纤维素酶的应用

食品方面

1 酿酒

在进行酒精发酵时添加纤维素酶可显著提高酒精和白酒的出酒率和原料的利用率，降低溶液的黏度（viscosity)，缩短发酵时间，而且酒的口感醇香，杂醇油含量低。纤维素酶提高出酒率的原因可能有两方面：一是原料中部分纤维素分解成葡萄糖供酵母使用；另外，由于纤维素酶对植物细胞壁的分解，有利于淀粉的释放和被利用。将纤维素酶应用于啤酒工业的麦芽生产中可增加麦粒溶解性，加快发芽，减少糖化液中单一葡萄糖含量，改进过滤性能，有利于酒精蒸馏。用纤维素酶预处理啤酒糟，可提高啤酒糟蛋白酶解率10%以上；纤维素酶在清香型优质白酒中的应用，出酒率可提高13%，而且不影响酒的感官品质；在日本清酒生产中浸米时加入0.02%～0.1%的纤维素酶浸泡17h，米的溶解性好，糖化发酵顺利，酒渣少，出酒率高。

2 酱油酿造

在酱油的酿造过程中添加纤维素酶、可使大豆类原料的细胞膜膨胀软化破坏，使包藏在细胞中的蛋白质和碳水化合物释放，这样既可提高酱油浓度，改善酱油质量，又可缩短生产(Produce)周期，提高生产率，并且使其各项主要指标提高3%。采用固体制曲、固态酒精发酵和固态醋酸发酵生产工艺对纤维素酶在食醋酿造方面的应用进行了系统研究，结果表明纤维素酶添加量为10～50umol/min，产酒精量比CK提高7.5%～23.8%，食醋产量提高0.25～1.36kg，主料出品率提高5.1%～27.2%。

农牧业上的应用

1 纤维素酶在反刍动物中的应用

在瘤胃微生物(Organism)区系结构正常的情况下，添加纤维(Fiber)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。有试验表明在瘤胃正常状态下，添加纤维素酶饲喂奶牛5昼夜以后，其粪便干物质和饲喂前相比，减少了30%左右;1周以后，封闭牛舍氨气含量下降70%左右，粗饲料采食量提高10%～20%，粪便中蛋白质提高8%～10%，尿液中尿素下降58.9%。

2 纤维素酶在单胃动物中的应用

除肠道中的微生物可以降解部分纤维素外，单胃动物不能分泌断裂β-1,4糖苷键的内源酶，所以饲料中含有的纤维素对单胃动物而言几乎不具有营养价值。此外，由于纤维素的交链、缠绕和粘附，阻碍营养物质的消化和吸收并影响肠道微生物菌群的平衡。因此在单胃动物日粮中添加纤维素酶具有营养和保健的双重功效。

纤维素酶（英文：cellulase）是酶的一种，在分解纤维素时起生物催化作用。是可以将纤维素分解成寡糖或单糖的蛋白质。

纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中。细菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。一般用于生产的纤维素酶来自于真菌，比较典型的有木霉属(Trichoderma)、曲霉属（Aspergillus）和青霉属(Penicillium）。

产生纤维素酶的菌种容易退化，导致产酶能力降低。

细菌产纤维素酶的产量较少，主要是葡聚糖内切酶，大多数对结晶纤维素无降解活性，且所产生的酶多是胞内酶或吸附在细胞壁上，不分泌到培养液中，增加了提取纯化的难度，因此对细菌的研究较少。但由细菌所产生的纤维素酶一般最适pH 为中性至偏碱性。近20年来,随着中性纤维素酶和碱性纤维素酶在棉织品水洗整理工艺及洗涤剂工业中的成功应用,细菌纤维素酶制剂已显示出良好的应用前景。

纤维素酶在食品行业和环境行业均有广泛应用。在进行酒精发酵时，纤维素酶的添加可以增加原料的利用率，并对酒质有所提升。

由于纤维素酶难以提纯，实际应用时一般还含有半纤维素酶和其他相关的酶，如淀粉酶（amylase）、蛋白酶（Protease）等。

纤维素酶种类繁多，来源很广。不同来源的纤维素酶其结构和功能相差很大。由于真菌纤维素酶产量高、活性大，故在畜牧业和饲料工业中应用的纤维素酶主要是真菌纤维素酶。

英文名称 Cellulase

英文别名 Cellulase [USAN]; Ku-zyme; Kutrase; Cellulase, aspergillus niger; Cellulase, trichoderma viride; Fungal cellulase

EINECS 232-734-4

2分类

按组成与功能

纤维素和几丁质分子结构图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。

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