文献综述
摘要
纤维素作为一种可再生清洁能源，在当今化学能源日益消耗以及固体废弃物不断排放的环境现状内，微生物分泌的纤维素酶对纤维素的降解作用不仅可以缓解自然资源的压力，充分发挥纤维素的可再生资源地位，还可以对有机固体废弃物进行无污染的处理，同时又对生产工艺有一定的贡献作用。因此，本文通过对纤维素酶的作用机理和应用等内容，加深对纤维素降解的理解，这对新型纤维素降解菌的发现和研究具有重要意义。
正文
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微生物降解纤维素的应用
- 有机固体废弃物处理
随着我国国民经济的不断发展，工、农业技术不断完善，人类在生产生活的建设中，难免把许多固体废弃物排放到环境中，其中固体废弃物又可分为：城市生活垃圾、农田桔秆、工业固废等[1]。而这些废弃物对土壤或水体等环境的危害较大，倘若超过环境承载力，则会打破该区域原有的生态平衡，破坏生态系统的稳定性。因此，对有机废弃物处理的技术手段发展便显得十分重要，一般采用堆肥技术手段。
其中，农业生态上的桔秆还田技术一直是科学家关注的热点问题。我国是一个农业大国，每年生产的农作物桔秆约8亿吨左右[2]。面对这丰富且重要的可再生资源，采用桔秆还田技术是提高桔秆利用率、改善农田生态、发展现代农业的重要措施[3]。但过去人们常以废弃填埋、直接焚烧的方式进行处理，这会对环境造成严重污染，同时也是对资源的浪费[4]，因此采用生物降解的方法提高桔秆换田的效率，实现农业可持续发展。
这些有机固体废弃物的主要成分是木质纤维素，是地球上含量最为丰富的碳水化合物之一[5]。木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素构成，三者所占的比例分别是40％，20％~30％和20％~30％[5]。纤维素是分子结构式为(C6H10O5)n的有机高分子化合物，其多糖链间结合紧密，排列整齐密集，使得其他大分子物质或水分子难以进入，尤其是纤维素分子中还含有一个结晶区，抑制了纤维素降解酶对其的降解作用[6]。半纤维素则结合在纤维素微纤维的表面，紧密相连，形成稳定的化学结构。木质素与半纤维素结合形成坚实的结合层，覆盖包裹着纤维素，导致别的大分子降解酶难以与纤维素起作用，因此木质素是植物细胞壁内最难降解的部分[7]。木质纤维素的这些特性使得其本身的降解速率成为了桔秆还田等固体废弃物循环利用速率的决定因素[8]。
因此，利用生物降解技术，充分发挥纤维素降解菌在有机固体废弃物的再生循环中的重要作用，可以实现桔秆等资源的规模化开发，提高资源利用效率，保护环境，同时可以促进生态农业的发展，响应农业可持续发展政策，建成绿色反馈式流程。
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- 纤维素对食品的影响及微生物纤维素酶在食品中的应用
在食品行业中，羧甲基纤维素钠（CMC—Na）是一种由纤维素、烧碱、氯乙酸为主要原料制成的纤维素衍生物，也是食品添加剂中重要的成分之一[9]。可用于乳酸饮品、啤酒、果汁、面包、肉制品等多种食品中，添加适量的CMC—Na具有保证食品的口感，提高食物的储存周期的作用[11-12]。其中，适量的CMC-Na可以改变面包中面团的理化性质，对面皮的吸水效果、柔韧程度等特性具有一定影响，同时可以提高面包的货架期，即延长面包的储存周期，对面包的口感也有一定程度的提高[13]。而在乳制品中，由于这类食品在储存时常常会有蛋白质上浮形成“项圈”的情况，影响美观[14]，因此需要添加适量的CMC-Na充当稳定剂的角色，可以使冰淇淋保持一定的稠度和粘度、维持其组织结构的稳定，可以防止可可奶中可可粉的沉淀和分层，也可以保证乳酸饮品中蛋白质胶体溶液的稳定性[15]。除此之外，CMC-Na还能提高啤酒的稳定性、澄清程度[16]，以及延长肉类制品的储存周期，提高肉类的保水性，保持肉质弹性[17]。
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