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纤维素酶来源组成及营养作用机制
时间:2022-08-20
      纤维素酶是一种重要的复合酶,能催化纤维素转化成寡糖或单糖,在我国食品、纺织、饲料业中有着不可替代的位置。纤维素酶作为一种饲料添加剂,能提高粗饲料的转化率、改善动物的生产性能,在畜牧业中有着广阔的研究和应用前景。
      纤维素约占植物总干重的1 /2,是地球上古老、丰富的天然高分子材料,是取之不尽用之不竭的人类宝贵的天然可再生资源。但是,由于植物纤维的高聚合度及其分子结构的高结晶度,使得纤维素这一资源未被充分利用。高等动物中除反刍动物能够借助瘤胃微生物利用纤维素外,其他动物几乎不能直接消化和利用纤维素。近年来,随着集约化养殖业的迅速扩大,我国养殖业面临严重的饲料短缺问题。在饲料中添加纤维素酶,提高畜禽饲料的转化率,是缓解日益匮乏饲料资源的重要途径,有助于我国畜牧业又好又快地发展。
      纤维素酶的来源
      能分泌纤维素酶的微生物是纤维素酶的主要来源,主要有真菌、细菌、放线菌和一些原生动物等。真菌类的木霉属( Trichoderma) 、曲霉属( Aspergillus) 、青霉属( Penicillium) 、枝顶孢雄属( Acremonium) 能产生三类纤维素酶且降解纤维素能力较强,是目前人们研究纤维素酶的热点领域; 细菌产纤维素酶的量较低,其中酶活力较强的菌种有纤维黏菌属、纤维杆菌属等; 放线菌中有链霉属、高温放线菌属等能产纤维素酶
      纤维素酶的组成及分子结构
      2. 1 纤维素酶的组成

      纤维素酶是一类复合酶系的总称。一般按照其催化功能可分为三大类: 1) 外切-β - 1,4- 葡聚糖酶(exo - β - 1,4- glucanases,EC 3. 2. 1. 91) ,又称为纤维二糖水解酶(cellobiohydrolases) ,简称为外切酶( CBH) 。这类酶可以水解纤维素结晶区,从纤维素链的还原端( CBHⅠ) 或非还原端( CBHⅡ) 开始持续水解,释放纤维二糖。2) 内切- β - 1,4- 葡聚糖( endo -- 1,4-glucanases ,EC 3. 2. 1. 4) ,简称为内切酶( EG) 。EG 主要作用于纤维素的非结晶区,随机水解纤维素链中的糖苷键,把纤维素长链切断,转化成大量不同聚合度的纤维素短链,降低纤维素分子的聚合度,增加可供外切酶作用的纤维素链末端数。3) β - 葡萄糖苷酶( β - 1,4 - glucosidases ,EC3. 2.1.21) 主要水解纤维二糖和可溶性纤维寡糖,终将纤维素转化为可利用的葡萄糖。天然纤维的组成和结构不同,三种酶须同时参与才能将纤维素晶体降解为简单糖类。

<a href='http://www.zzqdsw.cn'><b>纤维素酶</b></a>

      2. 2 纤维素酶的分子结构
      早在1986 年,H. Van Tilbeurgh 等人用木瓜蛋白酶对瑞氏木霉( Trichodermareesei,又译成里氏木霉) 的CBHⅠ分子进行限制性酶切,得到2 个具有独立活性的结构域: 具有催化功能的催化域( catalyticdomain,CD) 和具有结合纤维素功能的纤维素结合域( cellulosebinding domain,CBD) 。CD 作为纤维素酶的催化活性中 心,特异性识别纤维素内切酶和外切酶底物; CBD 执行调节酶对可溶性和非可溶性底物专一活性的作用,对酶的催化活力是非需的。CBD与CD 通过一段高度糖基化的连接桥连接,连接桥可使CD 和CBD 之间保持距离,有助于不同酶分子之间形成较为稳定的聚集体。
      3· 纤维素酶的营养作用机制
      纤维素酶在改善动物营养上主要有以下几个方面的效果: 1) 破坏植物细胞壁,使营养物质被充分吸收。将纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶制成复合酶剂,协同作用破坏植物细胞壁,使细胞内营养物质溶解出来,然后再由淀粉酶和蛋白酶进一步降解,可提高营养物质的吸收率。2) 补充动物内源酶的不足。反刍动物瘤胃中虽存在一些能分泌纤维素酶的微生物,但产纤维素酶的量是有限的,这使纤维素的消化、利用率不高。单胃动物的胃内缺乏内源性纤维素酶,不能消化、利用纤维素,添加纤维素酶后,不仅能帮助动物消化、利用纤维素,而且还能改善肠道内环境。3) 减轻或消除饲料抗营养因子。纤维素、半纤维素和果胶等大分子物质部分溶解在水中会产生黏性,这种黏性对内源酶来说是一种屏障,阻碍了纤维素酶的降解,降低了营养物质的吸收,补充纤维素酶后黏性降低,内源性酶的扩散和与营养物质的接触增加,使饲料能够被充分消化、吸收。
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