饲用酸性蛋白酶高产菌株选育及应用研究论文.doc

硕士学位论文
酸性蛋白酶高产菌株选育及应用研究
概述
本项目2004年获得河南省科技攻关项目的立项支持,项目编号:0424240040。
酶是生物细胞原生质合成且具有高度催化活性的蛋白质。人类早在认识酶之前就知道利用酶为生产和生活服务,例如酿造、鞣革及制造奶酪等已经有几千年的历史。1897年Büchner发现磨碎的酵母仍然能够使糖液发酵产生酒精和二氧化碳。二十世纪初,有更多的酶被发现和分离提纯,注意到了某些酶的作用需要有低分子物质(辅酶)的参加,并陆续认识了很多酶所催化的反应。1926年Sumner第一次从刀豆中分离出脲酶并获得了该蛋白质的结晶。30年代,、胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶。今天已有500种酶得到结晶,2000多种酶得到鉴定,200种左右商品酶已经开发,但工业上应用的酶仅有50多种。二次世界大战后抗生素工业的通风搅拌发酵技术的利用,使微生物酶制剂工业得到迅速发展。20世纪40年代末,生产α-淀粉酶的液体深层发酵首先在日本实现了工业化生产,标志着现代酶制剂工业的开始。20世纪50年代后期遗传工程、蛋白质工程等现代生物技术的研究成果,促使世界酶制剂工业持续地高速发展,成为生物工程四大主导产业中最早产业化的高技术产业。由于酶制剂是一种绿色高效生物催化剂,具有高效、节能、安全和环保等特点,对酶制剂应用产业开发新产品、提高质量、节能降耗、保护环境重要意义;因此,这一产业的发展受到各国政府的高度重视,有着广阔的发展前景。
国际酶制剂市场目前保持着9%的增长速度,2010年世界酶制剂年销售额达160亿美元,目前已有一大批可用于工业发酵生产的各种胞外酶的微生物,如芽孢杆菌、大肠杆菌、放线菌、毛霉、黑曲霉、青霉、酵母等。商品化的酶品种数量主要有糖化酶、α-淀粉酶、β-淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、凝乳酶、脂肪酶、DNA聚合酶、T4DNA连接酶、葡萄糖苷酶、葡萄糖异构酶、葡萄糖氧化酶、a-乙酰乳酸脱羧酶、乳酸脱氢酶、天冬氨酸转氨酶、延胡索酸酶、青霉素酰化酶、溶菌酶、链激酶、漆酶、植酸酶、复合酶等等。应用范围覆盖洗涤剂、纺织、酒精、白酒、啤酒、味精、有机酸、淀粉糖、制药、制革、饲料、造纸、果汁、肉、蛋、豆、奶、面制品加工等诸多领域,创造工业附加值数千亿多元。我国自1965年建立起第一个专业酶制剂工厂,由于不断引进技术、资金和设备,酶制剂工业得到迅猛发展,产量由1965年的10吨增长到2010年的219万吨,平均每年以20%以上的速度增长,产值达6亿多元,应用范围愈来愈广泛。我国酶制剂工业与发达国家相比,存在的差距主要有:(1)技术研究与开发滞后,基础理论研究与技术开发研究严重脱节,科研资金力度不够且分散,科研技术转化能力不强。(2)行业规模小而分散,市场调控能力弱,我国现有100多家酶制剂生产企业,企业数量占世界三分之一还多,但销售额仅占世界酶制剂销售额5%,企业规模小、产品的市场覆盖率低,导致企业对市场的调控能力普遍较弱,企业间无序的价格竞争使整个行业经济效益下滑,使企业在技术创新、新品种开发、设备更新等方面力量不足,严重制约了酶制剂产业的可持续发展。(3)
产品结构不合理,技术落后。我国酶制剂产品主要是以糖化酶、淀粉酶、蛋白酶为主,三者加起来占据全国酶制剂产量的97%,全国一半以上企业生产品种单一,抗市场风险非常弱。(4)酶制剂的应用开发力度不够,制约了酶制剂企业的市场开拓能力。
-,相对分子质量为30000—40000。酸性蛋白酶主要来源于动物的脏器和微生物分泌物,包括胃蛋白酶、凝乳酶和一些微生物蛋白酶。根据其产生菌的不同,微生物蛋白酶可分为霉菌酸性蛋白酶、酵母菌酸性蛋白酶和担子菌酸性蛋白酶。根据作用方式可分为两类:一类是与胃蛋白酶相似,主要产酶微生物是曲霉、青霉和根霉等;另一类是与凝乳酶相似,主要产酶微生物是毛霉等。由于酸性蛋白酶具有较好的耐酸性,因此被广泛地应用于食品、医药、轻工、皮革工艺以及饲料加工工业中。
国外关于酸性蛋白酶的研究和生产从20世纪初就开始了。乞今为止,已发现不少微生物可以产生酸性蛋白酶,如黑曲霉(Aspergillus niger)、大孢子黑曲霉突变株(A. niger var. macrosporus)、斋藤曲霉(A. saitoi)、宇佐美曲霉(A. usamii)、泡盛酒曲霉(A. awamori)、微紫青霉(Pen. janthinellum)、常规青霉(Pen. frequentens)、杜邦青霉(Pen. dupoti)、宛氏拟青霉(Paecilomyces varioti)、小孢米曲霉突变株(A. oryzacvar. microsporus)、根霉(Rhizopus sp.)、