纖維素酶降解纖維素的機制及其在畜牧業中的應用

寧俊平，孫玲利，孫如玉，徐瑩，張旭陽，張淑芳

（1.汝州市畜牧局，河南 汝州 467500；2.河南農業職業學院；3.廣西壯族自治區畜牧研究所）

1 纖維素酶的分子結構及作用特征

1906 年，Seilliere 發現蝸牛的消化液能夠水解棉花纖維素并產生葡萄糖，這是人類首次發現纖維素酶；1933年，Grassman等研究了一種真菌的纖維素酶系，分離出兩個組分，這是人們首次從真菌中分離出纖維素酶，此后纖維素酶的研究和應用便逐步受到世界各國的普遍關注。

纖維素分解酶是一種多組分的復合酶系，是能夠將纖維素降解轉化生成葡萄糖的一組酶的總稱。纖維素酶主要通過水解作用，使連接葡萄糖分子的β-l，4-糖苷鍵斷裂，最終將纖維素分解成單個的葡萄糖分子。諸多研究普遍表明，纖維素的完全降解至少需要三種酶，根據其催化作用不同，分為：①內切-β-1，4-葡聚糖酶（endo-β-1，4-glucanase，EG）：該酶是纖維素酶系中最重要的酶，由于此酶的活性經常由CMC 作為底物測量，因此也稱CMCase、Cx 酶。這類酶主要作用于纖維素分子內部的非結晶區，隨機水解β-l，4-糖苷鍵，從而將纖維素長鏈分子截短，產生大量具有還原性末端的小分子纖維素。②外切-β-1，4-葡聚糖酶（exo-β-1，4-glucanase，CBH）：這類酶可從纖維素分子的還原或非還原端切割糖苷鍵，每作用一次可生成一個纖維二糖分子，但是經過該酶充分作用的微晶纖維素則最終生成纖維糊精和纖維二糖，所以也叫纖維二糖水解酶（簡稱CBH）或C1 酶。③β-1，4-葡萄糖苷酶（β-1，4-glucosidase，BG）：它能水解纖維二糖生成單個的葡萄糖分子，由于該酶不直接作用于纖維素，可以消除上述兩種酶產物對水解反應的抑制作用，因此可快速水解纖維二糖和纖維三糖。……