1、酶濃度調(diào)節(jié)
2、pH值調(diào)節(jié)
3、激素調(diào)節(jié)
4、共價(jià)修飾調(diào)節(jié)
5、抑 制劑調(diào)節(jié)
6、反饋調(diào)節(jié)
7、金屬離子調(diào)節(jié)
和其它小分子化合物的調(diào)節(jié)。
影響纖維素酶催化效率的因素主要有:
(1)纖維素酶來源的影響
纖維素酶的來源十分廣泛,但從生產(chǎn)纖維素酶的角度看,利用微生物以外的生物生產(chǎn)沒有現(xiàn)實(shí)意義,因此,篩選和培育高產(chǎn)高 效菌種是纖維素酶生產(chǎn)的關(guān)鍵。
(2)纖 維素超分子結(jié)構(gòu)的影響
纖維素纖維的超分子結(jié)構(gòu)對(duì)纖維素酶的作用有較大影響.纖維素纖維的超分子結(jié)構(gòu)主要包括結(jié)晶度、取向度、原纖維砌結(jié)構(gòu)等.在同等條件下,結(jié)晶度越高(無定形區(qū)比例越低),纖維素酶的作用效率越低.
(3)抑 制劑和活化劑
大多數(shù)羥基化合物是抑 制劑,但少數(shù)幾種羥基化合物,如甘油、山梨醇等則對(duì)纖維素酶起活化作用。
(4)表面活性劑對(duì)纖維素酶的活力的影響
離子型表面活性劑對(duì)纖維素酶的活力保持是不利的,非離子型表面活性劑對(duì)纖維素酶的活力有一定的促進(jìn)作用,這對(duì)實(shí)際應(yīng)用非常有利。
(5) pH值對(duì)酶穩(wěn)定性和酶活力的影響
典型的酶活力pH曲線有如鐘罩形,它和兩性電解質(zhì)在不同pH值時(shí)的解離曲線(不同pH條件下兩性電解質(zhì)的兩性離子含量曲線)很相似。因此,z初就認(rèn)為,pH值影響酶活力的原因可能是由于改變了酶的解離狀態(tài)。
深入的研究發(fā)現(xiàn):
酶反應(yīng)都有各自的z適pH值,而這種z適pH往往和它的等電點(diǎn)不一致。
經(jīng)過部分修飾的酶,其z適pH通常不變。
對(duì)某些酶的研究表明,它們的z適pH主要和活性部位側(cè)鏈基團(tuán)的解離直接有關(guān)。
通常在0—10℃(z好是0—5℃)酶的穩(wěn)定性較好,低于0℃酶也可能因凍結(jié)而失活。有的酶在0—10℃時(shí)比在20—30時(shí)℃更不穩(wěn)定個(gè)別的酶有著穩(wěn)定的耐高溫性能,如核糖核酸酶在100℃保持幾分鐘仍有活力,結(jié)晶胰蛋白酶在pH為2—3時(shí),加熱到沸騰酶活力也不會(huì)永 久的消失。因而,不同的酶在熱穩(wěn)定性上會(huì)顯示一定的差別。
增效劑在纖維素酵洗中的應(yīng)用:
纖維素酶是一組能夠降解纖維素生成葡萄糖的酶的總稱,在食品、飼料、醫(yī)藥、紡織、洗滌劑和造紙等眾多的工業(yè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
從酶的作用特性出發(fā)可分成兩大類:堿性纖維素酶和酸性纖維素酶。
通常所說的堿性纖維素酶是具有3~10種或更多組分構(gòu)成的多組分酶,根據(jù)其作用方式一般又可將纖維素酶分為3類:外切β-1,4-葡聚糖苷酶(簡稱CBH).內(nèi)切β-1,4-葡聚糖苷酶(簡稱EG)和β-1,4-葡萄糖苷酶(簡稱BG)。在這3種酶的協(xié)同作用下,z終將其分解成葡萄糖。
到目前為止,還沒有能夠在堿性條件下分解天然纖維素的纖維素酶。自從1906年Seilliere從蝸牛消化液中發(fā)現(xiàn)纖維素酶以來,人們對(duì)纖維素酶做了大量的研究,特別是80年代以來,由于分子生物學(xué)的發(fā)展及生物工程技術(shù)的興起,纖維素酶的研究出現(xiàn)了新的前景。
棉的形態(tài)結(jié)構(gòu)及基本組成:
棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)
棉纖維是棉籽表皮上的細(xì)胞突起生長而形成的,每根棉纖維就是一個(gè)細(xì)胞,從棉籽殼上脫落下來的棉纖維是一個(gè)上端封閉、下端截?cái)嗟墓軤畈煌暾募?xì)胞。其形態(tài)結(jié)構(gòu)如下:
(1)角質(zhì)層: 角質(zhì)層是棉纖維j薄的z外層,它大概是由油蠟和果膠物質(zhì)所組成,生長過程中緊包于棉纖維的初生胞壁上,但不屬于該胞壁的一部分。
(2)初生胞壁: 初生胞壁厚約0.1~0.2μm與纖維的寬度(2μm)相比是較薄的一層,主要是纖維素的網(wǎng)狀組織,但也有一定的雜質(zhì),如果膠,油蠟等。
(3)次生胞壁: 次生胞壁是由纖維素組成,是纖維的主體部分,約占纖維總重量的90%以上,是由纖維素在初生胞壁內(nèi)部沉積而成的原纖網(wǎng)狀組織。
(4)胞腔:當(dāng)纖維干燥后原生質(zhì)的殘?jiān)愀珊栽诩?xì)胞內(nèi)壁上,所以胞腔中含有蛋白質(zhì),礦物以及一些色素等。
纖維的組成
棉纖維含雜(纖維共生物)6%~10%,這些纖維共生物應(yīng)該在前處理中被去除。其組成為:
1、纖維素:纖維素是β-D葡萄糖?;舜艘?,4甙鍵結(jié)合而成的大分子,在結(jié)晶區(qū)內(nèi)相鄰的葡萄糖環(huán)相互倒置,糖環(huán)中的氫原子和羥基分布在糖環(huán)平面的兩側(cè);
2、果膠物質(zhì):果膠是棉纖維中影響z嚴(yán)重,又z難去除的物質(zhì),在棉纖維中以果膠的鈣、鎂鹽和甲酯形式存在,親水性比纖維低,對(duì)纖維的潤濕性和染料的上染都有不良影響,其染色牢度也差。它還存在于棉籽殼中,將多層殼層粘在一起,使之難以去除。
3、含氮物質(zhì):主要是以蛋白質(zhì)形式存在于纖維的胞腔中,量不多,但會(huì)使纖維發(fā)黃。
4、蠟狀物質(zhì):是棉纖中能溶于有機(jī)溶劑的雜質(zhì)的總稱,主要存在于纖維的表層,對(duì)纖維的潤濕有影響。也有人認(rèn)為,只要蠟狀物質(zhì)在纖維外表的完整包覆狀被破壞,即使還有部分蠟狀物質(zhì)存在,纖維也可以有良好的潤濕性,且具有良好的手感;對(duì)絨類織物而言還有利于起絨。
5、灰分:灰分由各種無機(jī)鹽組成,包括硅酸、碳酸、鹽酸、硫酸,磷酸的鉀、鈣、鈉、鎂、錳鹽及氧化鐵和氧化鋁。無機(jī)鹽的存在對(duì)纖維的吸水性,白度和手感有一定的影響,而且某些鹽類和氧化鐵對(duì)漂白劑的分解有催化作用。
6、棉籽殼:棉籽殼的化學(xué)組成是木質(zhì)素、單寧、纖維素、半纖維素以及多糖類,除此之外還含有少量的蛋白質(zhì),油脂,礦物質(zhì)。棉籽在軋花后,雖然棉籽和纖維得以分離,但仍有少量殘片附在纖維上,紡紗時(shí)嵌入紗中,嚴(yán)重地影響織物的外觀,應(yīng)予以去除。
7、糖類:糖類一般指半纖維素。半纖維素是一個(gè)不確定的術(shù)語。原指纖維素在17.5%的氫氧化鈉溶液中,20℃條件下,處理45 min能溶解的部分。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上來說,包括多縮戊糖(木聚糖),多聚己糖。
纖維素酶的基本特征
酶是一種無毒,環(huán)境友好的生物催化劑,是主要由氨基酸組成的蛋白質(zhì)。它具有高 效率,高度專一性。酶的高 效性和專一性不需要高溫、高壓、強(qiáng)堿和強(qiáng)酸的作用條件,不但對(duì)普通的化學(xué)催化反應(yīng)來說是一個(gè)飛躍,而且對(duì)它在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用也具有十分重要的價(jià)值,可以獲得低能耗、高產(chǎn)率、高質(zhì)量和一些特殊的功能效果。
酶的特點(diǎn):
(1)反應(yīng)條件溫和
酶發(fā)生催化作用可在常溫、常壓下進(jìn)行,不需要強(qiáng)酸、強(qiáng)堿,對(duì)設(shè)備的要求較低,勞動(dòng)條件較好。同時(shí),一般酶的催化反應(yīng)均在生理溫度25℃~37℃范圍內(nèi)進(jìn)行,僅少數(shù)酶在較高溫度下進(jìn)行,這可節(jié)約大量能源
(2)催化效率高
一般酶與被催化的反應(yīng)物有親和力,從而以一定的有利于反應(yīng)的位置相結(jié)合,所以用酶做催化劑時(shí)頻率因子也會(huì)大大增加,故也使反應(yīng)速度大為加快。所以,酶在化學(xué)反應(yīng)中起降低活化能和增加頻率因子(即反應(yīng)因子間的碰撞率)的作用,從而大大加快反應(yīng)速度。酶催化反應(yīng)的速度比非催化反應(yīng)的速度高108~1020倍,比其他催化劑催化的速度高107~1013。
(3)催化反應(yīng)具有專一性
酶的催化反應(yīng)具有高度的專一性,即酶對(duì)作用底物有嚴(yán)格的選擇性,一種酶只能催化特定的一類或一種物質(zhì)。酶對(duì)底物的這種選擇性表現(xiàn)在兩方面,即對(duì)被作用的反應(yīng)是專一的和對(duì)被催化的反應(yīng)是專一的。
(4)活性可以控制
酶本身是由蛋白質(zhì)所組成,因而具有蛋白質(zhì)的性質(zhì)——無毒、對(duì)酸堿和溫度敏感。因此,可通過調(diào)節(jié)溫度或PH值來抑 制酶制劑的反應(yīng),達(dá)到控制反應(yīng)的目的。
生命是嚴(yán)格有序的。一方面這種有序的過程依賴于酶的催化作用;另一方面,酶又必然受到這個(gè)有序過程的嚴(yán)格控制。肌體內(nèi)不同反應(yīng)體系的酶,采用不同的方式進(jìn)行調(diào)控,十分嚴(yán)密。這是酶和一般催化劑不同的一個(gè)重要性質(zhì)。酶的調(diào)節(jié)控制方式很多。在生物體內(nèi),酶和酶之間,酶和其他蛋白質(zhì)之間以及酶和其他生物高分子之間存在著相互作用,會(huì)影響酶的活力。一種酶的反應(yīng)往往和其他酶的反應(yīng)相聯(lián)系。紡織加工中所用的酶是在生物體外發(fā)生反應(yīng)的。也有許多因素影響酶的活力,一些物質(zhì)可激活其活力,一些物質(zhì)可抑 制其活力。
(5)來源廣
動(dòng)物、植物、微生物都可以作酶的原料,特別是微生物不受季節(jié)、氣候和地域的限制。而且微生物品種繁多,容易培養(yǎng),又繁殖較快,產(chǎn)量又高,可以在短時(shí)間內(nèi)大量生產(chǎn)。尤其,近期使用基因工程進(jìn)行DNA順序重組和編排,可使人們按不同需要生產(chǎn)出不同性能的酶制劑,使酶制劑發(fā)生了突破性的進(jìn)展。
(6)綠色環(huán)保
酶本身很易被生物降解,且不需加入大量的化學(xué)品,所以能大大降低污水處理負(fù)擔(dān),被稱為21世紀(jì)的環(huán)保助劑。