纤维结构对酶作用敏感性的影响
1）纤维含水量
纤维材料最有效的防腐方法是干燥，降低含水量。水在纤维分解中很重要，它有三个作用：①使纤维膨胀，打开纤维的细微结构，以便于纤维素酶进入；②它在微生物和纤维间形成一层介质，供酶扩散；③它是纤维素水解对水分子的原料。
2）酶分子大小和扩散性与纤维毛细结构的关系
纤维素酶分子的大小、扩散性，以及纤维毛细结构的大小直接影响酶扩散的酶与底物的结合，所以与酶解作用有很大的关系。木材和棉花纤维中的毛细管腔分为二类。
（1）粗毛细管，如细胞腔、纹孔等，在光学显微镜下可看见，直径为2 000 Å到10μ或更大。
（2）细胞壁毛细管。如无定形区微纤维间和纤维素分子间的空间，这些空间充填着半纤维素，木质素和各种有机无机成分。当缺水时，大多数细胞壁毛细管是关闭的，吸水后，又重新开放，形成所谓“瞬间毛细管”。在水膨胀的木材、棉花和木浆纤维中细胞壁毛细管的平均值和最大值分别为10Å和35 Å、5 Å和75 Å、25 Å和150Å，当全部为水饱和时，细胞壁毛细管达到最大，有的直径超过200 Å，一般低于此值。总的来看，细胞壁毛细管的直径从几个Å到100 Å。
在粗毛细管中暴露的总表面积是很大的，接近1平方米/克木材或棉花，膨胀后可到300平方米/克材料。1克木材或棉花可容纳3×1015个随机排列的酶分子（200×35 Å），相当于3毫克酶蛋白/克木材或棉花。
关于酶分子的形状，Whitaker在漆斑霉中做了许多工作。此纤维素酶是不称的球蛋白，相对分子质量约63 000，象雪茄烟形状，长200 Å，最宽处为33 Å。从相对分子质量、沉降系数、扩散系数等比较，它和血清蛋白（一种球蛋白）很相似。
从表3中看到一些纤维素酶的分子，没有一个直径是超过木材或棉纤维的粗毛细管的，它们很容易扩散到粗毛细管中作用于暴露的纤维素分子。此时，吸附作用是限制因子，但进入细胞毛细管较困难，两者直径接近或细胞壁毛细管还略小些，而酶分子在扩散时与其他溶质分子一样，取两种运动方式：转动和移动。这样毛细管的直径要大于酶分子的最大直径（包括运动的最大直径）时，酶才能无阻碍地前进。此外，酶不同于无机催化剂，它对底物有专一性的亲和力，所以当它通过毛细管时，与纤维素分子的亲和力也将减低酶分子的扩散速度。这些结构特点，说明了纤维分解较其他碳水化合物（如淀粉）分解慢的原因之一，以及进行预处理，使纤维毛细管结构膨胀与增强酶解的必要性。
3）结晶度和聚合度
结晶区的结晶度越高，酶解越难，当采用溶剂中再沉淀（如铜氨溶液中得到再生纤维素）、机械破坏（如振动磨）和离子辐射等方法改变或破坏结晶度时，就可增加底物对酶的敏感性。
此外，聚合度与酶解也有关系，纤维素分子长度变化很大，从每个分子含15个葡糖基至8 000～10 000个葡糖基。聚合度越高，分解越难，从图8中可见不同聚合度的失重情况，Poria monticola引起的红腐与聚合度有很大的关系，从曲线延伸下来，可求得10%纤维素易分解，此数值刚好与无定形区的含量一致，Polyporus versicolor引起的白腐与聚合度关系略小。
图8 不同聚合度与失重的关系
4）结晶区单位晶格的大小
纤维素结晶有四种，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。Ⅰ是天然纤维素结晶。Ⅱ是再生纤维素结晶，如黏胶纤、玻璃纸和碱膨胀的棉花，Ⅲ和Ⅳ是用无水乙胺或高温。处理得到的，四种结晶的三度空间大小不一（见表4）。
表4 不同纤维素结晶的单位晶格大小
纤维素品格的大小和形状与酶的作用也有关系，最近Rautila将绿色木霉分别培养在四种结晶纤维素的培养基中，发现在培养基中含某一种结晶纤维素，则产生的纤维素酶分解这结晶的活化能最低，即最易作用。可见，酶的活力中心结构是同纤维素特殊的晶格结构相配合的。(https://www.daowen.com)
5）葡萄糖链的构型和立体强度
King认为结晶区难分不仅因为酶不易接近纤维素分子，而且由于它的葡萄糖链的构型和立体强度。在这些区域中葡萄糖链呈所谓椅式构型，按Thoma和Koshland在β-淀粉酶中提出的“诱导适应机制”，酶与底物作用时，不仅有酶的运动，还有底物的配合运动。在溶菌酶中发现酶反应时，底物分子要发生空间构型的变化——底物形变和所谓张力效应，当纤维素结晶度降低，水合度增加时，纤维素链上葡萄糖环的构型和各个方向调整的可能性也增加，从而提高了纤维素对酶解的敏感性。现在这种说法还仅属假设，从酶反应的立体专一性角度来看，是一个很有趣的问题。
6）纤维中其他成分的影响
（1）木质素和半纤维素：它们包围着纤维素或充填在毛细管空腔和无定形区，影响纤维素酶和底物的接触，要分解木材纤维，则需木质素酶和半纤维素酶一起参与作用，或打断它们与纤维素的联系，某些木质素的烷基-苯基、C-C键可被漆酶一类的多酚氧化酶分解，这一裂解在某些自腐菌分解天然木材时起着重要作用。当用碱处理，除去木质素和半纤维素时，也可大大提高酶解效率。
（2）无机成分：纤维中约含1%灰分，它包含纤维分解菌生长所必须的一切成分。故有人设想用螯合剂（chelatingagents）除去灰分以防止棉花、木材的腐烂。一般来说，汞、铜、银、铬和锌均具有抑制作用，而镁、钴、钙、锰有刺激作用。
（3）可抽提物质：指溶于中性溶剂如丙酮、乙醚、乙醇、苯和水中的物质，它们的影响有以下几个方面：
（a）生长刺激物质，如维生素（尤其是B1）和某些供生长的可溶性糖。
（b）有毒物质，特别是酚类，抑制菌的生长和发育。
（c）有些物质堆积在细胞壁的精细毛细管结构中，不利于酶对纤维素分子的接近。
（d）某些纤维素酶的天然抑制剂，直接抑制酶水解的速度和强度。有不少植物能抵御纤维分解菌的作用就是因为含有天然抑制剂，主要是酚类化合物，如丹宁和白色素，在500种被试验植物中，有17%每克干材料中含10个单位以上的抑制剂，分布部位很广，从叶、木质部到花、果实、种子中均有。
日本用缩合丹宁处理绳索防止腐烂，用柿子汁处理纸防腐，我国西南地区制纸伞时涂青柿子汁，恐怕也都是利用柿子中天然抑制剂的作用。
7）取代基团的影响
纤维素分子的羟基氢被甲基、乙基、羟乙基、羧甲基取代，形成纤维素衍生物，这些基团取代上去后，使纤维素结晶度下降，溶解度增加，一般取代度在0.5～0.7时全部溶解，这时酶解最快，取代度再大，就会影响酶和纤维素的结合，降低酶解，直至不能分解。现在国外想用高取代的纤维素来防腐，不过，这会产生料想不到的麻烦，因为污物中的纤维废物将无法分解而造成“纤维”灾害。
总之，纤维素对纤维素酶的敏感性，在很大程度上取决它是否能与微生物的酶相接触。酶和底物的直接接触是水解的先决条件。任何影响或限制纤维素酶接近纤维素的结构特征，都将降低纤维素酶酶解的敏感性。
根据以上纤维素酶本身和底物结构二者对酶解作用的影响。下面谈谈国外提高酶解效率的几个途径。
