微生物发酵生产脂肪酶的研究进展

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　　摘 要：酶的开发和应用具有巨大市场前景。一般情况下酶被利用在日常食品的发酵，以及洗涤剂、制药等新的领域的应用，同时因为酶的重要性脂肪酶也受到广泛关注。市场对脂肪酶的需求不断增长，从而使对于生产脂肪酶的研究也在不断的提高，现在的市场上较多情况都是利用微生物的发酵来制造和生产脂肪酶。但是由于目前商业化的脂肪酶成本相对较高，因此探索如何去提高脂肪酶的产量以及利用率是目前需要解决的问题。我们通过研究发现传统的发酵培养技术降低了脂肪酶的生产成本，同时可以很好的提高生产脂肪酶的效率。
　　关键词：脂肪酶;微生物;发酵
　　一、什么是脂肪酶以及脂肪酶如何生产
　　（1）脂肪酶学名是三酰基甘油酰基水解酶，能够催化油脂发生水解反应，生成脂肪酸和甘油等物质。脂肪酶是酶类的一种，其本质是由氨基酸组成的蛋白质物质，由于脂肪酶有专一性，所以只对一种脂肪起作用，不同结构的脂肪酶其可以发生作用的油脂类物质也不同。脂肪酶最早于1834年被发现，是生物体内极其重要的代谢酶，是人体和生物体代谢过程中不可缺少的酶类。有了脂肪酶，人体和生物体摄入的油脂类物质才能被肠道吸收。随着时代的发展，脂肪酶也逐渐被应用在工业上。
　　（2）通常情况下我们会利用的脂肪酶主要来源于微生物的发酵。产脂肪酶的菌类主要有黑曲霉菌、荧光假单胞菌、白地霉无根根霉菌、毛霉圆柱假丝酵母菌、巢子须霉德氏根霉菌、多球菌绵毛状腐质霉菌、圆弧青霉黏质色杆菌。而国内用于生产提取脂肪酶的菌种以黑曲霉为主，采用液体深层发酵的方法。脂肪酶发酵菌还用于工业生产，其产量和产酶质量必然是各大生产厂家最关注的问题。因此科研人员采用诱变技术对脂肪酶不断作用引起其基因突变并且一步一步进行筛选，最终得出可以用于工业生产的高产菌株。高产菌株的产酶能力是一般菌株的几十倍甚至上百倍。富集培养基用于增加所采集样本中微生物的数量，以避免把某些微生物漏掉，所以通常用全营养培养基。初筛培养基用于把不产目标产物的微生物去掉，把产生目标产物的微生物挑选出来，所以一般要用目标产物的底物作该类物质的唯一来源。例如，如果筛选产纤维素酶的微生物，就在初筛时，用纤维素作唯一碳源;如果筛选产菊糖酶的微生物，就用菊粉为唯一碳源。这样一来，不能产生目标产物的微生物就无法生长，而能够生长的一定是能够产生目标产物的微生物。复筛培养基的作用是挑选出高产菌株，有时，还附带确定初步的产物产生条件。仍以纤维素酶产生菌为例，培养基用纤维素为唯一碳源，制平板，微生物生长后，看透明圈，直径越大，产生的酶就越多（或酶活力越高）。挑选出高产菌株，用液体培养，取样测酶活力，再次挑选出高产菌株。用正交试验初步确定产酶条件。基本上一支菌种就这样筛选出来了。当然，实际情况可能复杂得多，如筛选不到想要的微生物、产物存在，但活性太低，没有实用价值等等。反正若是想得到一支好的微生物菌种着实不易。
　　二、如何提高脂肪酶的产量
　　（1）我们都知道，脂肪酶是一种活性很大的物质，而其生物分类属于蛋白质类有机物。因此，我们可以通过对比蛋白质类似物质来发现如何提高脂肪酶的产量。通过研究发现脂肪酶的活性主要是受到脂肪酶所处的具体环境影响，如温度等因素，所以我们可以通过观察酶的所处的环境来确定脂肪酶的活性是否受其影响。除此之外，在使用微生物生产脂肪酶的过程中一定要确保在生产的环境中是否有其他的微生物抑制剂，从而使生产出来的脂肪酶的纯度达到要求的高度。
　　（2）根据脂肪酶的特性可以得出影响微生物发酵脂肪酶的产量的因素，即可以从脂肪酶菌株的改造、脂肪酶基因的改良、脂肪酶发酵工程和脂肪酶后期处理等四个方面来提高微生物脂肪酶产量。众所周知，脂肪酶基因的改良是最直接的一个办法，而脂肪酶基因的稳定性则是需要对脂肪酶改良的一个性质。而对另外两个因素脂肪酶发酵工程和脂肪酶后期处理来说，同样可以很好的增强脂肪酶的产量，通过对脂肪酶的后期处理可以提高脂肪酶在微生物发酵之后的利用率。我们通过研究发现传统的发酵培养技术降低了脂肪酶的生产成本，同时可以很好的提高生产脂肪酶的效率。
　　（3）除此之外，我们希望通过提高脂肪酶的产量和利用率来为微生物发酵生产脂肪酶的工业生产上提高更好的方法。所以我们提高调查发现细菌、真菌的存在对于脂肪酶的含量有着很大的影响，所以说这同样也是一个提高脂肪酶产量的重要因素。可以在适宜微生物生长的PH环境下，加入一些细菌、真菌，从而提高脂肪酶的产量。同时因为细菌、真菌比较容易培养，在现实生产中也比较容易获取。因此我们希望使用在微生物生产脂肪酶的过程中添加细菌、真菌等来提高脂肪酶的产量，而这种改良的方法生产出来的脂肪酶也适合于工业的生产，同时也更容易获得高纯度的脂肪酶样品。
　　三、结语
　　综上所述，脂肪酶是酶类的一种，可以进行水解反应以及酯化反应。而其本质是由氨基酸组成的蛋白质物质。因为脂肪酶属于蛋白质的一种，我们可以通过对比蛋白质类似物质来发现如何提高脂肪酶的产量。通過研究发现脂肪酶的活性主要是受到脂肪酶所处的具体环境影响，如温度等因素。通过使用高产的菌株来进行生产脂肪酶，其产酶能力是一般菌株的几十倍甚至上百倍。在富集培养基用于增加所采集样本中微生物的数量，以避免把某些微生物漏掉，所以通常用全营养培养基。脂肪酶在微生物中有广泛的分布，其产生菌主要是霉菌和细菌。我们通过研究发现传统的发酵培养技术降低了脂肪酶的生产成本，同时可以很好的去提高生产脂肪酶的效率。最后，我们希望通过提高脂肪酶的产量和利用率来为微生物脂肪酶的规模化工业生产提供方法性指导。
　　参考文献：
　　[1]赖红星.白地霉脂肪酶基因的异源表达与定向进化[D].中国农业科学院，2010.
　　[2]孙国政.甘肃牧区产脂肪酶微生物的筛选、培养条件和酶学性质的研究[D].甘肃农业大学，2010.
　　[3]汪小锋，王俊，杨江科，闫云君.微生物发酵生产脂肪酶的研究进展[J].生物技术通报，2008（04）：47-53.
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