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纖維素酶 飼料添加劑 白色粉狀
纖維素酶 飼料添加劑 白色粉狀
【中文名稱(chēng)】:纖維素酶
【中文同義詞:纖維素酶;酸性果膠酶;纖維素復(fù)合酶;纖維素酶3S;纖維素酶(粉末);纖維素酶(液體);ULASE試劑液;纖維素酶(+4℃);纖維素酶 100G;纖維素酶(綠色木霉)
【英文名稱(chēng)】:CELLULASE
【英文同義詞】:ACLA;Cel7A;800NSK;ACE 70;AE 202;3.2.1.4;Celluase;AUS 0301;MEICELASE;CELLULASE
【CAS號(hào)】:9012-54-8
【分子式】:NULL
【分子量】:0
【類(lèi)別】：化工·日化
【級(jí)別】：工業(yè)級(jí)
【含量】：10W
【包裝】:
【外觀性狀】：白色粉狀
【天然/合成】：天然
纖維素酶化學(xué)性質(zhì)
【密度】 : 1.2 g/mL at 25 °C
【儲(chǔ)存條件】 :2-8°C
【溶解度】:deionized water: soluble5.0mg/mL (Sterile; In the presence of 0.15% polyhexamethylene biguanide (PHMB).)
【形態(tài)】:powder
【顏色】:white
【水溶解性】 :Soluble in cold water.
【生物酶】
纖維素酶是催化降解纖維素水解而生成葡萄糖和低聚合度纖維的一組酶的總稱(chēng)，包括葡聚糖內(nèi)切酶、葡聚糖外切酶和纖維二糖酶3個(gè)主要組分，它不是單一種酶，而是起協(xié)同作用的多組分酶系。纖維素酶是一種灰白色粉末或液體。1906年Seilliere在蝸牛的消化液中發(fā)現(xiàn)了纖維素酶。纖維素酶可將纖維中的β-1，4-葡萄糖苷鍵水解，生成可溶性的聚合物及D-葡萄糖。根據(jù)酶的來(lái)源，其相對(duì)分子質(zhì)量zui低為5000，zui高達(dá)400000。zui適pH值為4.0～5.0。zui適溫度 40～60℃。某些金屬離子Mg2+、Cl2+及中性鹽可使本酶活化，另外一些金屬離子Ag2+、Cu2+、 Mn2+、Hg2+和染料可使本酶失活。
釀酒時(shí)添加纖維素酶能提高糖化效果和出酒率，并降低醪液的黏度。纖維素酶主要來(lái)源于黑曲霉和木霉。
【應(yīng)用】
纖維素酶現(xiàn)在已廣泛地應(yīng)用于紡織、日用化工、造紙、食品發(fā)酵、工業(yè)洗滌、煙草、石油開(kāi)采、廢水處理及飼料等各個(gè)領(lǐng)域，其應(yīng)用前景十分廣闊。天然纖維素酶存在于微生物、某些昆蟲(chóng)和植物中。植物種子萌發(fā)時(shí)，纖維素酶水解種皮纖維素，利于出苗。草食反芻動(dòng)物消化道內(nèi)的共生細(xì)菌和原生動(dòng)物能分泌纖維素酶，將纖維素水解為可被吸收的糖。利用微生物分泌的纖維素酶進(jìn)行農(nóng)副產(chǎn)品加工，可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飼料和葡萄糖。農(nóng)業(yè)上應(yīng)用綠色木霉(富含纖維素酶的一種真菌)進(jìn)行飼料發(fā)酵，可提高纖維素類(lèi)飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。纖維素酶制品是分離植物原生質(zhì)體的主要試劑之一，在植物細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)中，常用纖維素酶或蝸牛酶分解去除細(xì)胞壁，以分離獲得需要的原生質(zhì)體。大多數(shù)工業(yè)用的纖維素酶都是葡萄糖苷內(nèi)切酶，含有一個(gè)催化區(qū)和一個(gè)纖維素連接區(qū)。沒(méi)有纖維素連接區(qū)則酶對(duì)于纖維素的活性很低。有人對(duì)纖維素酶和蛋白酶進(jìn)行了對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)纖維素酶的活性與吸附的強(qiáng)弱關(guān)系更大。Trichoderma reesei的纖維二糖水解酶催化區(qū)域169位的氨基酸殘基Tyr能協(xié)助葡萄糖環(huán)轉(zhuǎn)換成更容易反應(yīng)的構(gòu)型。
【來(lái)源】
纖維素酶的來(lái)源非常廣泛，昆蟲(chóng)、軟體動(dòng)物、原生動(dòng)物、細(xì)菌、放線(xiàn)菌、真菌等都能產(chǎn)生纖維素酶。
1. 細(xì)菌:細(xì)菌產(chǎn)生纖維素酶的量較低，主要是EG，大多數(shù)對(duì)結(jié)晶纖維素沒(méi)有活性，而且所產(chǎn)生的酶是胞內(nèi)酶或吸附在細(xì)菌壁上，很少能分泌到細(xì)胞外，增加了提取純化的困難，在工業(yè)上實(shí)際很少采用。目前研究較多的是纖維素粘菌屬、生孢纖維粘菌屬和纖維桿菌屬。
2. 放線(xiàn)菌:對(duì)放線(xiàn)菌的研究很少。分枝桿菌和原放線(xiàn)菌幾乎不產(chǎn)纖維素酶或產(chǎn)量極低，產(chǎn)量稍高的主要是黑紅旋絲放線(xiàn)菌、玫瑰色放線(xiàn)菌、纖維放線(xiàn)菌和白玫瑰放線(xiàn)菌。
3. 真菌:目前用于生產(chǎn)纖維素酶的微生物大多屬于真菌，研究較多的有木霉屬、曲霉屬、根霉屬和漆斑霉菌。它們能產(chǎn)生大量的纖維素酶，其中尤以木霉屬的產(chǎn)量居多。李氏木霉和綠色木霉等是木霉屬中酶活性較高的菌種。真菌產(chǎn)生三類(lèi)纖維素酶，能分泌到菌體，一般不聚集形成多酶復(fù)合體，但相互發(fā)生強(qiáng)烈的協(xié)同作用。目前已制成制劑的有綠色木霉、黑曲霉、鐮刀霉，以及擬青霉和斜臥青霉等纖維素酶。
4. 酵母:由于纖維素酶工業(yè)化生產(chǎn)的需要，要求提高酶的產(chǎn)量、外分泌性和耐熱性。近來(lái)對(duì)纖維素酶基因克隆研究較多。雖然幾乎所有已克隆的基因都能在大腸桿菌中表達(dá)，但由于提取困難和表達(dá)水平低，目前將基因表達(dá)方面的研究轉(zhuǎn)向于真核表達(dá)系統(tǒng)，目前應(yīng)用較多的是酵母表達(dá)系統(tǒng)。酵母不產(chǎn)生毒素，用其表達(dá)纖維素酶基因，其產(chǎn)物高度糖基化，經(jīng)正確加工修飾后可直接分泌至培養(yǎng)基，表達(dá)水平高。如酵母表達(dá)的CHBⅡ、EGⅠ的產(chǎn)量可達(dá)100mg/L以上，并具有正常的生物學(xué)活性。
【種類(lèi)】
纖維素酶包括多種水解酶，是一類(lèi)復(fù)合酶類(lèi)，一般將纖維素酶分為三類(lèi)：
1. 內(nèi)切葡聚糖酶(endoglucanase)，又稱(chēng)內(nèi)-(1→4)-β-D-葡聚糖酶、內(nèi)纖維素酶或(1→4) -β-D-葡聚糖-1，4-葡聚糖水解酶(EC 3.2.1.4)，它可催化纖維素?zé)o定形區(qū)內(nèi)或微纖絲表面上(1→4)-β-D-葡聚糖鏈內(nèi)的任何位點(diǎn)。
2. 外切葡聚糖酶，又稱(chēng)外(1→4)-β-D-葡聚糖酶、外纖維素酶或(1→4)-β-D-葡聚糖纖維二糖水解酶(EC 3.2.1.91)，可從β-D-葡聚糖鏈的非還原性末端上酶解釋放纖維二糖(有時(shí)還有少量葡萄糖)。
3. β-葡糖苷酶，又稱(chēng)纖維二糖酶或β-D-葡糖苷葡糖水解酶(EC 3.2.1.21)，可水解纖維二糖和水溶性纖維糊精為葡萄糖。
許多纖維素分解菌會(huì)產(chǎn)生多種同工酶。能降解纖維素的生物主要是大量真菌、部分細(xì)菌和少數(shù)原生動(dòng)物，但其降解活力取決于纖維素的聚合和結(jié)晶度以及與半纖維素和木質(zhì)素的結(jié)合程度。結(jié)晶纖維素對(duì)纖維素酶的降解呈高度抗性，在微纖絲中的多數(shù)葡聚糖鏈?zhǔn)抢w維素酶不能進(jìn)入的，且任何被內(nèi)葡聚糖酶裂解后的氫鍵由于葡聚糖鏈的穩(wěn)定傾向而極易重新形成。結(jié)晶纖維素的降解須由內(nèi)切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶兩者的協(xié)同作用。外切葡聚糖酶因易從由內(nèi)切葡聚糖酶作用而形成的新創(chuàng)造的末端中移除纖維二糖，因而可防止糖苷鍵的重新形成。這兩種酶相互起著連貫和協(xié)調(diào)作用，但它們都受纖維二糖抑制，β-葡聚糖苷酶的作用通常是纖維素降解中的限速步驟。纖維素酶是一類(lèi)誘導(dǎo)酶，并受分解代謝產(chǎn)物的阻遏?；碧鞘抢w維素酶的優(yōu)良天然誘導(dǎo)物。阻遏物包括葡萄糖和其他易被利用的基質(zhì)。依據(jù)濃度的不同，纖維二糖既可作誘導(dǎo)物也可作阻遏物。
【纖維素酶在洗滌劑工業(yè)中的應(yīng)用】
纖維織物，特別是棉纖維織物，經(jīng)過(guò)穿用和多次洗滌之后，往往會(huì)出現(xiàn)很多微纖維的絨毛。這些絨毛同玷污在衣物上的有機(jī)、無(wú)機(jī)污漬一起纏繞成許多小球，結(jié)果使衣物表面變得灰暗，板結(jié)。為解決這一問(wèn)題，早在1970年國(guó)外中就提出了用纖維酶來(lái)消除這些微纖維的想法，但這個(gè)想法久久未能變成現(xiàn)實(shí)。直到1985年，采用腐殖根霉發(fā)酵的方法，制得了世界上*個(gè)洗滌劑用的纖維素酶，其商品命名為Cellulase。1987年又推出了一種細(xì)菌纖維素酶，并成功地用于Attack洗衣粉。從此，纖維素酶也就正式加入了洗滌劑酶的行列?，F(xiàn)在，纖維素酶在洗滌劑中的應(yīng)用還不算太普及，但一些大公司的產(chǎn)品已在采用，如美國(guó)P&G公司的一些洗衣粉中，就含有了這種纖維素酶。
纖維素酶與其他洗滌劑酶的作用機(jī)理不同，它不是直接催化污漬中的某種物質(zhì)分解，使其變?yōu)橄礈焖扇芙獾奈镔|(zhì)而達(dá)到洗凈的目的，而是由纖維素酶對(duì)織物上的微纖維作用，達(dá)到整理、翻新織物的目的。因?yàn)樘烊焕w維，特別是棉纖維，是由葡萄糖構(gòu)成的高分子物質(zhì)。分子中的糖僅以β-1，4-葡萄糖方式聯(lián)結(jié)，形成一個(gè)直線(xiàn)型的大分子。這種分子集結(jié)成束，就稱(chēng)為原纖維，很多原纖維的集結(jié)，就成為微纖維。在正常情況下，纖維是以晶體方式排列，所以它的表面光滑，柔軟，外觀光亮。但經(jīng)穿著、摩擦和反復(fù)洗滌之后，一些微纖維就會(huì)脫離其結(jié)晶區(qū)域，在纖維表面或纖維之間形成很多微纖維。這些微纖維相互纏繞成絨球后，不僅因裹入的污物使衣物變臟，而且由于光在小球上發(fā)生了散射，不論單色或彩色衣物都顯得灰暗。若要從衣物上去掉這些絨球，那么就需要選擇適當(dāng)?shù)睦w維素酶，才可很好地完成這一任務(wù)。也就是說(shuō)，必須選用符合下述條件的酶，才可在洗滌劑中應(yīng)用。
【纖維素與纖維素酶】
纖維素是一種由葡萄糖首尾相連而成的高分子化合物，是地球上含量zui豐富的多糖類(lèi)天然有機(jī)高分子化合物，棉花是自然界中纖維素含量zui高的天然產(chǎn)物，此外，木材、作物秸稈等也富含纖維素，許多商品纖維素都是由天然纖維素制得的。
纖維素是直鏈的葡萄糖聚合物，以β-1，4鍵相連結(jié)。纖維素束通常以氫鍵相連結(jié)以形成一個(gè)較大的單體。關(guān)于在這樣的單體中纖維素分子數(shù)以及它們是如何組織的，有許多不同的觀點(diǎn)。有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，一個(gè)纖維素分子中有些區(qū)域是有序結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)且非柔性(晶態(tài)纖維素)，而另一些區(qū)域則是有柔性的像琴弦一樣的“纏繞”結(jié)構(gòu)(非晶態(tài)纖維素)，當(dāng)纖維素纖維吸入水分時(shí)，它們會(huì)溶脹，溶脹作用只限于纖維的非晶態(tài)區(qū)域，晶態(tài)區(qū)域的堅(jiān)實(shí)的氫鍵網(wǎng)格使它們不發(fā)生溶脹。酶所能起作用的鍵的數(shù)量取決于纖維素的溶脹程度，為了使纖維素酶能有效地水解纖維素，通常需進(jìn)行預(yù)處理以提高纖維的溶脹性。
纖維素酶是一種復(fù)合酶，一般認(rèn)為它至少包括三種組分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，前兩種酶使纖維素分解成纖維二糖，第三種酶將纖維二糖分解成葡萄糖，正是在這三種酶的協(xié)同作用下，纖維素zui終被水解成葡萄糖，為微生物的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)，也可以為人類(lèi)所利用。
【毒性】
由黑曲霉及李氏木霉提取者，ADI不作特殊規(guī)定。由青霉(Penicillium。funicolosum)制得者，ADI未作規(guī)定(FAO/WHO，2001)。
使用*GB 2760-2002：食品發(fā)酵工藝用，5～6g/kg干物質(zhì)(指得自綠色木霉)。
【化學(xué)性質(zhì)】
灰白色無(wú)定形粉末或液體。溶于水，幾乎不溶于乙醇。對(duì)熱較穩(wěn)定，即使在100℃下保持10min，仍可保持原活性的20%。一般zui適作用溫度為50～60℃，zui適Ph值4.5～5.5。由黑曲霉及李氏木霉提取的產(chǎn)品ADI不作特殊規(guī)定，由青霉制得ADI未作規(guī)定(FAO/WHO，1994)。
【用途】
酶制劑。主要用于谷類(lèi)、豆類(lèi)等植物性食品的軟化、脫皮；淀粉、瓊脂和海藻類(lèi)食品的制造，zui大使用量5～6g/kg干物質(zhì)；釀造原料的預(yù)處理；消除果汁、葡萄酒、啤酒等中由纖維素類(lèi)所引起的混濁等；紅茶、綠茶等的速溶化等。
【用途】
纖維素酶是一種消化酶。用于治療消化不良、食欲不振。
【用途】
1、酶制劑。
2、主要用于谷類(lèi)、豆類(lèi)等植物性食品的軟化、脫皮；
3、用于降低咖啡提物的粘度，zui高允許用量為100mg/kg；
4、用于釀造原料的預(yù)處理；
5、用于脫脂大豆粉和分離大豆蛋白制造中的抽提；
6、用于淀粉、瓊脂和海藻類(lèi)食品的制造；
7、消除果汁、葡萄酒、啤酒等中由纖維類(lèi)所引起的混濁；綠茶、紅茶等的速溶化等。
【用途】
酶制劑。主要用于谷類(lèi)、豆類(lèi)等植物性食品的軟化、脫皮；控制(降低)咖啡抽提物的粘度，zui高允許用量為100mg/kg；釀造原料的預(yù)處理；脫脂大豆粉和分離大豆蛋白制造中的抽提；淀粉、瓊脂和海藻類(lèi)食品的制造；消除果汁、葡萄酒、啤酒等中由纖維素類(lèi)所引起的渾濁；綠茶、紅茶等的速溶化等。
【用途】
用于生化研究、植物細(xì)胞雜交研究，用以催化水解纖維素分子為低聚纖維素和酶，醫(yī)藥上常用作消化酶。
【用途】
作為飼料添加劑，有助于動(dòng)物對(duì)飼料的消化吸收。它能將纖維素多糖中的β-1,4-葡聚糖水解為β-糊精
【生產(chǎn)方法】
以綠色木酶菌種為原料，發(fā)酵后硫酸銨分級(jí)沉淀、精制得產(chǎn)品。
【生產(chǎn)方法】
一般用黑曲霉(Aspergillus niger)或李氏木霉菌(Trichoderma reesei；T. longibrachiatum)進(jìn)行培養(yǎng)，然后將發(fā)酵液用鹽析法使之沉淀并精制而成。由此所制得的商品中除纖維素酶外，尚含有半纖維素酶、果膠酶、蛋白酶、脂酶、木聚糖酶、纖維二糖酶和淀粉葡糖苷酶。
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