飼料纖維素酶的研究與應(yīng)用進(jìn)展

飼料纖維素酶的研究與應(yīng)用進(jìn)展

山東省科學(xué)院生物研究所/李明華 張大偉 楚杰 郝永任 王少杰

摘 要：纖維素酶是能夠降解纖維素生成葡萄糖的酶的總稱，在畜牧養(yǎng)殖中發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。本文重點(diǎn)綜述了飼料纖維素酶的來(lái)源、組成、分子結(jié)構(gòu)、作用機(jī)理及其在畜牧業(yè)中的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：纖維素酶；飼料；應(yīng)用

　　纖維素是植物光合作用的主要多糖產(chǎn)物，是世界上最為豐富的可再生自然資源。我國(guó)每年僅作物秸稈的纖維產(chǎn)量就達(dá)2億噸以上,可是由于植物纖維的高聚合度、毛細(xì)管結(jié)構(gòu)、木質(zhì)素和半纖維素所形成的保護(hù)層及其超分子結(jié)構(gòu)的高度結(jié)晶而造成纖維素難以利用。有效地開(kāi)發(fā)和利用纖維素這一再生資源對(duì)于解決環(huán)境污染、食品短缺和能源危機(jī)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義,也是促進(jìn)我國(guó)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。纖維素酶是降解纖維素生成葡萄糖的一類多組分酶系。可除了反芻動(dòng)物可通過(guò)瘤胃微生物發(fā)酵利用纖維素外，其它家畜本身缺乏纖維素酶，對(duì)纖維素不能利用或利用率很低。所以，纖維素酶的研究開(kāi)發(fā)成為纖維素作為飼料開(kāi)發(fā)和利用的關(guān)鍵，也是21世紀(jì)各國(guó)共同關(guān)注的一項(xiàng)重大課題。

1 產(chǎn)纖維素酶的微生物

1.1 產(chǎn)纖維素酶微生物種類

纖維素酶是指所有參與降解纖維素最終轉(zhuǎn)化為葡萄糖的各種酶的總稱，它是一類復(fù)雜的復(fù)合物，稱之為纖維素酶系。自然界中能夠分泌纖維素酶的微生物包括細(xì)菌、真菌、放線菌和一些原生動(dòng)物等。細(xì)菌類有紅黃纖維弧菌、普通纖維弧菌、瘤胃球菌和熒光極毛桿菌等；真菌類有黑曲霉、繩狀青霉、變換青霉、變色多空霉、綠色木酶、康氏木酶、李氏木酶、嗜熱毛殼菌和嗜熱子囊菌等；放線菌有鏈霉屬、高溫放線菌屬和heremomonospora curvata等。目前，人們研究及用于飼料的纖維素酶主要來(lái)自細(xì)菌和絲狀真菌，包括綠色木霉、李氏木霉、根霉、青霉、嗜纖細(xì)菌、產(chǎn)黃單孢菌、側(cè)孢菌等，由于細(xì)菌分泌的纖維素酶量少，而且難以分離提取，故很少用細(xì)菌作為纖維素酶的生產(chǎn)菌種，而主要以真菌為生產(chǎn)菌種，其中綠色木霉應(yīng)用最為廣泛。

1.2 纖維素酶高產(chǎn)菌株的選育

菌株選育是纖維素酶生產(chǎn)的基礎(chǔ)性工作，其中對(duì)已知纖維素酶產(chǎn)生菌進(jìn)行誘變是增加產(chǎn)酶微生物菌種的一條有效途徑。國(guó)內(nèi)外許多專家進(jìn)行了大量研究，取得了很大的進(jìn)展。汪履綏等以黑曲霉C10菌株為出發(fā)菌株，經(jīng)紫外線、亞硝基胍、60Co-γ射線和硫酸二乙酯等物理化學(xué)誘變處理，最后得到一株突變株C66，與野生菌株相比，該突變株纖維素酶產(chǎn)量提高了2倍；中國(guó)科學(xué)院微生物研究所獲得了康氏木霉的白色變種As3.4290和As3.4001，康氏木霉CP-8329等等。<SPAN style="FONT-SIZE: 12pt; C