纖維素酶的應用進展
纖維素是地球上最豐富的可再生有機資源,其生物降解完全是微生物--細菌和真菌完成的。
1、真菌:分泌胞外游離的纖維素酶,以水解酶機制和氧化酶機制降解纖維素。
2、細菌纖維素酶則是以形成多酶復合體結構而起作用,能更加徹底有效地降解天然纖維素。
纖維素完全降解需要三類酶的協同作用:內切葡聚糖酶、外切葡聚糖纖維二糖水解酶、B-葡萄糖苷酶。
目前、纖維素酶的研究熱點有:
1、以纖維素為添加劑 生產可完全降解的塑料。存在的問題是高產完整活性的工程菌的獲得存在困難,對纖維素酶基因克隆酵母分泌表達系統是目前研究的熱點。
2、中藥活性成分的提取。植物藥有效成分往往被包在細胞壁以內,用纖維素酶可以破壞細胞壁的纖維素,提高有效成分的提取率。
3、纖維素酶的作用機制。
根據酶的作用方式纖維素酶分為C1酶、CX酶和纖維二糖酶等類型。C1酶主要作用于天然纖維素,使之轉變為非結晶的纖維素。CX酶又分為CX1酶和CX2酶兩種。CX1酶是一種內斷型纖維素酶,它從水合非結晶纖維素分子內部作用于β-(1,4)糖苷鍵,生成纖維糊精與纖維二糖。CX2酶是一種外斷型纖維素酶,它從水合性纖維素分子的非還原端作用于β-(1,4)糖背鍵,逐步切斷β-(1,4)糖節鍵生成葡萄糖。纖維二糖酶則作用于纖維二糖,生成葡萄糖(何明清,1994)。
在動物飼料中添加纖維素酶的作用機制在于:
1)它可打破植物細胞壁使胞內原生質暴露出來,由內源酶進一步降解,所以除了細胞壁被降解供能外,還提高了胞內物質的消化率,從而有效地提高了飼料的有效能值。可補充草食動物內源酶的不足。在草食動物胃中雖有一定量的能分解纖維素的微生物存在,可以分解一定量的纖維素,但產生的纖維素酶量有限,而添加纖維素酶制劑可明顯提高草食動物對粗纖維的消化利用率。另外,對單胃動物而言,纖維素酶可改善消化道環境,便酸度增加,以激活胃蛋白酶。
2)消除抗營養因子。果膠、半纖維素、葡聚糖和戊聚精部分溶解在水中產生粘性,增加了動物胃腸道內容物的粘度,對內源酶而言是一個物理障礙,導致飼料消化吸收利用率降低,同時粘稠的消化道內容物容易引起有害微生物的滋生,增加胃腸疾病的發生率。而添加纖維素酶可減低粘稠度,促進內源酶的擴散,增強養分的消化吸收,增大腸道內容物的流動性,有效降低有害微生物附著滋生的可能性。
3)飼用纖維素酶之所以具有提高畜禽體增重、降低料肉比的功效,還因為纖維素酶制劑本身是一種由蛋白酶、淀粉酶、果膠酶和纖維素酶等組成的多酶復合物。在這種多酶復合體系中一種酶的產物可以成為另一種酶的底物,從而使消化道內的消化作用得以順利進行。也就是說纖維素酶除直接降解纖維素,促進其分解為易被動物所消化吸收的低分子化合物外,還和其他酶共同作用提高畜禽對飼料營養物質的分解和消化。
引纖維素酶還具有維持小腸絨毛形態完整、促進營養物質吸收的功能。
4、纖維素酶在養殖業中的應用
4.1纖維素酶在反芻動物中的應用在瘤胃微生物區系結構正常的情況下,添加纖維素酶能以幾倍的效率提高粗纖維和其他營養物質的酵解強度,提高消化吸收水平。在瘤胃發生病理變化即微生物區系失去平衡進入腐解過程時,高活性纖維素酶能迅速調整微生物區系結構,恢復平衡關系和正常酵解、吸收、合成過程。
北京天優福康生物科技有限公司
服務熱線:400-860-6160
聯系電話/微信:13718308763
QQ:2136615612 3317607072
E-mail:Tianyoubzwz@163.com