纤维素酶的分类应用介绍

纤维素酶最适pH一般在4.5~6.5,作用于纤维素以及从纤维素衍生出来的产物。微生物纤维素酶在转化不溶性纤维素成葡萄糖以及在果蔬汁中破坏细胞壁从而提高果汁得率等方面具有非常重要的意义。

纤维素酶最适pH一般在4.5~6.5,作用于纤维素以及从纤维素衍生出来的产物。微生物纤维素酶在转化不溶性纤维素成葡萄糖以及在果蔬汁中破坏细胞壁从而提高果汁得率等方面具有非常重要的意义。

纤维素酶的分类

按组成与功能

纤维素酶根据其催化反应功能的不同可分为内切葡聚糖酶(1,4-β-D-glucan glucanohydrolase或endo-1,4-β-D-glucanase,EC3.2.1.4),来自真菌的简称EG,来自细菌的简称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),来自真菌的简称CBH,来自细菌的简称Cex) 和β-葡聚糖苷酶(β-1,4- glucosidase,EC.3.2.1.21)简称BG。内切葡聚糖酶随机切割纤维素多糖链内部的无定型区,产生不同长度的寡糖和新链的末端。外切葡聚糖酶作用于这些还原性和非还原性的纤维素多糖链的末端,释放葡萄糖或纤维二糖。β-葡萄糖苷酶水解纤维二糖产生两分子的葡萄糖。真菌纤维素酶产量高、活性大,在畜牧业和饲料工作中主要应用真菌来源的纤维素酶。

按降解机理

纤维素酶反应和一般酶反应不一样,其最主要的区别在于纤维素酶是多组分酶系,且底物结构极其复杂。由于底物的水不溶性,纤维素酶的吸附作用代替了酶与底物形成的ES复合物过程。纤维素酶先特异性地吸附在底物纤维素上,然后在几种组分的协同作用下将纤维素分解成葡萄糖。

1950年,Reese等提出了C1-Cx假说,该假说认为必须以不同的酶协同作用,才能将纤维素彻底的水解为葡萄糖。协同作用一般认为是(C1酶)首先进攻纤维素的非结晶区,形成Cx所需的新的游离末端,然后由CX酶从多糖链的还原端或非还原端切下纤维二糖单位,最后由β-葡聚糖苷酶将纤维二糖水解成二个葡萄糖。不过,纤维素酶的协同作用顺序不是绝对的,随后的研究中发现,C1-Cx和β-葡聚糖苷酶必须同时存在才能水解天然纤维素。若先用C1酶作用结晶纤维素,然后除掉C1酶,再加入Cx酶,如此顺序作用却不能将结晶纤维素水解。

纤维素酶的应用

常见的畜禽饲料如谷物、豆类、麦类及加工副产品等都含有大量的纤维素。除了反刍动物借助瘤胃微生物可以利用一部分外,其它动物如猪、鸡等单胃动物则不能利用纤维素。近年来,国内外利用真菌纤维素酶成为提高畜禽生产性能和饲料利用率的重要措施之一。

1、在牛日粮中的应用

焦平林等(1996)用阉牛试验,在日粮中按每头每日添加纤维素酶40g,饲喂60天,结果表明加酶组日增重892.78g,对照组日增重746.8g,差异极显着(P<0.01)。焦平林又用30头荷斯坦奶牛进行试验,试验组按每头每日添加50g纤维素酶,结果表明,试验组15头奶牛在68天总产奶量为2916kg,而对照组15头奶牛在68天的总产奶量为2689kg,差异显着(P<0.05)。付连胜等(1998)报道,在瘤胃功能正常状态下,成年奶牛及育成牛饲喂纤维素酶5天后,其粪便干物质和饲喂前相比,减少30%,一周后,封闭式牛舍氨含量下降70%左右,粗饲料采食量提高8-10%,尿中尿素下降58.9%,怀孕奶牛在产前30天始饲喂纤维素酶,分娩后,不产生生理性消化不良症状,胎儿体重可增加1.5-3kg,并无畸形和弱胎。产牛体质恢复快,产奶高峰维持时间长(一直至第四个泌乳月)。赵长友等(1998)综述了纤维素酶在草食动物日粮中的应用,均取得了显着效果。

2、在鸡日粮中的应用

肉鸡日粮一般以高鱼粉、高玉米、高豆粕为主。为减少这些常规原料的使用量,广泛采用廉价的饲料原料,秦江帆等(1996)在肉鸡日粮中提高富含纤维的麦麸比例,添加0、0.05%、0.1%纤维素酶制剂进行试验,结果表明,添加0.1%纤维素酶组比对照组在1-2、3-6、7-8周三个生长阶段日增重分别提高4.31%、4.54%、4.13%,耗料比分别下降1.56%、4.50%、4.3%。徐奇友(1998)在蛋鸡日粮中添加0.1%、0.15%、0.5%纤维素酶,结果表明,在1-10月的产蛋期间,产蛋率分别提高0.53%、1.25%、2.88%,酶水平0.15%和0.5%组的破蛋率降低34.49%、16.19%,蛋壳强度分别提高14.71%和8.41%。

3、在猪日粮中的应用

据尹清强等(1992)报道,在基础日粮中添加0.6%和1.2%纤维素复合酶,结果生长育肥猪增重比对照组分别提高16.84%和21.86%。Wank等(1993)报道,添加纤维素酶,使中性洗涤纤维消化率由30.3%提高到34.1%,酸性洗涤纤维消化率从68.8%提高到73.9%,能量消化率由69.3%提高到71.8%。