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纖維素酶是一種復合酶,一般認為其至少包含了三種組分,分別是C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。C1酶和CX酶會將纖維素分解成纖維二糖,葡萄糖苷酶將纖維二糖分解成葡萄糖,纖維素在這三種組分的共同作用下被水解為葡萄糖,進而為微生物的生長提供營養(yǎng),當然也可為人類所用。
纖維素酶廣泛存在于自然界的生物體中。細菌、真菌、原蟲、某些節(jié)肢動物或線蟲體內(nèi)等都能產(chǎn)生纖維素酶。一般用于生產(chǎn)的纖維素酶來自于真菌,比較典型的有里氏霉菌、曲霉屬和青霉屬。
纖維素酶是降解纖維素β-1,4 葡萄糖苷鍵的一類酶的總稱,因此一般為復合的酶系。纖維素酶一般可以分為三類:C1酶、CX酶和β-葡萄糖苷酶。三種酶同時作用時才能水解晶體纖維素。
纖維素酶作為一種高活性生物催化劑,除了可以水解纖維素,在其他方面也發(fā)揮著重要作用。纖維素酶可以激活內(nèi)源酶的分泌,為食草動物補充機體內(nèi)微生物纖維素酶的不足,同時還可提高淀粉酶、果膠酶等其他酶的作用效果,與之協(xié)同提高纖維質(zhì)食物的消化率。纖維素酶還可以消除抗營養(yǎng)因素,降低因部分糖類溶解在水中而產(chǎn)生的粘性,保證生物體的健康。除此之外,纖維素酶還具有維持小腸絨毛完整性,促進小腸吸收營養(yǎng)物質(zhì)的功能。
食品生產(chǎn)方面,纖維素酶常應用于蔬菜汁、橄欖油的提取以及果汁的澄清。由于植物細胞壁的主要成分是果膠、纖維素等物質(zhì),因此使用纖維素酶有利于植物細胞內(nèi)容物滲出,可提高細胞內(nèi)淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等物質(zhì)的提取效率,減少壓榨時間,簡化工藝。釀酒的時候添加纖維素酶則可以縮短發(fā)酵時間,提高原料利用率,降低溶液粘度,使得釀出的酒口感更加醇香,雜醇油含量也更低。
一種纖維素酶的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
(1)培養(yǎng)皿液體菌種制備: 試管斜面菌種為綠色木霉;試管培養(yǎng)基配方,(NH4)2SO4 0. 2-0. 5g,NaNO3 0. 1-0. 2g,K2HPO40. l-o. 15g,MgSO4 · 7H20 0. 05-0. 08g,瓊脂 1. 0-1. 5g,自來水 99-lOlmL,合計總重 102g ;所述配料混勻后分放于培養(yǎng)皿,0. IMI^a滅菌30-35min,備用;接種與培養(yǎng):將試管斜面菌種 用接種環(huán)移取一環(huán)于無菌水中,制成孢子懸浮液,接種于培養(yǎng)皿,置于30°C 士 1°C恒溫培養(yǎng)70-7池,取出保存;
(2)三角瓶種曲培養(yǎng):培養(yǎng)基制備,培養(yǎng)基配方為:麩皮75-85g,米糠 15-25g, (NH4)2SO4O. 25-0. 35g, NaNO3O. 10-0. 15g, MgSO4O. 05-0. 10g, K2HPO4O. 05-0. IOg,水 1480-1520mL,合計總重1600g ;制備:將麩皮和米糠拌勻,計算好水量,將(NH4)2S04、NaNO3> MgSO4, K2HPO4溶于水,拌入麩皮和米糠混合料,攪勻后,裝入已滅菌三角瓶,每500mL三角 瓶裝濕料40-50g,0. IMpa滅菌30-35min,冷卻,備用;接種與培養(yǎng):將培養(yǎng)皿菌種接入所述 三角瓶培養(yǎng)基中,置于30°C恒溫箱培養(yǎng)70-7濁,長好后取出,在40°C下干燥,備用;
(3)固態(tài)厚層通風發(fā)酵培養(yǎng):培養(yǎng)基配方:麩皮70-80g,米糠15-20g,羧甲基纖維素0. 15-0. 2g, (NH4)2SO4O. 05-0. lg,MgSO4O. 05-0. 10g,K2HPO4O. 1-0. 15g,水 1480-1520mL,合計總重 1600g ; 制備:先將羧甲基纖維素、(NH4) 2S04、MgSO4、K2HPO4溶解于水中,調(diào)pH至4. 5,拌入麩皮米糠 混合料,攪拌均勻,于常壓下,95-100°C殺菌lh,悶料30-40min ;接種與培養(yǎng):待麩皮米糠混 合料冷卻至30-38°C時,將三角瓶曲種接入拌勻,以麩皮米糠混合料重量為計算基數(shù),接種 量為0. 35wt%?0. 45wt%;裝箱溫度為30?35°C,厚度25?35cm,在整個培養(yǎng)過程中,控 制品溫30?37°C ;根據(jù)整個培養(yǎng)過程合理使用室內(nèi)循環(huán)風和新鮮風比例,控制室內(nèi)相對濕 度為85% -95%,培養(yǎng)時間40?50h,出箱后,打碎晾干,成曲纖維素酶活力在6000IU/g干 粉以上;
(4)精制提純:將麩曲先經(jīng)粉碎,用2. 5-3. 5倍重量的水在30?35°C溫度下浸泡1. 5-?后,壓濾,取得酶液再重復浸麩曲,再經(jīng)壓濾,取得酶液,用10-15%的HCl調(diào)節(jié)pH至2. 9-3. 1,在10-20°C下靜置0. 4-0. 6h,靜置后離心,取上層清液再將pH調(diào)至4. 3-4. 5,同時 將酶液和酒精分別冷卻至5?7°C ;將酶液倒入乙醇內(nèi)攪勻,使酶液濃度保持在60-65wt%, 沉淀1. 8-2.池,待沉淀完全后,用離心機離心,分離沉淀,取得沉淀再用96%乙醇洗滌2? 3次,在25-30°C的低溫下干燥,粉碎,即得纖維素酶粉劑。