飼用酸性蛋白酶高產(chǎn)菌株選育及研究分析

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1、...頁眉酸性蛋白酶高產(chǎn)菌株選育及應(yīng)用研究一、概述本項(xiàng)目2004年獲得河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目的立項(xiàng)支持，項(xiàng)目編號：0424240040。酶是生物細(xì)胞原生質(zhì)合成且具有高度催化活性的蛋白質(zhì)。人類早在認(rèn)識酶之前就知道利用酶為生產(chǎn)和生活服務(wù)，例如釀造、鞣革及制造奶酪等已經(jīng)有幾千年的歷史。1897年Büchner發(fā)現(xiàn)磨碎的酵母仍然能夠使糖液發(fā)酵產(chǎn)生酒精和二氧化碳。二十世紀(jì)初，有更多的酶被發(fā)現(xiàn)和分離提純，注意到了某些酶的作用需要有低分子物質(zhì)（輔酶）的參加，并陸續(xù)認(rèn)識了很多酶所催化的反應(yīng)。1926年Sumner第一次從刀豆中分離出脲酶并獲得了該蛋白質(zhì)的結(jié)晶。30年代，J.Northrop

2、又連續(xù)分離出結(jié)晶的胃蛋白酶、胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶。今天已有500種酶得到結(jié)晶，2000多種酶得到鑒定，200種左右商品酶已經(jīng)開發(fā)，但工業(yè)上應(yīng)用的酶僅有50多種。二次世界大戰(zhàn)后抗生素工業(yè)的通風(fēng)攪拌發(fā)酵技術(shù)的利用，使微生物酶制劑工業(yè)得到迅速發(fā)展。20世紀(jì)40年代末，生產(chǎn)α-淀粉酶的液體深層發(fā)酵首先在日本實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，標(biāo)志著現(xiàn)代酶制劑工業(yè)的開始。....頁腳...頁眉20世紀(jì)50年代后期遺傳工程、蛋白質(zhì)工程等現(xiàn)代生物技術(shù)的研究成果，促使世界酶制劑工業(yè)持續(xù)地高速發(fā)展，成為生物工程四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)中最早產(chǎn)業(yè)化的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。由于酶制劑是一種綠色高效生物催化劑，具有高效、節(jié)能、安全

3、和環(huán)保等特點(diǎn)，對酶制劑應(yīng)用產(chǎn)業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品、提高質(zhì)量、節(jié)能降耗、保護(hù)環(huán)境重要意義；因此，這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到各國政府的高度重視，有著廣闊的發(fā)展前景。國際酶制劑市場目前保持著9％的增長速度，2010年世界酶制劑年銷售額達(dá)160億美元，目前已有一大批可用于工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)的各種胞外酶的微生物，如芽孢桿菌、大腸桿菌、放線菌、毛霉、黑曲霉、青霉、酵母等。商品化的酶品種數(shù)量主要有糖化酶、α-淀粉酶、β-淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶、果膠酶、凝乳酶、脂肪酶、DNA聚合酶、T4DNA連接酶、葡萄糖苷酶、葡萄糖異構(gòu)酶、葡萄糖氧化酶、a-乙酰乳酸脫羧酶、乳酸脫氫酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、延胡索酸酶、青霉素

4、酰化酶、溶菌酶、鏈激酶、漆酶、植酸酶、復(fù)合酶等等。應(yīng)用范圍覆蓋洗滌劑、紡織、酒精、白酒、啤酒、味精、有機(jī)酸、淀粉糖、制藥、制革、飼料、造紙、果汁、肉、蛋、豆、奶、面制品加工等諸多領(lǐng)域，創(chuàng)造工業(yè)附加值數(shù)千億多元。我國自1965年建立起第一個專業(yè)酶制劑工廠，由于不斷引進(jìn)技術(shù)、資金和設(shè)備，酶制劑工業(yè)得到迅猛發(fā)展，產(chǎn)量由1965年的10噸增長到2010年的219萬噸，平均每年以20％以上的速度增長，產(chǎn)值達(dá)6億多元，應(yīng)用范圍愈來愈廣泛。我國酶制劑工業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比，存在的差距主要有：（1）技術(shù)研究與開發(fā)滯后，基礎(chǔ)理論研究與技術(shù)開發(fā)研究嚴(yán)重脫節(jié)，科研資金力度不夠且分散，科研技術(shù)轉(zhuǎn)化

5、能力不強(qiáng)。（2）行業(yè)規(guī)模小而分散，市場調(diào)控能力弱，....頁腳...頁眉我國現(xiàn)有100多家酶制劑生產(chǎn)企業(yè)，企業(yè)數(shù)量占世界三分之一還多，但銷售額僅占世界酶制劑銷售額5％，企業(yè)規(guī)模小、產(chǎn)品的市場覆蓋率低，導(dǎo)致企業(yè)對市場的調(diào)控能力普遍較弱，企業(yè)間無序的價格競爭使整個行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益下滑，使企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新、新品種開發(fā)、設(shè)備更新等方面力量不足，嚴(yán)重制約了酶制劑產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。（3）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，技術(shù)落后。我國酶制劑產(chǎn)品主要是以糖化酶、淀粉酶、蛋白酶為主，三者加起來占據(jù)全國酶制劑產(chǎn)量的97％，全國一半以上企業(yè)生產(chǎn)品種單一，抗市場風(fēng)險非常弱。（4）酶制劑的應(yīng)用開發(fā)力度不夠，制約了酶制

6、劑企業(yè)的市場開拓能力。酸性蛋白酶是一類最適pH值為2.5-5.0的天冬氨酸蛋白酶，相對分子質(zhì)量為30000—40000。酸性蛋白酶主要來源于動物的臟器和微生物分泌物，包括胃蛋白酶、凝乳酶和一些微生物蛋白酶。根據(jù)其產(chǎn)生菌的不同，微生物蛋白酶可分為霉菌酸性蛋白酶、酵母菌酸性蛋白酶和擔(dān)子菌酸性蛋白酶。根據(jù)作用方式可分為兩類：一類是與胃蛋白酶相似，主要產(chǎn)酶微生物是曲霉、青霉和根霉等；另一類是與凝乳酶相似，主要產(chǎn)酶微生物是毛霉等。由于酸性蛋白酶具有較好的耐酸性，因此被廣泛地應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、輕工、皮革工藝以及飼料加工工業(yè)中。國外關(guān)于酸性蛋白酶的研究和生產(chǎn)從20世紀(jì)初就開始了。乞今

7、為止，已發(fā)現(xiàn)不少微生物可以產(chǎn)生酸性蛋白酶，如黑曲霉（Aspergillusniger）、大孢子黑曲霉突變株（A.nigervar.macrosporus）、齋藤曲霉（A.saitoi）、宇佐美曲霉（A.usamii）、泡盛酒曲霉（A.awamori）、微紫青霉（Pen.janthinellum）、常規(guī)青霉（Pen.frequentens）、杜邦青霉（Pen.dupoti）、宛氏擬青霉（Paecilomycesvarioti）、小孢米曲霉突變株（A.oryzacvar.....頁腳...頁眉microsporus）、根霉（Rhizopuss