十种常见的酶制剂
（1）纤维素酶
纤维素酶,就是由多种水解酶组成的一个复杂酶系,自然界中很多真菌都能分泌纤维素酶。习惯上,将纤维素酶分成三类:C1酶、Cx酶与β葡糖苷酶。C1酶就是对纤维素最初起作用的酶,破坏纤维素链的结晶结构。Cx酶就是作用于经C1酶活化的纤维素、分解β-1,4-糖苷键的纤维素酶。β葡糖苷酶可以将纤维二糖、纤维三糖及其她低分子纤维糊精分解为葡萄糖。自1906年Seilliere在蜗牛的消化液中发现纤维素酶至今已有一百余年了,随着在工业上的广泛应用,特别就是在纺织工业、能源工业上的应用,纤维素酶已成为最近十几年酶工程研究的一个焦点。近年来有关纤维素酶的基础研究,包括酶的氨基酸序列、基因的克隆与表达、酶蛋白的空间结构与功能,以及酶蛋白的基因调控等诸多方面都取得显著进展。到目前为止,登记在Swiss2Protein数据库的纤维素酶的氨基酸序列有649条,基因序列有433条。我国对纤维素酶的研究始于上世纪50年代,迄今已有50多年的历史。在纤维素酶的菌种开发、发酵培养、基因的克隆与表达,以及纤维素酶在纺织、能源等方面的应用都取得较大进展、进入21世纪,利用纤维素酶转化纤维素物质产生葡萄糖进而发酵获得生物乙醇,可以避免对粮食作物的大量损耗,引起了各国政府与研究机构的重视,这其中的关键就是纤维素酶的成本
问题。由于纤维素酶发酵活力较低,因此其应用成本也较高。同时纤维素酶相比其她糖苷水解酶类,比活力至少要低1～2个数量级,如滤纸酶的比活力为1IU/mg左右,CMC的比活力约为10IU/mg[7],从而造成酶的作用效率较低。这就是两个限制纤维素酶应用的瓶颈问题,也就是纤维素酶研究的热点与难点。目前通过传统的菌种诱变与基因工程技术可以较大幅度地提高目的蛋白的表达量,从而提高酶的发酵水平、还可以通过改善发酵条件与工艺,如采用固体发酵来大幅度降低发酵成本。但就是提高酶降解天然纤维素的效率则需要,深入研究纤维素酶的结构与功能以及作用方式,进而对其进行有效改造;或者通过筛选新的产酶菌种,发现具有开发潜力的新酶源、
(2)脂肪酶
菌株主要通过诱
变获得。以黏质沙雷菌8000为初发菌株,用甲基硝基亚硝基胍诱变处理,得到高产突变菌株
GEl4,脂肪酶产量为95 000U／mL,就是未突变菌株的3倍。在生物反应器中,LgX64.81脂肪酶产量达26 450 U／mL,就是未突变菌株的35倍。除对已知微生物进行高产脂肪酶诱变筛选外,极端微生物也引起了研究者的重视。极端环境下微生物脂肪酶能抗恶劣环境,如耐低温,耐酸碱,耐高压等,在工业生产中有重要的应用价值。中国极地研究中心已从南极土壤、阿拉斯加冻土及深层地下水等分离到低温产脂肪酶菌株,并研究了其基因与酶学特性。国外已开始从海洋微生物中筛选产脂肪酶菌株。提取植物脂肪酶制成的药物,可改善患者的消化吸收功能。美国俄勒冈州健康护理专业研究中心已有脂肪酶类药品上市,用于治疗胃肠紊乱、消化不良等疾病。固定化脂肪酶可重复利用,提高酶稳定性,有利于实现工业化生产,降低生产成本。目前,脂肪酶固定化因其经济性与技术可靠性,离产业化还有相当大的差距,需对脂肪酶载体,固定化技术作深入研究。
(3)碱性蛋白酶
碱性蛋白酶就是由细菌原生质体诱变选育出的地衣芽孢杆菌2709,经深层发酵、提取及精制而成的一种蛋白水解酶,其主要酶成分为地衣芽孢杆菌蛋白酶,就是一种丝氨酸型的内切蛋白酶,它能水解蛋白质分子肽链生成多肽或氨基酸,具有较强的分解蛋白质的能力,广泛应用于食品、医疗、酿造、洗涤、丝绸、制革等行业。碱性蛋白酶就是目前市场上流行的洗涤添加剂,能大幅度提高洗涤去污能力,特别对血渍、汗渍、奶渍、油渍等蛋白类污垢,具有独特的洗涤效果。碱性蛋白酶在技术上采用细菌原生质体诱变处理方法,从国内碱性蛋白菌生产菌2709枯草杆菌中研究选育出若干稳定高性能菌株,在后处理上,采用去渣盐析沉淀法,减少了蛋白酶的杂质含量与产品特有的气味,提高了溶解速度,与洗涤剂有更好的配伍性,延长了保质期。1913年Rohm首先将胰蛋白酶作为洗涤剂用,1945年瑞士科学家发现了微生物碱性蛋白酶,1963年诺与诺德公司发现了更适合作为洗涤剂的碱性蛋白酶Alcalase,酶制剂被广泛应用于洗涤剂铲平中。随后的20年中,细菌蛋白酶就是唯一被应用于洗涤剂的商品化酶制剂。目前,我国碱性蛋白酶研究已经达到了分子水平,利用基因工程手段与蛋白质工程手段定向改造碱性蛋白酶产生菌产酶活力及酶学性质就是今后很长时间的一个发展趋势。随着生物技术基础研究的深入与应用技术手段的完善,碱性蛋白酶研究将会进入一个全新的阶段。今后,我国碱性蛋白酶研究方向主要转向:⑴继续运用生物技术与蛋白质手段进一步提高目前工业微生物菌种产酶能力与酶的性质。如构建、克隆高产碱性蛋白酶基因文库并高效表达,选育耐热、耐碱、抗噬菌体与抗氧化高产碱性蛋白酶菌株等。⑵建立新的碱性蛋白酶高产基因宿主系统,为碱性蛋白酶构建更多的表达载体,解决革兰氏阴性胞外酶分泌问题。⑶为蛋白酶的应用开拓新的渠道,特别就是在医学(生物制药及化疗等)及生物技术领域中的应用。⑷选育极端碱性蛋白酶产生菌。如低温碱性蛋白酶产生菌、耐高温碱性蛋白酶。
(4) 糖化酶:
糖化酶又称葡萄糖淀粉酶,糖化酶就是一种习惯上的名称,学名为α-1,4-葡萄糖水解酶。糖化酶就是由黑曲霉优良菌种,经深层发酵提取而成。外观浅棕色液体或黄褐色粉末,常应用于酒精、淀粉糖、味精、抗菌素、柠檬酸、啤酒等工业以及白酒、黄酒。它能把淀粉从非还原性未端水介a-1、4葡萄糖苷键产生葡萄糖,也能缓慢水解a-1、6葡萄糖苷键,转化为葡萄糖。糖化酶就是应用历史悠久的酶类,1500年前,我国已经用糖化曲酿酒。本世纪20年代,法国人用于酒精生产,50年代投入工业化生产,到现在它以广泛应用于酿酒、葡萄糖、乳酸、味精,棉纺厂等各个方面。几十年来我国的科技工作者为提高糖化酶的活力进行了不懈的努力,使发酵水平不断提高。至1990年初糖化酶生产发酵水平达到了12ku/ml左右。我国一些科学家于1991年自选了高活力糖化酶菌种选育及生产技术研究的课题,通过对本所黑曲霉变异株AN2149进行分离纯化,紫外线、亚硝基胍(NTG)反复诱变与改进发酵工艺条件,使菌种活力得
