纤维素酶的应用

废纤维糖化生产葡萄糖无疑是纤维素酶应用的主要目标。纤维素的酶解和酸水解相比，具有在常温常压下可进行、不需要昂贵的耐酸设备、反应专一、产品纯净等优点。但纤维素糖化曾认为无法同淀粉的糖化相竞争。不过，近十多年来，纤维素酶研究的进步，包括菌种的选育、培养条件的改进、预处理方法（如高温热磨、化学处理等）和糖化工艺的发展，至少使我们向这一目标大大地迈进了。利用木霉纤维素酶化，5%～20%浓度的纤维素（预处理过）底物，6～24小时，50%可转化为可溶性。纤维素转化率达70%～90%［47］。在纤维糖化的连续化系统中，用10%纯纤维素，反应40小时，得到5%浓度的葡萄糖流出液［5］。在另一个糖化系统中，葡萄糖流出速度为2～4克/升/小时，已达到商用淀粉水解速度的一半（4～8克/升/小时）［36］。纤维糖化工艺在技术上是可行的，经济上能否过关尚待证明［5］。为了最终解决应用问题，必须进一步提高菌种活力，提高底物密度，降低预处理成本（现占生产费用的一半），或选预处理过的城市工业废物（如造纸厂度纸浆），改进糖化工艺（包括连续化、酶的吸附和酶的回收）和开展副产品的综合利用（如纤维二糖、木糖、木质素、菌丝体等），菌种显然是突出的问题之一而受到国内外的重视。应该选育高产、耐热和能分解天然纤维的菌种。但是，对于菌种的潜力和选育的方法必须要有客观的估价。常规的菌种诱变方法曾选育出一些优良的菌株，但似乎难以在现有的水平上有更大的突破。应该寻找新的合理的筛选模型。曾有报道想用杂交［64］和基因工程的方法育种。看来，菌种选育工作的成功要吸收新技术、新方法，包括现代遗传工程的技术（如基因转移、增加基因样板量等）。筛选模型的设计、现代遗传工程的应用在很大程度上要依赖于对纤维素酶形成的生理、生化及遗传控制（如诱导、降解物阻遏等的本质）和纤维素复台酶的生化本质的了解。

提高糖化率的途径，除了菌种和预处理外，发挥现有菌种的潜力，提高酶的产量和酶的作用效率、诸如选用高效诱导剂、采用丰富培养基、同时克服降解物阻遏等，也是不可忽视的方面。即就拟康氏木霉N2-78而言，在液体培养基中培养60小时达到的胞外蛋白为2.4毫克/毫升，相当于1/4纤维素转化为胞外蛋白。如何提高纤维素酶的作用效率将是摆在我们面前一个很艰巨的任务。

利用纤维分解细菌，分解废纤维生产单细胞蛋白，可能是纤维素酶应用的一个很有希望的目标。因为纤维分解细菌生长繁殖快，活体转化纤维素的效率高，且纤维素直接转化为菌体蛋白。由于对分解甘蔗渣纤维分解菌历时六年的研究［65］，已有专利申请［66］。曾计划在美国旧金山结合城市废物（如废报纸）处理，用1千万美元建立年产6万吨单细胞蛋白的试验工厂［67］。蛋白的质量介于动物蛋白和植物蛋白之间。目前尚存在若干技术问题（如核酸的去除）和成本问题。我组利用纤维分解细菌分解废纸浆，制取细菌蛋白和四种单核苷酸获得了成功，纤维分解率达95%以上。(https://www.daowen.com)

纤维素酶在其他方面的应用试验包括食品加工（大豆加工、粮食加工、海藻加工、制速溶茶、提高酵母和小球藻的消化率等）［36，693，69］、医药工业［69］、饲料加工［69］、造纸工业、废水处理［69］，以及木霉孢子做土壤抗菌剂［71］。但是，目前国外纤维素酶应用最有实际意义的例子，是医用助消化剂和植物细胞脱壁［36，72］。国内应用EA3-867纤维素酶制及已成功地从20多种植物中分离出大量完整的原生质体，并从烟草的叶肉组织或愈伤组织培养分化为植物株［73］。国内有相当大的人力从事纤维素酶曲的养猪试验，采用EA3-867等菌种，在一定的条件下，有增加猪重的效果，但在生产上应用还有待实践考验并要解决制曲发酵、成本等困难，看来某些单位采用纤维素酶曲直接喂猪的方法可能是一种简便可行的方法。