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姜黄素增溶方法的研究进展
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你可能喜欢浅谈增加难溶性兽药溶解度的方法--《山东畜牧兽医》2012年09期
浅谈增加难溶性兽药溶解度的方法
【摘要】：正兽药的溶解度低不仅降低药物在体内的吸收与生物利用度,而且影响药物制剂。常用的兽药剂型可溶性粉、溶液剂、针剂等都需药物有一定的溶解度。因此,增加难溶性兽药的溶解度是兽药工作者经常遇到的难题。1制成可溶性的盐难溶性弱酸或弱碱性兽药,可通过制成可溶性的
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【分类号】：S854.52【正文快照】：
兽药的溶解度低不仅降低药物在体内的吸收与生物利用度,而且影响药物制剂。常用的兽药剂型可溶性粉、溶液剂、针剂等都需药物有一定的溶解度。因此,增加难溶性兽药的溶解度是兽药工作者经常遇到的难题。1制成可溶性的盐难溶性弱酸或弱碱性兽药,可通过制成可溶性的盐,使其变为
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京公网安备75号纤维素酶及其研究进展-全球纺织网纺织百科
>> 纤维素酶及其研究进展
纤维素酶及其研究进展
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摘要：纤维素酶是一种分解纤维素的高活性生物催化剂，具有广泛的应用价值。文章介绍了纤维素酶的特性、应用及研究进展。
纤维素占植物于重的35～5O，是地球上分布最广、含量最丰富的碳水化合物。它是自然界中数量最大的可再生性物质，它的降解是自然界碳素循环的中心环节。纤维素的利用与转化对于解决世界能源危机、粮食短缺、环境污染等问题具有十分重要的意义。自从1906年在蜗牛消化道发现纤维素酶以来，纤维素的微生物降解问题就得到了国内外学者的很大关注]。纤维素被彻底分解而又无污染的一条有效途径，就是利用纤维素酶的水解作用。
纤维素酶是一种复合酶，主要由葡聚糖内切酶、葡聚糖外切酶和B-葡萄糖苷酶等组成，还有很高的木聚糖酶活力。由于纤维素酶在饲料、酒精、纺织和食品等领域有巨大的市场潜力，因此已被国内外业内人士看好。它将是继糖化酶、淀粉酶和蛋白酶之后的第四大工业酶种，在中国甚至完全有可能成为第一大酶种，故纤维素酶是酶制剂工业中的一个新的增长点。它的生产对人类生存环境的改善和可持续发展有着举足轻重的影响。
1纤维素酶的性质
纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中，细菌、真菌、动物体内都能产生纤维素酶。一般用于生产的纤维素酶来自于真菌，比较典型的有木霉属(Trichoderma)、曲霉属(Aspergillus)和青霉属(Penieillium)。
1．1纤维素酶的组成与分类
纤维素酶(cellulase)是指能水解纤维素B一1，4葡萄糖苷键，使纤维素变成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称，它不是单一酶，而是起协同作用的多组分酶系，即葡聚糖内切酶(EC3．2．1．4，也称CX酶)、葡聚糖外切酶(EC3．2．1．91，也称C1酶)、B-葡萄糖苷酶(EC3．2．1．21，也称纤维二糖酶)三个主要成分组成的诱导型复合酶系。
CX酶能在纤维素酶分子内部任意断裂B&1，4糖苷键。C1酶能从纤维分子的非还原端依次裂解p一1，4糖苷键释放出纤维二糖分子。葡萄糖苷酶能将纤维二糖及其他低分子纤维糊精分解为葡萄糖。C1酶和CX酶主要溶解纤维素，纤维二糖酶主要将纤维二糖、纤维三糖转化为葡萄糖，当三个主要成分的活性比例适当时，就能协同作用完成对纤维素的降解。其酶催化效率高，比单一酶高106～107倍。
1．2纤维素酶的理化特性
不同来源的纤维索酶的理化特性都不尽相同。内切型酶的分子量介于23～146kDa之间，如真菌的异构酶EGI和EGIII，EG1分子量约为54kDa，EGII1分子量约为49．8kDa。但也有例外，纤维粘EG有两种菌的内切酶分子量只有6．3kDa。外切型酶的分子量介于38～118kDa之间，如木霉的CBH有两种异构酶CB&HI和CBHII，CBH1分子量约为66kDa，CBHII
约为53kDa。
通过对纤维素酶一级结构和三级结构的研究发现，纤维素酶分子普遍具有类似的结构，由球状的催化结构域(catalyticdomains，CD)、连接桥(1inker)和纤维素结合结构域(cellulose-bindingdomains，CBD)三部分组成。外切酶的活性位点位于一个长环状通道中，它只能从纤维素链的非还原性末端切下纤维二糖。
2产纤维素酶菌株的筛选与保藏
2．1产纤维素酶真菌的筛选
产纤维素酶的真菌有黑曲霉、血红栓菌、卧孔属、疣孢漆斑菌QM46o、绳状青霉、变幻青霉、变色多空霉、乳齿耙菌、腐皮镰孢、绿色木霉、里氏木霉、康氏木霉、嗜热毛壳菌QM9381和嗜热子囊菌QM9383等；丝状真菌产生的纤维素酶一般在酸性或中性偏酸性条件下水解纤维素底物。真菌纤维素酶通常是胞外酶，酶被分泌到培养基中，用过滤和离心等方法就可较容易地得到无细胞酶制品[7]。王家林等(1996)采用了紫外线、特定电磁波辐射、线性加速器，亚硝基胍等物理、化学的诱变方法，获得了高产菌株NT15一H、NT15一H1、XT-15H、XT-15H1。其中木霉NT一15H固体培养活力经检测表明，滤纸活力为3670U／g，C1一酶活力24460U／g，Cx一酶活力1800U／g，已达到国际先进水平，此菌种在工厂化生产中性能稳定。
张苓花等(1998)采用康氏木霉W-925，J一931，经过浓度为29／5硫酸二乙酯和紫外线(15W、30cm、2rain)复合诱变后，得到了产酶活性高的wu一932菌种，该菌种CMC糖化力达到2975，滤纸糖酶活性为531，比出发菌W-925分别提高了100和81。王成书等(1997)采用里氏木霉A3进行紫外线和亚硝基胍复合诱变后，将处理过的孢子接种于纤维双层平板上，3O℃培养5～8d，15℃放置7～10d，挑选透明圈直径和菌落直径比较大的单菌落进行三角瓶固态发酵再筛选，得到了产纤维素酶活力很高的里氏木霉91&3菌株。
2．2产纤维素酶细菌的筛选
由细菌所产生的纤维素酶一般最适pH中性至偏碱性，由于这类酶制剂对天然纤维素的水解作用较弱，较长期以来没有得到足够的重视。近十几年来，随着中性纤维素酶和碱性纤维素酶在棉织品水洗整理工艺及洗涤剂工业中的成功应用，细菌纤维素酶制剂已显示出良好的使用性能和巨大的经济价值。唐仕荣等(2006)报道，以产纤维素酶细菌LBT-3．6为出发菌株，经紫外、微波先后诱变，选育得一株高产突变株WB-2，滤纸酶活力比出发菌株提高了202．7。经过培养条件优化后，以麸皮为碳源，最适浓度为50L，(NH4)。PO44L，蛋白胨1g／L，添加0．49，6Naa和0．2％吐温8O，滤纸酶活力达到12．35U／ml。王锐萍等(2006)报道，以产纤维素酶芽孢杆菌JJOB为出发菌株，进行了紫外线和诱变处理，采用透明圈法初筛和摇瓶培养复筛，获得2株高产纤维素酶的突变株HS-)O1和HS-T002。与出发菌株相比，经紫外线诱变处理的HS-。O1突变株产酶活力提高了1．9倍，用HN诱变处理的HS-T002突变株产酶活力提高了2倍。
2．3产纤维素酶菌种的保藏
产纤维素酶菌种易退化，退化后其产酶力明显降低。为了避免菌种退化，张苓花等(1998)报道，采用砂土管保藏菌种。即将过筛洗净的砂子与土以3：2的比例混合分装在试管内，用1kg／CITI2压力灭菌30min共三次，将欲保存的斜面菌种制备成100mL孢子悬浮液，每个砂土管注入0．5mL，摇匀，放入盛有无水CaCL2。真空干燥器内保存。经测定，在所测的121d内，酶的活性基本不变；酶活性下降5O的时间，由常规方法的60d延长至160d，明显地减缓了菌种退化速度。
3纤维素酶的应用研究
3．1在能源工业中
美国专门成立了生物能量局，指定了联邦燃料规划，并与太阳能研究院共同制定了纤维素发酵的生产技术规划，建立了酸法水解、酶法水解及二者结合三个试验工厂，研究内容包括经济有效的原料预处理方法，新菌种的选育和改进发酵工艺等。其中乔治亚大学和佛罗里达大学的高温热纤梭菌的厌氧酒精发酵已取得阶段性成果。另外，利用基因操作技术把纤维素酶基因克隆在S．Cerevisiae及Z．molis中，使它们能够利用纤维素直接转化生产酒精，该工作也取得了进展。日本制订了两个有关生物量利用的研究计划，即绿色能源计划和生物量转化计划，并投人大量人力物力付诸实施，现已完成有蔗渣、稻草为原料生产酒精的中试，日耗原料720kg，产酒精150~200L，酒精含量为99．59／6。法国等其它西方国家也制定了发展规划，从而在世界范围内使得该分支领域成为纤维素酶研究中最为活跃并取得重大突破的分支之一。
3．2在食品加工中的应用
在进行酒精发酵时添加纤维素酶可显著提高酒精和白酒生产中的原料利用率，降低溶液的黏度，缩短发酵时间，而且酒的口感醇香，杂醇油含量低。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，改进过滤性能。
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，提高酱油得率，加快发酵速度，改善酱油风味和质量。
用纤维素酶处理豆腐渣后接人乳酸菌进行发酵，可制得营养、品味俱佳的发酵饮料。将纤维素酶应用于果蔬榨汁、花粉饮料中，可提高汁液的提取率(约10)和促进汁液澄清，提高可溶性固形物的含量，并可将果皮综合利用。目前，有报道已成功地将柑橘皮渣酶解制取全果饮料，其中的粗纤维有50降解为短链低聚糖，即全果饮料中的膳食纤维，具有一定的保健医疗价值。在豆腐生产中，将纤维素酶应用于豆腐生产工艺中，结果表明，在大豆浸渍时添加0．5～5．0纤维素酶，可提高4．OO～l1．O1豆腐出品率，且豆腐色质和风味无明显变化，且不用改变原有生产工艺路线，其经济效益比较明显。
用纤维素酶处理茶叶制备速溶茶，可有效提高速溶茶提取率，制成的速溶茶不仅保持茶叶天然的色、香、味和营养成分，且无不溶性渣滓，饮用方便。
3．3在饲料工业中
酶制剂作为家畜饲料添加剂在国内外已引起越来越多的关注。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，大大提高饲料的利用率。
3．4其他方面
纤维素酶在纺织、造纸、水产业、地质钻井、草药提取等方面均有很大应用潜力。用纤维素酶适当处理纸浆，能增加微细纤维生成量和提高保水度，有可能促进某些纸张抗张力提高。此外，纤维素酶还应用于医药行业制消化剂等。
4纤维素酶的固定化研究
目前，纤维素酶的价格比较昂贵，若将其固定化，进行重复使用便可降低生产成本。近年来，在纤维素酶的固定化研究上已取得了一定的进展，王玫等(2006)利用氨水作沉淀剂，用共沉淀法制备了磁性纳米颗粒，并以此为载体，制备了固定化纤维素酶，结果表明，磁性固定化酶有良好的热稳定性和贮存稳定性，为纤维素的利用提供了一条新思路。杨国营等(2004)报道，使用双功能试剂戊二醛作交联剂，将纤维素酶固定于脱乙酰度93．66的壳聚糖上，实验发现：脱乙酰度高的壳聚糖所用戊二醛的质量浓度较高，且固定化酶量较高；固定化酶的热稳定性比原酶高，与底物亲和力增加；最适pH值向酸性方向移动L2。潘丽军等(2006)合成了淀粉接枝丙烯腈、丙烯酰胺两亲性高分子化合物，并以此为载体，共价偶联固定纤维素酶，结果表明：最适温度为5O℃，最适pH值为6．6，热稳定性、重复使用稳定
性和储存稳定性均有明显提高[2。据柴梅等(2007)报道，选用国内固定化酶方面研究较少的EudragitL-100为载体，采用物理吸附法制备出具有可溶一不可溶性质的固定化纤维素酶。固定化酶的溶解度变化的条件是：pH&5．0时，呈可溶性,pHi4．0时，呈不可溶性。固定化酶的稳定性较好，重复利用4次后，酶活力保留值在659，6以上。以2的滤纸为底物(15FPU／g底物)，固定化酶水解反应的效果比游离酶好。
当前，新能源、新食品资源的开发是世界各国都在着重研究的重大课题，在这类研究中，纤维素科学、纤维素降解机理和纤维素酶的研究成为其研究的主要组成部分。但是离大规模地对纤维素进行利用还相差甚远，故仍然需要寻找新的产纤维素酶菌株或进一步选育高产菌株。多数纤维素降解菌株均为普通培养基获得，一些厌氧、极端环境微生物并未引起足够重视，它们所具有的一些降解基因也许是非常特别的。原生质体融合技术可打破物种间细胞不能相互融合的障碍，是获取具有全纤维素酶高产菌株的理想育种途径。其次，可通过筛选或诱变产生高产菌株，并利用基因工程以及生产工艺的改进来高效地生产酶活高、适应性强的纤维素酶。最后，运用蛋白质工程技术可增强纤维素酶的抗逆性。总之，纤维素酶必将在人们的生活中发挥出其所具有的巨大潜力和作用。