淺談纖維素酶在酒精生產中的作用

秦宇倫

摘 要：纖維素酶是酒精生產的重要原料，在人們對其研究的深入下，纖維素酶也開始在能源、環保、飼料等領域得到了應用。本文主要針對纖維素酶在酒精生產中的作用進行分析。

關鍵詞：纖維素酶；酒精生產；作用

隨著我國經濟的發展，酒精生行業和酶制劑工業也得以迅猛發展，纖維素酶作為一種酶產品在酒精生產過程中起著重要的作用，在纖維素分解過程中，它起到了生物催化的作用，使得酒精產量上升了一個大的臺階。那么在酒精生產中如何科學合理地利用纖維素酶成為一個重要的課題。本文主要從纖維素酶的內涵和在酒精生產中的作用進行了詳細的闡述。

1 纖維素酶的概述

纖維素在酒精生產中起到了關鍵性的作用，所以要想了解纖維素酶的基本概念，需要了解纖維素酶的性質和發酵制備兩個方面的內容。

1.1 纖維素酶的性質

纖維素酶是在自然界的生物體內提取出來的，其組成包含多種酶，這些酶之間具有一定的協同作用，可以對纖維素產生降解作用，將其轉化為葡萄糖，一般情況下，我們可以將纖維素酶分為β葡糖苷酶、Cx酶、C1酶幾種類型。在釀酒的過程中，C1酶起著最為重要的作用，可以直接破壞纖維素鏈，促使纖維素內部的纖維素鏈斷裂，并游離纖維素分子末端，促使纖維素鏈由不溶水狀態到溶水狀態的過程。Cx酶主要作用是對纖維素進行活化，把β1和β4鍵的纖維素酶分解開。這三種類型的酶如果單獨存在就不能分裂結晶體纖維素，但是當這三種酶的比例達到合適的程度的時候，共同作用下就能夠有效對纖維素降解。

1.2 纖維素酶的發酵制備

纖維素酶的產酶菌有多種，如細菌、放線菌、絲狀真菌都是常見的產酶菌，每種類型的產酶菌由于其結構的不同，功能上也有諸多的不同。所以準確的選育酶種是纖維素酶生產的基礎工作。在各種產酶菌中，絲狀真菌在產酶過程中發揮出了較大的優勢，絲狀真菌產生的纖維素酶是胞外酶，使得酶的分離和提取過程變得簡單易行。其它的產酶率相對于其他產酶菌明顯較高，結構也更為合理。在生產中除了能夠生產產酶菌，還能夠生產果膠酶和淀粉酶等。

纖維素是一種重要的誘導酶，在發酵過程中對纖維素酶的合成起著誘導作用，所以要想取得理想的發酵效果，就必須有誘導酶的存在。從發酵制備方法來看，纖維素酶有固態發酵法和液態發酵法常見的發酵制備方法。

纖維素酶在釀酒中起著不可替代的作用，將其應用在釀造業，每100kg的原料大約可以增加10～15kg的出酒量，且生產出的成品酒味醇香。如果是釀造白酒，那么原料中對于纖維的含量要求較高，如果應用纖維素酶進行生產，可以將纖維素以及淀粉轉化為糖類，在酵母的作用下，將其分解為酒精，數據顯示，該種方式可以提高3%～5%的出酒率，且生產出的成品品質上佳，對于纖維和淀粉的利用率非常高，可以有效縮短發酵和生產的時間。

2 纖維素酶在酒精生產中的應用

纖維素酶在酒精生產中的作用體現在提高出酒率和酶解纖維素原料生產燃料酒精兩個方面。

2.1 纖維素酶在發酵過程中提高出酒率

利用纖維素酶可以有效提高酒精生產過程中的出酒率。從酒精生產的原料來看，玉米、高粱和木薯是生產酒精的主要原料，除此之外纖維素酶的應用可以把不能被淀粉酶、糖化酶吸收的一定比例的纖維素、半纖維素轉化成發酵性糖，進而提高出酒率。纖維素酶提高出酒率的原因有兩個方面，一方面是纖維素一部分分解成葡萄糖供酵母使用，另一方面分解植物細胞壁以后，能夠完全釋放和使用淀粉。其過程為纖維素在C1，Cx的作用下轉變成纖維二糖，再經過β葡糖苷酶的作用轉變成葡萄糖，然后葡萄糖在酵母的作用下變成乙醇。從這一過程我們可知，纖維素酶在酒精的生產過程中對于提高出酒率起到了很大的作用。

2.2 纖維素酶酶降解纖維素在燃料酒精生產中的應用

對木質纖維素進行預處理也可以提高纖維素的水解。纖維素原料通過預處理，在酸或酶的作用下進行水解糖化反應，然后在酵母的輔助下產生酒精。纖維素酶的應用在酒精生產中起到了對纖維素原料進行纖維酶解的作用，同時還可以對葡萄糖對于纖維素的水解產生抑制作用，有效緩解了能源危機問題，在下一階段下，我國需要積極推行纖維素酶降解法，充分利用其過程產生燃料酒精。

3 結語

總之，纖維素酶在酒精生產過程中起到了巨大的作用，不僅僅提高了出酒率，它的副產品的生產對我國能源發展也起到了積極作用，這一系統的工程涉及多種知識，在酒精生產的過程中，不僅要科學利用纖維素酶，還需要對纖維素酶的性質進行深入分析，同時對制備過程也應該透徹理解，這樣在保證出酒率的同時，也充分應用纖維素酶酶解纖維素原料，以生產出燃料酒精。在工業生產過程中，不斷研究探索，尋找出更有效的方法策略，對我國能源生產的可持續性發展起著積極重要的作用。

參考文獻：

[1] 伍彥華，覃紅梅，張家偉.木薯生料發酵工業化生產酒精的工藝研究[J].廣西輕工業，2011（04）.

[2] 楊友坤，朱鳳香，王衛平，陳曉旸，洪春來，吳傳珍，薛智勇.纖維素酶及其應用現狀[J].安徽農學通報（上半月刊），2009（13）.

[3] 景春娥，趙旭，常思靜，薛林貴.纖維素酶在燃料乙醇工業中的應用研究進展[J].釀酒科技，2009（03）.

[4] 邵偉，仇敏，吳煒.纖維素酶對玉米發酵酒精影響的研究[J].中國釀造，2009（03）.