纖維素酶在各行業(yè)中的應(yīng)用

關(guān)于纖維素酶在各行業(yè)中的應(yīng)用第1頁，共17頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)34分，星期五

纖維素酶是降解纖維素生成葡萄糖的一組酶的總稱,它不是單成分酶,而是起協(xié)同作用的多組分酶系。

我國對纖維素酶的研究起源于20世紀(jì)60年代,主要研究方向是應(yīng)用于食品領(lǐng)域和釀造業(yè),還有造紙工業(yè)及紡織工業(yè)等。70年代,纖維素酶類作為飼用添加劑被引人到飼料工業(yè)的研究中,在實(shí)踐中已有很大成效。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,纖維素酶在中獸藥中的應(yīng)用也日益成為人們研究的熱點(diǎn)簡介第2頁，共17頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)34分，星期五飼料用纖維素酶飼用纖維素酶的營養(yǎng)作用機(jī)理1、補(bǔ)充動物內(nèi)源酶的不足，刺激內(nèi)源酶的分泌在草食動物中，雖有一定量的分解纖維素的微生物存在，但其產(chǎn)生的纖維素酶種類和數(shù)量有限，加上在消化道中停留時間短，酶的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有發(fā)揮出來，使粗纖維的消化吸收受到一定限制，致使飼料沒有完全消化吸收即被排出體外，造成浪費(fèi)。且單胃動物如豬、雞等體內(nèi)由于缺乏內(nèi)源性纖維素酶，不能消化纖維素，添加纖維素酶可補(bǔ)充內(nèi)源酶的不足，提高動物對粗纖維的利用率，同時還可以改善消化道酶系組成、酶量及活性，從而提高對營養(yǎng)物質(zhì)的利用率。2、破壞植物細(xì)胞壁，提高對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收率植物細(xì)胞壁主要是由纖維素、半纖維素和果膠組成的一層穩(wěn)定而堅(jiān)固的外殼，阻止了動物對細(xì)胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。而由木霉、曲霉等制備的纖維素酶制劑在半纖維素酶、果膠酶等的協(xié)同作用下，破壞植物細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)容物溶解出來，再由復(fù)合酶中的蛋白酶和淀粉酶等進(jìn)一步降解，增加吸收率，同時也增加了非淀粉多糖的消化率，進(jìn)而提高了多纖維原料的利用率。第3頁，共17頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)34分，星期五3、清除飼料抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高飼料的價值抗?fàn)I養(yǎng)因子的存在，降低了動物對飼料養(yǎng)分的利用率，從而降低了飼料營養(yǎng)價值。果膠、半纖維素部分溶解在水中產(chǎn)生粘性溶液，增加了動物消化道的粘度，對內(nèi)源酶來說是一個屏障，縮短了飼料通過胃腸道的時間，降低了營養(yǎng)物質(zhì)的同化作用，導(dǎo)致飼料吸收率降低，而添加纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶后可將飼料中的纖維素、半纖維素、果膠等大分子物質(zhì)分解為單糖和寡糖，降低粘稠度，促進(jìn)內(nèi)源酶的擴(kuò)散，增加酶與營養(yǎng)物質(zhì)的接觸面積，從而增加養(yǎng)分的消化吸收。4、改善消化道中菌群的關(guān)系在動物消化道內(nèi)，纖維素交錯、纏繞、粘附，且在半纖維素和果膠部分水解后產(chǎn)生粘性溶液，增加了消化道的粘度，不利于有益菌群的定植，阻礙了微生物的生長繁殖。而在攝入纖維素復(fù)合酶后，纖維素、半纖維素和果膠被降解，使消化道粘度降低，并且增加了可溶性物質(zhì)的含量，為微生物生長繁殖提供了養(yǎng)料，同時，纖維素酶產(chǎn)生菌所形成的其他一些物質(zhì)可調(diào)整胃腸道菌群平衡生長，從而促進(jìn)了有益微生物生長，改善了消化道菌群關(guān)系，同時也增加消化道內(nèi)單細(xì)胞蛋白含量，提高了飼料的營養(yǎng)價值。第4頁，共17頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)34分，星期五應(yīng)用1、食品、中藥、植物性提取。(添加量：0.05%-0.1%按照：2萬酶活的計(jì)算)2、紡織工業(yè)：紡織品經(jīng)飼料用纖維素酶洗滌后，外觀質(zhì)量提高，布面光潔、紋路清晰、無死棉，具有很好的柔軟性和懸垂性，具有永久的抗起球起毛效果，提高紡織品的染整加工性能。提高洗滌速度和洗滌效果，降低破損率和次品率。推薦使用量：2.5-5.0g/kg衣物重（5：1水與衣物比率）

5.0-10.0g/kg衣物重（10：1水與衣物比率）3、飼料工業(yè)：作為飼料用添加劑，提高飼料消化率，有利于動物對蛋白質(zhì)的消化吸收，提高飼養(yǎng)效果，明顯的提高畜禽增重、產(chǎn)乳量、和產(chǎn)蛋量，并提高抗病力和適應(yīng)環(huán)境的能力。(添加量：0.05%-0.1%按照：2萬酶活的計(jì)算)4、酒精和釀酒工業(yè)：破壞植物細(xì)胞壁，促進(jìn)淀粉釋放和纖維素的降解，提高出酒率。(添加量：0.05%-0.1%按照：2萬酶活的計(jì)算)第5頁，共17頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)34分，星期五纖維素酶在食品中的應(yīng)用

現(xiàn)在纖維素酶已被用于果蔬汁的提取，果汁的澄清，馬鈴薯中淀粉類的有效分離等。

加入纖維素酶可達(dá)到提高細(xì)胞內(nèi)含物的提取率，改善食品質(zhì)量，簡化加工工藝和難度等目的，纖維素酶也可增加食品的營養(yǎng)成分。第6頁，共17頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)34分，星期五1.在食醋釀造中的應(yīng)用食醋釀造過程中,將纖維素酶與糖化酶混合使用,可明顯提高原料利用率和出品率。將纖維素酶用于液態(tài)發(fā)酵釀造食醋,纖維素酶的加入量為10～50μmol/min,酒精產(chǎn)量、食醋產(chǎn)量和主料出品率可分別提高7.5%

23.8%、0.25～1.38kg和5.1%～27.2%。第7頁，共17頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)34分，星期五2.在醬油釀造中的應(yīng)用

醬油是一種富有營養(yǎng)價值的調(diào)味品,醬油的天然釀造除了用蛋白酶淀粉酶等各種酶作用的方法，在入池發(fā)酵時加入纖維素酶，可使大豆類等原料的細(xì)胞膜膨脹軟化破壞，使包藏在細(xì)胞中的蛋白質(zhì)碳水化合物釋放這樣既可提高醬油濃度，改善醬油質(zhì)量，又可縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)率，而且使成品醬油的氨基酸含量可提高12%,糖分提高18%，色澤好，不需要外加糖色。另外纖維素酶可以把釀造醬油原料中的天然纖維素分解成葡萄糖。被分解的葡萄糖在醬油釀制的發(fā)酵過程中可進(jìn)行美拉德反應(yīng)加深醬油的色澤,同時還可成為有益微生物的碳源。所以，纖維素酶在醬油釀造中起著重要作用。而且，用纖維素酶預(yù)處理啤酒糟可提高啤酒糟蛋白酶解率10%以上。第8頁，共17頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)34分，星期五纖維素酶應(yīng)用于制酒工業(yè),在進(jìn)行酒精發(fā)酵時添加纖維素酶可顯著提高酒精和白酒的出酒率和原料的利用率、降低醪液的粘度、縮短發(fā)酵時間。生產(chǎn)酒精的原料大多為玉米高粱木薯和薯干（這些原料中含有豐富的淀粉外,一定比例的纖維素、半纖維素及其他碳水化合物）等，使用纖維素酶，可同時將淀粉和纖維素轉(zhuǎn)化為糖，原料利用率提高，再經(jīng)酵母分解全部轉(zhuǎn)化為酒精，用野生果實(shí)釀酒時加入纖維素酶，出酒率最高可達(dá)29.5%纖維素酶提高出酒率的原因可能有兩方面：纖維素酶提高出酒率的原因可能有兩方面：一是原料中部分纖維素分解成葡萄糖供酵母使用；另一方面，由于纖維素酶植物細(xì)胞壁的分解，有利于淀粉釋放和利用?，F(xiàn)在，日本現(xiàn)已完成由蔗渣、稻草為原料生產(chǎn)燃料酒精的中試。3.在酒類釀造中的應(yīng)用第9頁，共17頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)34分，星期五缺點(diǎn)

我國是一個資源十分緊張的國家，土地少、人口多。纖維素是自然界中十分豐富的資源，是800-1200個葡萄糖分子聚合而成。但也有它的不足之處，今后應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)纖維素酶研究和開發(fā)工作。

1、進(jìn)一步加強(qiáng)纖維素酶的作用機(jī)制研究。

2、酶的產(chǎn)量和活性都不高，成本偏高。3、加強(qiáng)纖維素酶檢測方法研究。第10頁，共17頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)34分，星期五結(jié)論：食品工業(yè)是纖維素酶應(yīng)用最廣泛的鄰域之一?，F(xiàn)階段，纖維素酶已廣泛應(yīng)用于食品等一些行業(yè)中，纖維素酶來源廣，成本低，可提高產(chǎn)品質(zhì)量和原料利用率。除上面寫的應(yīng)用外，纖維素酶在活性物質(zhì)提取，油料作物，啤酒生產(chǎn)，焙烤食品等方面也起著重要的作用。但在纖維素酶的應(yīng)用上還存在一些不足，相信在以后的路上這些不足會得以解決，纖維素酶會得到更好更多的應(yīng)用?？傊w維素酶應(yīng)用前景廣闊。第11頁，共17頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)34分，星期五

在畜牧業(yè)上的應(yīng)用纖維素酶是畜牧業(yè)的一種新型飼料添加劑，能夠分解飼料中結(jié)構(gòu)復(fù)雜的纖維素，生成易消化的葡萄糖，便于動物吸收。該酶主要有3個作用：1）消除抗?fàn)I養(yǎng)因素；2）補(bǔ)充內(nèi)源酶；3）改善胃中微生態(tài)平衡。大量試驗(yàn)表明，在飼料中添加纖維素酶對各種動物的飼喂效果十分顯著。第12頁，共17頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)34分，星期五在生物質(zhì)能源開發(fā)上的應(yīng)用資源的日漸枯竭，大規(guī)模開發(fā)利用可再生資源顯得非常重要。而生物質(zhì)是唯一可以轉(zhuǎn)化為液體燃料的可再生資源，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料，不僅能夠彌補(bǔ)如石油、煤炭、天然氣等化石燃料的不足，而且有助于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。纖維生物質(zhì)中的纖維素可被纖維素酶降解生成還原糖，再利用還原糖的發(fā)酵來生產(chǎn)具有更強(qiáng)的可持續(xù)性的第二代生物燃料-纖維素燃料乙醇。這對解決人類的發(fā)展問題具有化時代的意義。目前生物乙醇主要是采用淀粉為原料生產(chǎn)，其成本價較高。

為此，以廉價的農(nóng)作物秸稈等生物廢料為原料的纖維素生物乙醇生產(chǎn)技術(shù)已成為研究的熱點(diǎn)，全球已有幾十套中試生產(chǎn)線。我國現(xiàn)在也對生物燃料這方面積極開展科學(xué)研究與利用工作。第13頁，共17頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)34分，星期五

纖維素酶也可用于中藥的提取。中藥酶法提取是選擇適當(dāng)?shù)拿?，將?xì)胞壁的組成成分水解或降解，破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)而提取有效成分。與傳統(tǒng)方法相比，該法具有溫度低、效率高、無污染等優(yōu)點(diǎn)在其他方面的應(yīng)用第14頁，共17頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)34分，星期五

纖維素酶可以安全、高效地降解天然纖維素，這是其它處理方式無法比擬的。特別是在當(dāng)今能源短缺、污染嚴(yán)重的時代，已經(jīng)引起全世界的關(guān)注，其研究也取得了極大進(jìn)展。隨著