摘要 纤维素酶能够将纤维素分解为葡萄糖。该酶在解决当前世界面临的能源、粮食、环境污染等危机方面具有重要意义。然而，迄今为止纤维素酶活和产率均较低、生产周期长、成本高，都严重地阻碍其工业化的应用。因此，如何提高纤维素产生菌产酶能力是近年来研究的热点。结合国内外研究进展，从培养体系的优化（碳源、氮源、表面活性剂和未知生长因子）、培养条件的优化（温度、pH、溶氧量）、菌种改造（化学诱变、物理诱变、物理化学复合诱变、基因工程法）等方面对优化菌种产酶能力的方法进行了分析与总结。目前，虽在培养条件优化和菌种分子改造方面初有成效，但还没有一种方法能够大幅提升酶活性。今后，应加强菌种选育和发酵工艺等基础研究工作，分离和筛选出高效纤维素分解菌群，并用分子生物学手段进一步优化菌种，提高酶活。
关键词 纤维素酶；微生物；培养体系；培养条件；菌种改造
中图分类号 S182 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）05-01281-06
Abstract Cellulases can hydrolyze cellulose to glucose. It is important to solve the problem of energy shortage， food crisis and environmental pollution in the world. However， enzyme activity and production efficiency have been very low till now. Due to long production period and high cost， industrial application of cellulase is severely hampered. Therefore， how to improve the capacity of enzyme production has become a focus involved in cellulase production in recent years. In this study， advances in methods to improve cellulases were summarized. Optimization of culture system （carbon， nitrogen， surfactants and unknown growth factors）， optimization of culture conditions （temperature， pH and dissolved oxygen） and construction of microorganism （chemical mutation， physical mutation， combined physical and chemical mutagenesis and genetic engineering） were involved. Based on the current researches， no methods can effectively enhance the enzyme activity， although some progresses have been achieved in optimization of culture conditions and molecular transformation for strains. In the future， research on microbial selection and fermentation technique should be strengthened. Molecular biological method should be applied for further exploring the improvement of enzyme activity.
Key words Cellulase； Microorganism； Culture system； Cultivation conditions； Strain modification
随着人口的增长、生活水平的提高和工业化进程的加速，全球的能源需求逐渐增加，由此产生的能源安全、石油消耗、全球变暖等问题促使世界各国加快了对替代能源的研究。纤维素乙醇的研究与开发已成为世界各国研发的热点。纤维素（Cellulose）是由葡萄糖组成的大分子多糖，不溶于水及一般有机溶剂，是植物细胞壁的主要成分，是地球上最古老、最丰富的天然高分子，是取之不尽、用之不竭的人类最宝贵的天然可再生资源。欲利用纤维素，首先需要将纤维素进行降解。纤维素的降解包括物理法、化学法和生物法。生物降解以其条件温和、耗能低和污染少等特点，成为目前新能源研究的方向之一。
纤维素的生物降解主要通过纤维素酶来实现。纤维素酶是使纤维素分解生成葡萄糖的一组酶的总称，在轻工业如造纸、食品、饲料、环保等领域的应用正日益广泛，潜力巨大。其最大的潜在用途是将纤维类物质酶法水解成葡萄糖，进一步发酵生成酒精等能源物质，造福人类。然而，迄今为止纤维素酶活和产率均较低，生产周期长，成本高。这些都严重阻碍其工业化的应用[1]。
自然界中微生物是纤维素酶的主要贡献者。可以分泌纤维素酶的菌种包括细菌、放线菌和真菌，其中丝状真菌是研究最多的纤维素降解类群。纵观国内外的研究，发现纤维素高效分解菌的选育仍然是纤维素酶研究的重点之一。同时，利用合适的方法提高筛选的微生物菌株的产酶能力、稳定产酶特性是进一步研究的重点。相关的研究也将对解决目前能源危机、粮食短缺以及环境污染等一系列问题具有重要的意义[2]。该研究综合目前国内外的研究成果，对提高纤维素酶活的方法进行总结，并且根据现状提出进一步提高酶活方法的建议，以期为纤维素酶的生产提供技术指导。
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