Từ những nghiên cứu riêng lẻ đối với từng loại enzym đến nghiên cứu tác động tổng hợp của cả ba loại enzym, nhiều nhà khoa học đều đưa ra kết luận chung là các enzym cellulase sẽ thay nhau phân hủy cellulose để tạo thành sản phẩm cuối
cùng là glucose. Để phân hủy được cellulose, trước hết bề mặt cũng như các phần cấu trúc của cellulose cần phải được nới lỏng giúp các enzym cĩ thể xâm nhập và tiếp xúc trực tiếp với các sợi cellulose ở bên trong. Một khi các cellulase xâm nhập vào được mạng lưới cellulose sẽ từng bước tiến hành phân hủy cellulose để tạo thành sản phẩm cuối cùng là D-glucose. Sự thủy phân hồn tồn cellulose thành sản phẩm cuối cùng glucose cần cĩ hoạt động kết hợp của ít nhất 3 loại enzym endoglucanase (EC 3.2.1.4), exoglucanase (EC 3.2.1.74) và β-glucosidase (EC3.2.1.21) [52] (Hình 1.10).
Hình 1.10Hoạt động của các enzym cellulose [51]]
Sản phẩm phức hợp nhiều enzym hay thiết kế cellulosome là một trong những phương pháp được nghiên cứu gần đây để tối ưu hĩa quá trình thủy phân sinh khối. Thiết kế cellulosome bao gồm các vật liệu với CBM và rất nhiều các modul kết dính từ các hệ cellulase khác nhau được sinh tổng hợp từ nhiều lồi vi sinh vật. Các enzym từ các nguồn khác nhau được kết dính với nhau và thường được liên kết với một giá thể để tạo ra một phức hợp đa chức năng cĩ kích thước lớn, gọi là cellulosome. Phức hợp cellulosome được cấu tạo bởi sự tương tác khơng cộng hĩa trị và các liên kết đặc biệt, cĩ ái lực cao giữa các mơ-đun gắn kết. Trong trường hợp này, CBM liên kết với các thành phần trong cellulosome [50].
So với các hệ thống enzym đơn chức năng, phức hợp cellulosome thể hiện sức mạnh tổng hợp giữa các phân tử một cách chặt chẽ. Khi đưa các đơn vị cấu thành xúc tác cĩ chức năng bất định vào liên kết vật lý chặt chẽ với nhau, hai enzym
cĩ thể được coi là riêng biệt và cĩ sức mạnh tổng hợp giữa các phân tử. Cả hệ thống enzym đơn chức năng và hệ thống cellulosome đều sử dụng các enzym họ celulase và hemicellulase. Sự tương tác tương hỗ giữa các enzym tạo nên một hệ phức lớn xúc tác linh hoạt,bổ sung lẫn nhau làm tăng hiệu quả quá trình thủy phân [50].
Mơ hình mới thứ ba cĩ thể được xem là trung gian giữa mơ hình các enzym đơn chức năng và các enzym tổng hợp cao, đĩ là các enzym đa chức năng. Enzym đa chức năng là sản phẩm sinh tổng hợp từ một vi sinh vật nào đĩ, bao gồm hai hoặc nhiều enzym cĩ mặt và cùng hoạt động xúc tác. Các enzym này thường bao gồm khối lượng phân tử cao và cĩ một hoặc một số CBM. Trong tự nhiên, các enzym đa chức năng tồn tại trong cả hệ thống enzym đơn chức năng và hệ thống mơ tế bào. Việc phân loại các enzym đa chức năng dựa trên các đặc tính cơ chất và do đĩ cĩ thể được nhĩm thành một trong bốn lớp khác nhau: cellulase –– cellulase, cellulase – hemicellulase, hemicellulase – hemicellulase, và hệ thống hemicellulase – carbohydrate esterase [53].