1、酶浓度调节
2、pH值调节
3、激素调节
4、共价修饰调节
5、抑 制剂调节
6、反馈调节
7、金属离子调节
和其它小分子化合物的调节。
影响纤维素酶催化效率的因素主要有:
(1)纤维素酶来源的影响
纤维素酶的来源十分广泛,但从生产纤维素酶的角度看,利用微生物以外的生物生产没有现实意义,因此,筛选和培育高产高 效菌种是纤维素酶生产的关键。
(2)纤 维素超分子结构的影响
纤维素纤维的超分子结构对纤维素酶的作用有较大影响.纤维素纤维的超分子结构主要包括结晶度、取向度、原纤维砌结构等.在同等条件下,结晶度越高(无定形区比例越低),纤维素酶的作用效率越低.
(3)抑 制剂和活化剂
大多数羟基化合物是抑 制剂,但少数几种羟基化合物,如甘油、山梨醇等则对纤维素酶起活化作用。
(4)表面活性剂对纤维素酶的活力的影响
离子型表面活性剂对纤维素酶的活力保持是不利的,非离子型表面活性剂对纤维素酶的活力有一定的促进作用,这对实际应用非常有利。
(5) pH值对酶稳定性和酶活力的影响
典型的酶活力pH曲线有如钟罩形,它和两性电解质在不同pH值时的解离曲线(不同pH条件下两性电解质的两性离子含量曲线)很相似。因此,z初就认为,pH值影响酶活力的原因可能是由于改变了酶的解离状态。
深入的研究发现:
酶反应都有各自的z适pH值,而这种z适pH往往和它的等电点不一致。
经过部分修饰的酶,其z适pH通常不变。
对某些酶的研究表明,它们的z适pH主要和活性部位侧链基团的解离直接有关。
通常在0—10℃(z好是0—5℃)酶的稳定性较好,低于0℃酶也可能因冻结而失活。有的酶在0—10℃时比在20—30时℃更不稳定个别的酶有着稳定的耐高温性能,如核糖核酸酶在100℃保持几分钟仍有活力,结晶胰蛋白酶在pH为2—3时,加热到沸腾酶活力也不会永 久的消失。因而,不同的酶在热稳定性上会显示一定的差别。
增效剂在纤维素酵洗中的应用:
纤维素酶是一组能够降解纤维素生成葡萄糖的酶的总称,在食品、饲料、医药、纺织、洗涤剂和造纸等众多的工业领域有广泛的应用价值。
从酶的作用特性出发可分成两大类:碱性纤维素酶和酸性纤维素酶。
通常所说的碱性纤维素酶是具有3~10种或更多组分构成的多组分酶,根据其作用方式一般又可将纤维素酶分为3类:外切β-1,4-葡聚糖苷酶(简称CBH).内切β-1,4-葡聚糖苷酶(简称EG)和β-1,4-葡萄糖苷酶(简称BG)。在这3种酶的协同作用下,z终将其分解成葡萄糖。
到目前为止,还没有能够在碱性条件下分解天然纤维素的纤维素酶。自从1906年Seilliere从蜗牛消化液中发现纤维素酶以来,人们对纤维素酶做了大量的研究,特别是80年代以来,由于分子生物学的发展及生物工程技术的兴起,纤维素酶的研究出现了新的前景。
棉的形态结构及基本组成:
棉纤维的形态结构
棉纤维是棉籽表皮上的细胞突起生长而形成的,每根棉纤维就是一个细胞,从棉籽壳上脱落下来的棉纤维是一个上端封闭、下端截断的管状不完整的细胞。其形态结构如下:
(1)角质层: 角质层是棉纤维j薄的z外层,它大概是由油蜡和果胶物质所组成,生长过程中紧包于棉纤维的初生胞壁上,但不属于该胞壁的一部分。
(2)初生胞壁: 初生胞壁厚约0.1~0.2μm与纤维的宽度(2μm)相比是较薄的一层,主要是纤维素的网状组织,但也有一定的杂质,如果胶,油蜡等。
(3)次生胞壁: 次生胞壁是由纤维素组成,是纤维的主体部分,约占纤维总重量的90%以上,是由纤维素在初生胞壁内部沉积而成的原纤网状组织。
(4)胞腔:当纤维干燥后原生质的残渣便干涸在细胞内壁上,所以胞腔中含有蛋白质,矿物以及一些色素等。
纤维的组成
棉纤维含杂(纤维共生物)6%~10%,这些纤维共生物应该在前处理中被去除。其组成为:
1、纤维素:纤维素是β-D葡萄糖剩基彼此以1,4甙键结合而成的大分子,在结晶区内相邻的葡萄糖环相互倒置,糖环中的氢原子和羟基分布在糖环平面的两侧;
2、果胶物质:果胶是棉纤维中影响z严重,又z难去除的物质,在棉纤维中以果胶的钙、镁盐和甲酯形式存在,亲水性比纤维低,对纤维的润湿性和染料的上染都有不良影响,其染色牢度也差。它还存在于棉籽壳中,将多层壳层粘在一起,使之难以去除。
3、含氮物质:主要是以蛋白质形式存在于纤维的胞腔中,量不多,但会使纤维发黄。
4、蜡状物质:是棉纤中能溶于有机溶剂的杂质的总称,主要存在于纤维的表层,对纤维的润湿有影响。也有人认为,只要蜡状物质在纤维外表的完整包覆状被破坏,即使还有部分蜡状物质存在,纤维也可以有良好的润湿性,且具有良好的手感;对绒类织物而言还有利于起绒。
5、灰分:灰分由各种无机盐组成,包括硅酸、碳酸、盐酸、硫酸,磷酸的钾、钙、钠、镁、锰盐及氧化铁和氧化铝。无机盐的存在对纤维的吸水性,白度和手感有一定的影响,而且某些盐类和氧化铁对漂白剂的分解有催化作用。
6、棉籽壳:棉籽壳的化学组成是木质素、单宁、纤维素、半纤维素以及多糖类,除此之外还含有少量的蛋白质,油脂,矿物质。棉籽在轧花后,虽然棉籽和纤维得以分离,但仍有少量残片附在纤维上,纺纱时嵌入纱中,严重地影响织物的外观,应予以去除。
7、糖类:糖类一般指半纤维素。半纤维素是一个不确定的术语。原指纤维素在17.5%的氢氧化钠溶液中,20℃条件下,处理45 min能溶解的部分。从化学结构上来说,包括多缩戊糖(木聚糖),多聚己糖。
纤维素酶的基本特征
酶是一种无毒,环境友好的生物催化剂,是主要由氨基酸组成的蛋白质。它具有高 效率,高度专一性。酶的高 效性和专一性不需要高温、高压、强碱和强酸的作用条件,不但对普通的化学催化反应来说是一个飞跃,而且对它在各个领域中的应用也具有十分重要的价值,可以获得低能耗、高产率、高质量和一些特殊的功能效果。
酶的特点:
(1)反应条件温和
酶发生催化作用可在常温、常压下进行,不需要强酸、强碱,对设备的要求较低,劳动条件较好。同时,一般酶的催化反应均在生理温度25℃~37℃范围内进行,仅少数酶在较高温度下进行,这可节约大量能源
(2)催化效率高
一般酶与被催化的反应物有亲和力,从而以一定的有利于反应的位置相结合,所以用酶做催化剂时频率因子也会大大增加,故也使反应速度大为加快。所以,酶在化学反应中起降低活化能和增加频率因子(即反应因子间的碰撞率)的作用,从而大大加快反应速度。酶催化反应的速度比非催化反应的速度高108~1020倍,比其他催化剂催化的速度高107~1013。
(3)催化反应具有专一性
酶的催化反应具有高度的专一性,即酶对作用底物有严格的选择性,一种酶只能催化特定的一类或一种物质。酶对底物的这种选择性表现在两方面,即对被作用的反应是专一的和对被催化的反应是专一的。
(4)活性可以控制
酶本身是由蛋白质所组成,因而具有蛋白质的性质——无毒、对酸碱和温度敏感。因此,可通过调节温度或PH值来抑 制酶制剂的反应,达到控制反应的目的。
生命是严格有序的。一方面这种有序的过程依赖于酶的催化作用;另一方面,酶又必然受到这个有序过程的严格控制。肌体内不同反应体系的酶,采用不同的方式进行调控,十分严密。这是酶和一般催化剂不同的一个重要性质。酶的调节控制方式很多。在生物体内,酶和酶之间,酶和其他蛋白质之间以及酶和其他生物高分子之间存在着相互作用,会影响酶的活力。一种酶的反应往往和其他酶的反应相联系。纺织加工中所用的酶是在生物体外发生反应的。也有许多因素影响酶的活力,一些物质可激活其活力,一些物质可抑 制其活力。
(5)来源广
动物、植物、微生物都可以作酶的原料,特别是微生物不受季节、气候和地域的限制。而且微生物品种繁多,容易培养,又繁殖较快,产量又高,可以在短时间内大量生产。尤其,近期使用基因工程进行DNA顺序重组和编排,可使人们按不同需要生产出不同性能的酶制剂,使酶制剂发生了突破性的进展。
(6)绿色环保
酶本身很易被生物降解,且不需加入大量的化学品,所以能大大降低污水处理负担,被称为21世纪的环保助剂。