《微生物酶技术》课程论文.doc

学院_专业_班级_本专 学号_姓名_ 密封线 学生须将文字写在此线以下鲁东大学生命科学学院201120 12学年第2学期微生物酶技术课程论文课程号：2522320任课教师 程仕伟 成绩 论文题目：（可指定题目，也可说明题目范围。）纤维素酶的应用论文要求：（对论文题目、内容、行文、字数等作出判分规定。）1. 论文选题要以“微生物酶技术的开发与应用”为重点选题方向（10分）；2. 字数4000字以上（10分）；3. 综述性论文，不能是研究性数据论文（10分）；4. 内容紧扣微生物酶技术学科要点，紧跟论述内容的国内外研究前沿，有新颖性和独到性（30分）；5. 论文布局合理，书写流畅，有理有据，要求手写（20分）；6. 体现论述作者自己对整个论文内容的观点与看法；杜绝抄袭，至少引用三篇以上参考文献（20分）；教师评语： 教师签字： 年 月 日 正文纤维素酶的应用中文摘要：本文主要介绍了纤维素酶在不同行业领域中的应用英文摘要:this article discussed the use of cellulose in different industries关键词： 纤维素酶 酿造工业 饲料行业 细胞壁 提取 减量处理正文：酶不仅在生命活动中有着极为重要的意义，而且在工业、农业、医药以及科学研究中也日发挥它的巨大作用。酶在工业上应用有很多优点：1酶的催化效率高，专一性强，不发生副反应。2酶作用条件温和。3酶及其反应产物大多无毒性，适于在食品工业上应用，有利于改善劳动卫生条件。由于酶具有以上这些优越性，这就决定了酶在工业中有着广泛的发展前途。目前国际市场上，商品酶制剂品种据不完全统计约有1000多种，使用范围极其广泛。纤维素酶其中的一种应用非常广泛的酶。纤维素酶从被发现起就受到世界各国生物界的关注。当今世界能源和资源日趋危机，人们都十分期望能借助纤维素酶将地球上最丰富 (占全球总生物量 80%)、最廉价的可再生资源纤维素转化为能直接利用的能源和资源。现在纤维素酶的应用已扩展到医药、纺织、日用化工、造纸、食品发酵、工业洗涤、烟草、石油开采、废水处理及饲料等各个领域，其应用前景十分广阔。根据酶的作用方式纤维素酶分为C1酶、CX酶和纤维二糖酶等类型。C1酶主要作用于天然纤维素，使之转变为非结晶的纤维素。CX酶又分为CX1酶和CX2酶两种。CX1酶是一种内断型纤维素酶，它从水合非结晶纤维素分子内部作用于- (1 ,4)糖苷键，生成纤维糊精与纤维二糖。CX2酶是一种外断型纤维素酶，它从水合性纤维素分子的非还原端作用于- (1 ,4)糖苷键，逐步切断- (1 ,4)糖苷键生成葡萄糖。纤维二糖酶则作用于纤维二糖 ,生成葡萄糖。下面我们从不同的领域来看一下纤维素酶在各个行业中的应用。1、纤维素酶在纺织工业中的应用：用纤维素酶对棉麻纤维进行表面改性处理，在30年前就已经开始了试验，用酶进行柔软处理已经开始了工业化。1.1减量处理棉织物经过纤维素酶整理后，手感和外观可以有很大的改善。因为织物表面的绒毛被去除，处理后的织物更光洁、颜色更鲜艳。织物的硬挺度和刚性降低，光滑度和悬垂性提高，使织物获得更好的手感。若织物被减量过大，纤维的强度会受到损伤。所以棉织物的失重率一般控制在 3% 5%范围为好。这种处理以机织物和针织物为主，纱线则不多。机织物和针织物经加工后容易成品化。与其相比纱线产品为了再编织和织造，要掌握这种处理方法较为困难。1.2生物抛光处理天然纤维素的结构复杂，结晶度高，在一定酶浓度和时间条件下可以溶解织物表面或伸出织物表面的茸毛状短小纤维。生物抛光也就是去除从纤维表面伸出的细微纤维，经纤维素酶处理后稍经机械加工就可以得到表面平滑而茸毛少的织物。生物抛光的主要功效是使服装和面料长久保持光鲜、手感更柔软。1.3水洗和石磨处理纤维素酶还广泛应用于牛仔裤产品的洗涤加工，代替石洗加工工艺。纤维素酶用于牛仔服装水洗石磨加工，加工后的服装立体感强、色光好。与传统的石磨工艺和化学助剂整理工艺相比, 酶洗工艺条件温和，耗能降低，减少磨损，效率高，减少污水排放，有利于环境保护。2、纤维素酶在食品工业上的应用2.1果蔬加工纤维素酶用于果蔬汁加工可有利于细胞内物质渗出，增加出汁率。此外还可以减小压榨时压力，具有澄清作用。某些果蔬经纤维素酶适当理后可使其细胞壁膨胀，组织软化，提高可消化性、改进食感和简化工艺。近年来，纤维素酶还应用于蔬菜脱水加工方面。另外可以用细胞分离酶或纤维素酶分解果实和蔬菜，使其溶化而做成果酱。也可用纤维素酶溶解蘑菇，制造一种新调味料。在糖渍果品加工中用砂糖浸渍果实时，用纤维素酶破坏细胞膜，砂糖短时间内即可浸透果实中。2.2在天然成分提取中的应用植物性农林产品和副产品是食品工业的主要原料，而在食品加工过程中利用的主要是植物细胞的内含物，这些天然成分被植物细胞包裹或与细胞壁紧密相连。用纤维素酶作适当处理可使细胞壁发生不同程度的改变，如软化、膨胀和崩溃等，从而可改变细胞壁的通透性，提高细胞内含物的提取率。例如，用纤维素酶处理可促进大豆脱皮，增加从大豆或豆饼中提取水溶性蛋白质的收得率，豆腐出品率也得到提高，且所产豆腐色质和风味无明显变化，同时不改变原有生产工艺路线，其经济效益比较明显。2.3纤维素酶在海藻中提取琼脂的利用琼脂通常是存在于石花菜等海藻类的细胞间物质，加热煮沸使琼脂从表面损伤部分和切断的地方压榨溶出，利用可溶化组织的纤维素酶制剂处理得到的琼脂，产率高，质量好。2.4纤维素酶在罐头工业上的应用在罐头制造上使用纤维素酶，制成的罐头口味好，外观透明。纤维素酶应用于某些水果罐头加工，如橘子罐头脱瓤衣等，可节省人工和原料损耗。2.5茶叶加工速溶茶传统的生产工艺是采用沸水浸泡茶叶提取茶叶细胞中的有效成分，如氨基酸、糖、咖啡因、皂甙、茶多酚、茶香成分及色素等，再经低温冷冻干燥制成。若用纤维素酶先对茶叶进行适当处理，既可降低固定化产酶温度，缩短抽提时间，提高速溶茶的品味，又可提高收得率。砖茶是边区少数民族的生活必需品，但制作原料粗老，滋味平淡，水浸出物含量低，香气低劣，生产耗时长。将纤维素酶加入砖茶中，可部分代替微生物发酵作用，促进砖茶品质形成，从而缩短渥堆时间，减少有效成分的损失，提高水浸出物和可溶性糖的含量，从而改善砖茶的品质及发展香气 。2.6烟草品质改良目前，利用现代工程技术及生物技术，将低次烟叶及烟梗的木质纤维素部分降解为有利于提高烟草品质的可溶性糖类、有机酸、氨基酸等成分。从经济上看，经改善后的烟梗可作为卷烟填料以降低生产成本；而从品质上看，改善烟叶内在品质，既可除去吸烟时的不适感觉，又可以减少煤焦油的含量，有利于吸烟者的健康。2.7二次提油水溶性提油是近几年发展的蛋白油料加工的新方法，但在加工过程中，由于原料预处理及其它工序中存在的问题，约有5.5%的花生油被包裹在细胞壁中。利用纤维素酶酶解花生酱渣，可分解细胞壁，将油脂释放到胞外，二次提油率和出油率都有较大的提高。3、在酿造、发酵工业中的应用3.1白酒生产白酒酿造所用原料中纤维含量较大，使用纤维素酶后，可同时将淀粉和纤维素转化为糖，原料利用率提高，再经酵母分解全部转化为酒精，发酵过滤性好，发酵时间缩短，出酒率提高，且酒体质量纯正，淀粉和纤维利用率高，还可降低醪液的黏度。利用纤维素酶进行酒精浓醪发酵，前景也十分看好3.2啤酒生产将纤维素酶应用于啤酒工业的麦芽生产中，可增加麦粒溶解性，加快发芽，减少糖化液中-葡萄糖含量，改进过滤性能，且酒的口感醇香，杂醇油含量低。3.3食醋酿造在食醋酿造过程中，将纤维素酶与糖化酶混合使用，可明显提高原料利用率和出品率。3.4酱油酿造酱油天然酿造除了用蛋白酶淀粉酶等各种酶作用的方法得到较好的结果，在入池发酵时加入纤维素酶，使大豆类等原料的细胞膜膨胀软化破坏，使包藏在细胞中的蛋白质、碳水化合物释放，这样就可以缩短酿造时间，成品酱油的氨基酸和糖分含量都有提高，色泽好，且不需要外加糖色。此外在酱油槽上利用也有效果，他能使槽中的含氮物质溶出，过滤后滤液具有和酱油一样的香味。纤维素酶用于固态无盐酱油发酵 能将包裹蛋白质的纤维素分解使蛋白质呈裸露状态便于蛋白酶分解蛋白质，提高酱油收得率，加快发酵速度，改善酱油风味和质量。4、在饲料工业上的应用4.1酶制剂作为家畜饲料添加剂在国外已引起越来越多的关注。用于制作酶剂的酶有多种，由于家禽家畜一般难消化利用纤维素和半纤维素，因此，纤维素酶在饲料酶制剂中应用最为普遍。使用饲料纤维素酶制剂，可以促进动物的消化吸收，大大提高动物对饲料的利用率。其作用机制在于:1)它可打破植物细胞壁使胞内原生质暴露出来，由内源酶进一步降解，所以除了细胞壁被降解供能外，还提高了胞内物质的消化率，从而有效地提高了饲料的有效能值。2)可补充草食动物内源酶的不足。3)消除抗营养因子。果胶、半纤维素、葡聚糖和戊聚糖部分溶解在水中产生粘性，对内源酶而言是一个物理障碍，而添加纤维素酶可减低粘稠度，促进内源酶的扩散，有效降低有害微生物附着滋生的可能性。4)饲用纤维素酶之所以具有提高畜禽体增重、降低料肉比的功效，还因为纤维素酶制剂本身是一种由蛋白酶、淀粉酶、果胶酶和纤维素酶等组成的多酶复合物。5)纤维素酶还具有维持小肠绒毛形态完整、促进营养物质吸收的功能。4.2纤维素酶在反刍动物中的应用 在瘤胃微生物区系中，添加纤维素酶能以几倍的效率提高粗纤维和其他营养物质的酵解强度，提高消化吸收水平。反刍动物的摄食量主要受血液内的挥发性脂肪酸浓度的调节。挥发性脂肪酸是纤维素的分解产物，外源性纤维素酶增加了瘤胃中挥发性脂肪酸的生成量，瘤胃对挥发性脂肪酸大量吸收进入血液，随其浓度的升高反馈性作用于食物调节中枢，导致采食量下降。4.3纤维素酶在单胃动物中的应用 除肠道中的微生物可以降解部分纤维素外，单胃动物不能分泌消化纤维素的内源酶，所以饲料中添加纤维素酶是必须的。此外，由于纤维素的交错、缠绕和粘附，阻碍营养物质的消化和吸收并影响肠道微生物菌群的平衡。因此在单胃动物日粮中添加纤维素酶具有营养和保健的双重功效。4.4应用中存在的问题纤维素酶作为畜禽饲料添加剂在应用方面仍存在一些问题。如:1)同种类动物不同发育阶段的酶系变化，以及饲喂纤维素复合酶后对动物消化酶系分泌的影响。2)各种动物的最佳添加量。3)加工、贮存对酶活的影响，以及饲料中的其他物质对纤维素酶的影响，都需深入研究。5、在植物纤维原料降解利用中的应用植物纤维原料是地球上最丰富、最廉价而又可再生的资源，其主要成分是纤维素和半纤维素。纤维素和半纤维素的利用一直是国际国内的热点研究课题。利用的途径和整体思路是，利用纤维素酶和半纤维素酶先将纤维素和半纤维素降解成可发酵糖，进而通过发酵制取酒精、单细胞蛋白、有机酸、甘油、丙酮及其它重要的化学化工原料。此外，纤维素、半纤维素通过纤维素酶的限制性降解还可制备成功能性食品添加剂，如微晶纤维素、膳食纤维和功能性木低聚糖等。6、其它在医药上，纤维素酶作为消化剂与其它酶配合使用，有助于纤维素性物质的消化；另外，纤维素酶在草药提取方面也有一定应用；纤维素酶还广泛应用于地质钻井中，它能在静压下使淤塞在井壁内冲洗液中的魔芋聚糖催化水解为单糖，快速恢复岩层的透水性质,提高洗井质量；在油井压裂上，低温井一般采用微生物酶制剂如纤维素酶、半纤维素酶和淀粉酶等。低温井用酶作破胶剂比化学破胶剂液化可靠,使用安全，现已在油田应用，收到显著的增产效果；用纤维素酶适当处理纸浆，缩短打浆时间，节省能耗，能增