素酶可改善消化道环境，便酸度增加，以激活胃蛋白酶。

2)消除抗营养因子。果胶、半纤维素、葡聚糖和戊聚精部分溶解在水中产生粘性，增加了动物胃肠道内容物的粘度，对内源酶而言是一个物理障碍，导致饲料消化吸收利用率降低，同时粘稠的消化道内容物容易引起有害微生物的滋生，增加胃肠疾病的发生率。而添加纤维素酶可减低粘稠度，促进内源酶的扩散，增强养分的消化吸收，增大肠道内容物的流动性，有效降低有害微生物附着滋生的可能性。

3)饲用纤维素酶之所以具有提高畜禽体增重、降低料肉比的功效，还因为纤维素酶制剂本身是一种由蛋白酶、淀粉酶、果胶酶和纤维素酶等组成的多酶复合物。在这种多酶复合体系中一种酶的产物可以成为另一种酶的底物，从而使消化道内的消化作用得以顺利进行。也就是说纤维素酶除直接降解纤维素，促进其分解为易被动物所消化吸收的低分子化合物外，还和其他酶共同作用提高畜禽对饲料营养物质的分解和消化。

引纤维素酶还具有维持小肠绒毛形态完整、促进营养物质吸收的功能。

4、纤维素酶在养殖业中的应用

4.1纤维素酶在反刍动物中的应用在瘤胃微生物区系结构正常的情况下，添加纤维素酶能以几倍的效率提高粗纤维和其他营养物质的酵解强度，提高消化吸收水平。在瘤胃发生病理变化即微生物区系失去平衡进入腐解过程时，高活性纤维素酶能迅速调整微生物区系结构，恢复平衡关系和正常酵解、吸收、合成过程。