酶
纤维素酶是催化纤维素水解生成葡萄糖和低聚纤维的一类酶的总称，包括内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和纤维二糖酶三种主要成分。 不是单一的酶，而是协同作用的多组分酶系统。 纤维素酶是一种灰白色粉末或液体。 1906年，在蜗牛的消化液中发现了纤维素酶。 纤维素酶能水解纤维中的β-1,4-糖苷键，生成可溶性聚合物和D-葡萄糖。 根据酶的来源，其相对分子质量至少为5000，最高为5000。 最适pH值为4.0-5.0。 最佳温度为40-60°C。 某些金属离子Mg2+、Cl2+和中性盐可以激活酶，而其他金属离子Ag2+、Cu2+、Mn2+、Hg2+和染料可以使酶失活。
酿造时添加纤维素酶，可提高糖化效果和收率，并降低醪液的粘度。 纤维素酶主要来源于黑曲霉和木霉。
图1为纤维素酶
来源
纤维素酶的来源十分广泛，昆虫、软体动物、原生动物、细菌、放线菌、真菌等均可产生纤维素酶。
1、细菌：细菌产生的纤维素酶量较低，主要是EG，大部分对结晶纤维素没有活性，产生的酶是细胞内酶或吸附在细菌壁上，很少分泌到细胞外，这就增加了纤维素酶的产生量。由于提取和纯化困难，工业上很少使用。 目前研究最多的是纤维菌门、孢子形成纤维菌门和纤维细菌门。
2.放线菌：对放线菌的研究很少。 分枝杆菌和原放线菌产生的纤维素酶很少或很少，产量稍高的主要是黑红放线菌、玫瑰放线菌、纤维素放线菌和白玫瑰放线菌。
3、真菌：目前用于生产纤维素酶的微生物大多属于真菌纤维酵素微商，研究较多的是木霉属、曲霉属、根霉属和漆霉属。 它们能产生大量的纤维素酶，尤其是木霉的产生。 里氏木霉和绿色木霉是木霉属中酶活性高的物种。 真菌产生三种类型的纤维素酶，可以分泌到细菌中。 一般情况下，它们不会聚集形成多酶复合物，但彼此之间具有很强的协同作用。 绿色木霉、黑曲霉、镰刀菌、拟青霉、斜卧青霉等纤维素酶已制成制剂。
4、酵母：由于纤维素酶工业化生产的需要，要求提高酶的产量、外分泌性和耐热性。 近年来，关于纤维素酶基因克隆的研究较多。 虽然几乎所有克隆的基因都可以在大肠杆菌中表达，但由于提取困难、表达水平低，目前基因表达的研究转向真核表达系统，目前应用更广泛的是酵母表达系统。 酵母不产生毒素，用于表达纤维素酶基因。 产品糖基化程度高，经过正确加工修饰后可直接分泌到培养基中，表达水平高。 例如，酵母表达的CHBII和EGI产量可达100mg/L以上，且具有正常的生物活性。
类型
纤维素酶包括多种水解酶，是复合酶的一种。 纤维素酶一般分为三类：
1.内切葡聚糖酶()，也称为内切-(1→4)-β-D-葡聚糖酶、内切纤维素酶或(1→4)-β-D-葡聚糖-1，4-葡聚糖水解酶(EC 3.2.1.4)，其催化纤维素无定形区域内或微纤维表面上 (1→4)-β-D-葡聚糖链内的任何位点。
2. 外切葡聚糖酶，也称为外切(1→4)-β-D-葡聚糖酶、外切纤维素酶或(1→4)-β-D-葡聚糖纤维二糖水解酶(EC 3.2.1.91)，以酶促方式释放纤维二糖（有时释放少量纤维二糖）葡萄糖）来自 β-D-葡聚糖链的非还原端。
3. β-葡萄糖苷酶，又称纤维二糖酶或β-D-葡萄糖苷葡萄糖水解酶（EC 3.2.1.21），可将纤维二糖和水溶性纤维糊精水解成葡萄糖。
许多纤维素分解细菌产生多种同工酶。 能降解纤维素的生物主要是大量真菌、部分细菌和少数原生动物，但其降解活性取决于纤维素的聚合度和结晶度以及与半纤维素和木质素的结合程度。 结晶纤维素对纤维素酶降解具有很强的抵抗力，微纤丝中的大多数葡聚糖链是纤维素酶无法接近的，任何被内切葡聚糖酶裂解的氢键都由于葡聚糖链的稳定倾向而易于重新形成。 结晶纤维素的降解需要内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶的协同作用。 外切葡聚糖酶通过容易地从内切葡聚糖酶的作用形成的新产生的末端去除纤维二糖来防止糖苷键的重新形成。 这两种酶彼此协调一致地发挥作用，但它们都受到纤维二糖的抑制，并且β-葡萄糖苷酶的作用通常是纤维素降解的限速步骤。 纤维素酶是一类诱导酶并被分解代谢物抑制。 槐糖是一种优良的纤维素酶天然诱导剂。 阻遏物包括葡萄糖和其他容易获得的底物。 根据浓度，纤维二糖可充当诱导剂或阻抑剂。
应用
纤维素酶已广泛应用于纺织、日用化工、造纸、食品发酵、工业洗涤、烟草、榨油、废水处理和饲料等各个领域，应用前景十分广阔。 天然纤维素酶存在于微生物、一些昆虫和植物中。 当植物种子发芽时，纤维素酶水解种皮纤维素，有利于幼苗的出苗。 草食反刍动物消化道中的共生细菌和原生动物分泌纤维素酶，将纤维素水解成可吸收的糖。 利用微生物分泌的纤维素酶加工农副产品，可以生产优质饲料和葡萄糖。 在农业上，应用绿色木霉（一种富含纤维素酶的真菌）进行饲料发酵，可以提高纤维素饲料的营养价值。 纤维素酶产品是分离植物原生质体的主要试剂之一。 在植物细胞融合实验中，常用纤维素酶或解旋酶来分解去除细胞壁，以获得所需的原生质体。 大多数工业纤维素酶是内切葡萄糖苷酶，包含催化结构域和纤维素连接结构域。 如果没有纤维素连接结构域，酶对纤维素的活性非常低。 有人对纤维素酶和蛋白酶进行了对比研究，发现纤维素酶的活性与吸附的强度有较大的关系。 纤维二糖水解酶催化结构域中169位的氨基酸残基Tyr可以帮助葡萄糖环转化为更具反应性的构型。
图2显示Sigma提供的纤维素酶来源于黑曲霉
以上信息由晓楠晓楠编辑。
纤维素酶在洗涤剂工业中的应用
纤维织物，尤其是棉织物，经过多次穿着和洗涤后，往往会产生大量的超细纤维绒毛。 这些绒毛与衣服上沾染的有机、无机污渍纠缠成许多小球，结果使衣服表面变得暗淡、变硬。 为了解决这个问题，早在1970年国外专利中就提出了利用纤维素酶消除这些微纤维的想法，但这个想法长期以来并没有成为现实。 直到1985年，世界上第一个采用矮根霉发酵的方法生产出洗涤剂用纤维素酶，其商业产品被命名为。 1987年，细菌纤维素酶被引进并成功用于洗衣粉。 从此，纤维素酶正式加入洗涤剂酶的行列。 目前，纤维素酶在洗涤剂中的应用还不太普及，但一些大公司的名牌产品已经采用，例如美国宝洁公司的一些洗衣粉，就含有这种纤维素酶。
纤维素酶的作用机制与其他洗涤剂酶不同。 它不直接催化污渍中某些物质的分解，使其变成洗涤水中的可溶性物质，从而达到清洁的目的。 相反，纤维素酶作用于织物。 超细纤维在表面的作用可以达到整理和翻新织物的目的。 因为天然纤维，特别是棉纤维，是由葡萄糖组成的高分子物质。 分子中的糖类仅以β-1,4-葡萄糖的形式连接，形成线性大分子。 组装成束的分子称为原纤维，许多原纤维的聚集体称为微原纤维。 正常情况下，纤维以结晶方式排列，因此其表面光滑、柔软、有光泽。 但经过穿着、摩擦和反复洗涤后，一些超细纤维会脱离其结晶区域，在纤维表面或纤维之间形成许多超细纤维。 这些超细纤维交织成绒球后，不仅衣服会因为里面夹有污垢而变脏，而且由于光在球上的散射，无论单色还是彩色衣服都会显得灰色。 如果您想去除衣服上的这些绒球，那么您需要选择合适的纤维素酶才能很好地完成这项工作。 也就是说，必须选择满足以下条件的酶才可以用于洗涤剂中。
纤维素和纤维素酶
纤维素是葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物。 它是地球上含量最丰富的多糖天然有机高分子化合物。 棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产品。 此外，木材、农作物秸秆等也富含纤维素，许多商业纤维素都是由天然纤维素制成。
纤维素是由β-1,4键连接的直链葡萄糖聚合物。 纤维素束通常通过氢键结合形成更大的单体。 关于此类单体中纤维素分子的数量以及它们的组织方式有许多不同的观点。 有一种观点认为，纤维素分子中的某些区域具有有序结构，是固体且无弹性的（结晶纤维素），而其他区域则具有弹性且像绳子一样“缠绕”（无定形纤维素）。 当纤维素纤维吸水时，它们会膨胀，并且膨胀仅限于纤维的无定形区域纤维酵素微商，结晶区域的固体氢键网络使其不发生膨胀。 酶可以作用的键的数量取决于纤维素的溶胀程度。 为了使纤维素酶有效地水解纤维素，通常需要进行预处理以改善纤维的溶胀。
纤维素酶是一种复合酶，一般认为至少包括三种成分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。 前两种酶将纤维素分解为纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解为葡萄糖，正是在这三种酶的协同作用下，纤维素最终被水解为葡萄糖，为微生物的生长提供营养，还可以被人类利用。
参考资料：何双贵主编等。 高中数学、物理、化学的公式和定理图解。 桂林：广西师范大学出版社。 2009年。
毒性
对于从黑曲霉和里氏木霉中提取的，ADI没有做出特殊规定。 由青霉菌 (.) 产生，ADI 未指定（FAO/WHO，2001）。
使用限制
GB 2760-2002：用于食品发酵技术，5~6g/kg干物质（来自绿色木霉）。
化学性质
灰白色无定形粉末或液体。 易溶于水，几乎不溶于乙醇、氯仿和乙醚。 对热比较稳定，即使在100℃保温10分钟，仍能保持原有活性的20%。 一般最适温度为50-60℃，最适Ph值为4.5-5.5。 对于从黑曲霉和里氏木霉中提取的 ADI 没有特殊规定，对于从青霉中提取的 ADI 也没有特殊规定（FAO/WHO，1994）。
使用
纤维素酶是一种消化酶。 用于治疗消化不良、食欲不振。
使用
1.酶制剂。 2、主要用于谷类、豆类等植物性食品的软化、脱皮； 3、用于降低咖啡提取物的粘度，最大允许用量100mg/kg； 4、用于酿造原料的预处理； 5、脱脂大豆粉、大豆分离蛋白制造中的提取； 6、用于制造淀粉、琼脂、海藻类食品； 7、消除果汁、酒、啤酒等中纤维引起的浑浊； 绿茶、红茶等。速溶等。
使用
用于生化研究、植物细胞杂交研究，催化纤维素分子水解成低聚纤维素和酶，在医药上常用作消化酶。
使用
纤维素酶主要用于谷物、豆类等植物性食品的软化、脱皮； 控制（降低）咖啡吸入的粘度，最大允许剂量为100mg/kg； 酿造原料的预处理； 淀粉、琼脂和海藻食品的制造； 消除果汁中纤维素引起的浑浊； 速溶绿茶、红茶等。作为饲料添加剂，帮助动物消化和吸收饲料。能将纤维素多糖中的β-1,4-葡聚糖水解为β-糊精
制作方法
一般采用黑曲霉（niger）或李斯特木霉（；T.）进行培养，然后将发酵液用盐析法沉淀精制。 除了纤维素酶之外，所得商业产品还含有半纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、脂肪酶、木聚糖酶、纤维二糖酶和淀粉葡萄糖苷酶。
制作方法
该产品以绿色木本酶菌株为原料，经硫酸铵分馏沉淀、发酵后精制而成。
制作方法
一般用黑曲霉或李斯特木霉培养，然后将发酵液用盐析法沉淀精制而成。 除了纤维素酶之外，所得商业产品还含有半纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、脂肪酶、木聚糖酶、纤维二糖酶和淀粉葡萄糖苷酶。
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