《近五年微生物在氨基酸发酵和酶制剂方面的研究进展》
《近五年微生物在氨基酸发酵和酶制剂方面的研究进展》
柴化建
一.关于氨基酸发酵与酶制剂的生产与应用
建立在使用选育成的氨基酸生物合成高能力的菌株的前提下。 氨基
酸发酵，就是以糖类和铵盐为主要原料的培养基中培养此类微生物，积累特定的
氨基酸。这些方法菌株的育种起初是由从自然界中筛选有产酸能力的菌株．并建
立其培养条件开始的，从自然界或研究室保藏种类是有限的。而后在确立突变技
术和阐明氨基酸生物合成系统调节机制的基础上发展为营养缺陷变异株、抗药性
菌株的育种。这样，几乎所有的氨基酸都能生产出来。随着重组DNA技术的发
展，接合、转导、转染、细胞融合等手段首先用于体内基因重组，是早期用基因
重组方法构建生产菌株的尝试。70年代末至80年代初期，随着载体、受体系统
的构建及体外基因重组技术的日益完善，氨基酸生物工程菌的构建有了长足的发
展。
酶是由活细胞产生的以蛋白质为主要成分的生物催化剂，它是微生物次级代
谢的产物。酶广泛存在于一切生物体中，虽然能从动、植物体内提取到酶，但微
生物细胞及其培养物是酶的最重要来源。如今，微生物发酵已成为酶制剂的主要
生产方法。特别是应用基因工程技术以后，存在于动、植物细胞中的酶都能利用
微生物细胞获得。近年来，随着畜牧业生产方式的转变，饲料及饲料添加剂也向
高产、安全、精准的功能转变，酶制剂被认为是饲料添加剂中最安全的产品，酶
制剂产业获得了迅速发展。据了解，近年来，酶制剂的火热与其对抗生素的替代
作用离不开。多位专家把酶制剂与抗生素对照比较。研究发现，使用酶制剂在促
生长等方面虽然比不上抗生素，但作用也相当明显，且安全环保，可以在很大程
度上解决我国养殖业中最受诟病的药残、污染问题。
二.传统微生物生产氨基酸与酶制剂的方法及研究进展
1.用野生株的方法
这是从自然界获得的分离菌株进行发酵生产的一种方法。典型的例子就是谷
氨酸发酵。此外，改变培养条件的发酵转换法中，有变化铵离子浓度、磷酸浓度，
使谷氨酸转向谷氨酰胺和缬氡酸发酵的例子。
2.用营养缺陷变株的方法
这一方法是诱变出菌体内氨基酸生物合成某步反应阻遏的营养缺陷型变异
体，使生物合成在中途停止，不让最终产物起控制作用。这种方法中有用高丝氨
酸缺陷株的赖氨酸发酵，有用精氨酸缺陷株的鸟氨酸发酵，还有用异亮氨酸缺陷
株的脯氨酸发酵。
3.类似物抗性变异株的方法
在微生物体内，具有限制过量氨基酸生成的调节机制。因此，一般很难
如愿获得所要的氨基酸。为此，用一种与自己想获得的氨基酸结构相类似的化台
物加入培养基内，使其发生控制作用，从而抑制微生物的生长。这样，就可以得
到在这种培养基中能够生长的变异株，而这种变异株正是解除了调控机制的，能
够生成过量的氨基酸。利用此方法发酵的有：苏氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、组氨
酸和精氨酸。
4.体内及体外基因重组的方法
基因工程包括细胞内基因重组方法和试管内的体外基因重组方法。其中，体
内基因重组是在自然界中所观察到的现象，在应用上又称为杂交育种，主要方法
包括：转化、转染、接合转移、转导和细胞融合等，这都是在细胞内暂时地产生
染色体的局部二倍体，在两条DNA链之间引起两次以上的交叉，是遗传性重组
现象。通过体内基因重组技术的应用，易于组合遗传特性，能较为有效地育种。
上述方法中开始实际应用的是细胞融合技术和转导技术，前者的实例有用短杆菌
的苏氨酸、赖氨酸等发酵产生菌的育种；后者的例子是用大肠杆菌的色氨酸，沙
门氏菌的亮氨酸，沙雷氏菌的组氨酸、精氨酸、苏氨酸、异亮氨酸等发酵产生菌
的育种。细胞内基因重组技术的缺点是，现在只在同种或有近缘关系的微生物之
间进行并较难成功。近几年来，将基因工程技术应用于代谢工程中的研究越来越
深入，代谢工程在阐明代谢途径及其调控规律的基础上，应用重组DNA技术可
以改变代谢途径分支点上的流量或引入新的代谢步骤与管径构建新的代谢网络，
其主要步骤为：鉴定目标代谢途径涉及的酶(特别是限速酶)；取得酶基因必要时
可用蛋白质工程技术，如定点诱变，基因剪接等，使蛋白具有新的特点(增强活
性或稳定性、解除反馈抑制等)；将一种或多种异源的或改造后的酶基因与调节
元件一起克隆进目标生物；使调节元件的作用及培育条件最优化，这样则可以得
到性能优良的生产菌株。
5.基因工程菌的研究进展
基因工程技术应用于发酵工程，使发酵工业呈现欣欣向荣的景象。发酵工业
中基因工程的研究虽然起步较晚，但已取得成效，通过基因突变和重组，已选育
了大批优良菌侏，不仅提高了传统产品的产量，而且开发了新产品，然而道路是
艰辛的。因为代谢途径工程比蛋白多肽的基因工程复杂得多，它涉及的基因通常
不止一个，除了需要有效的载体受体系统外，对代谢途径及调控机理的研究也十
分重要，通过多年的努力，人们在上述的研究结果的基础上，提出了构建工程菌
的一些策略。
三．微生物生产氨基酸与酶制剂新的研究方向
1微生物代谢组学研究
代谢组学(metabolomics)是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后出现的
一门新学科。代谢组学是通过考察生物体系受刺激或扰动后所有小分子代谢产物
随时空的变化情况，来研究生物体系的代谢途径的一种技术。代谢组学具有以下
优点：(1)基因和蛋白表达的微小变化会在代谢物水平得到放大；(2)代谢组学的
研究不需要进行全基因组测序或建立大量表达序列标签的数据库；(3)代谢物的
种类远少于基因和蛋白的数目：(4)由于给定的代谢物在每个组织中都是一样的，
所以，研究中采用的技术更通用。代谢物是基因型与环境共同作用的综合结果，
由于微生物的基因数据中包含一些功能未知的基因，所以迫切需要微生物代谢组
学策略共同译解其全部基因功能。
代谢组学研究的技术平台一般流程包括样品制备、代谢产物的检测和分析
鉴定、数据分析与模型建立。并根据研究对象不同，采用不同的样品制备、分离
鉴定手段及数据分析方法。一般研究步骤：1.样品制备：微生物的生长条件是可
以控制和重复的条件下，对微生物进行培养、淬灭和代谢产物的提取。2.代谢产
物的检测和分析鉴定：采用气相色谱与质谱联用、液相色谱与质谱联用、毛细管
电泳与质谱联用以及核磁共振等技术，高灵敏度、高通量和无偏向的对胞内外代
谢物分析。3.数据分析与模型建：由于生物样品的组成复杂，在得到分析对象的
原始谱图后，需要对数据进行归一化和滤噪，消除干扰因素，保留有用信息。微
生物代谢物的复杂多样，微生物组学的研究有助人们更深地了解微生物生态系中
各种复杂的相互作用，微生物细胞对环境和基因变化的响应，与生物信息学相整
合，在微生物代谢层面更深入的研究有着重要作用。
2微生物代谢产物库研究
微生物是活性天然产物的重要来源,微生物代谢物具有极大的化学结构多样
性和复杂性。通过对微生物代谢物的研究，发现并开发了许多重要的药物。建立
微生物代谢物库对有价值的微生物产物高通量筛选、发现先导化合物有极其重要
意义。建立数据库管理系统、微生物样品中提取的活性部位或单体化合物和少量
合成化合物是代谢产物库是进行高通量筛是必要的。近年来对微生物代谢物库的
研究主要包括预分离库、纯天然产物库的研究。1.预分离代谢物库：首先多种菌
株的培养液过滤，其次经不同吸附性色谱柱、半制备高效液处理细分得到多种一
定纯度的天然化合物，最后对化合物库中活性成分进行液相-质谱、核磁共振分
析，排除重复性物质。2.纯天然产物库：首先选择培养条件简单，能产生多种含
量丰富未知代谢物的微生物作为实验对象。采用高效液相结合蒸发散射检测器对
所选微生物进行预筛选,从中挑选出目的菌株做进一步的扩大培养。其次提取物
先浓缩、分离，最后通过查询天然产物数据库结合质谱、核磁共振信息对分离获
得化合物进行高通量结构鉴定从而得到微生物代谢化合物。
3微生物代谢分子生化技术研究
(1)基因敲除技术在微生物代谢工程方面的应用 利用基因工程技术对微生物细胞内的代谢通量进行重新设计，是获得高产高
效的工业菌株的重要手段之一。通过基因敲除技术可阻断细胞的代谢旁路，或通
过引入突变位点改变目的产物的产量或质量而达到调节代谢流，优化代谢途径的
目的。由于微生物应用的难题之一是如何对菌种进行改造，以获得高产高效的工
业菌株。随着对微生物代谢机理认识的不断加深，随着生物化学、应用分子生物
学、遗传工程的发展，定向操纵遗传变化成为可能，代谢工程研究有了新的发展。 (2)启动子和细胞全局转录机制的定向进化在微生物代谢工程中的应用 通过随机突变和定向选择而进行的定向进化(又称分子进化或人工进化)在
改造酶的催化特性和稳定性、扩展酶的底物范围等方面具有广泛的应用。定向进
化也开始应用在对结构基因的启动子区域和具有调节功能的蛋白如转录因子等
进行代谢工程改造,并成功选育了对环境胁迫因素具有较强耐受性,以及发酵效率
提高的微生物菌种。利用易错PCR(Error prone PCR)或DNA改组(DNA shuffling)
对酶分子编码基因进行定向进化。通过对基因进行随机突变(或基因重组)和定向
选择，可获得催化效率提高的酶蛋白，并改善酶的一系列性质，如稳定性、底物
特异性等。
微生物生产及其生理功能的研究进展
微生物生产及其生理功能的研究进展
一、微生物生产及其生理功能概述
随着科学技术的不断发展，微生物在农业生产和工业生产中的作用越来越受到重视。微生物包括细菌、真菌、病毒和原生动物等，它们具有体积小、繁殖速度快、适应性强等特点，能够在各种环境中生存和繁殖。微生物在生态系统中扮演着重要的角色，对维持生态平衡、促进物质循环和提高生物多样性具有重要意义。
微生物生产是指利用微生物通过代谢途径产生有用物质的过程，主要包括发酵生产和酶解生产。发酵生产是利用微生物在特定条件下将原料转化为产品的过程，如酿酒、面包、乳制品、抗生素等的生产。酶解生产是利用微生物产生的酶催化有机物分解为小分子化合物的过程，如脂肪酶、蛋白酶等的生产。这些微生物产品在食品、医药、化工等领域具有广泛的应用价值。
微生物生理功能是指微生物在生长发育过程中所表现出的各种生物学特性，包括代谢功能、生长调控、免疫功能等。代谢功能是指微生物能够利用营养物质进行能量代谢和物质合成的能力，这是微生物的基本生理功能之一。生长调控是指微生物在生长发育过程中对环境因素的响应和调节机制，包括生长因子、信号转导等。免疫功能是指微生物能够识别和清除有害微生物的能力，对于维护宿主健康具有重要作用。
近年来随着基因工程技术的发展，微生物生产技术得到了很大的改进。通过基因工程技术改造微生物菌株，可以提高微生物的代谢活性、产酶能力等生理功能，从而提高微生物产品的产量和品质。此外通过对微生物生长调控机制的研究，可以优化生产工艺条件，降低生产成本，实现可持续生产。
微生物生产及其生理功能的研究进展为人类提供了丰富的资源和巨大的潜力。在未来的研究中，需要继续深入探讨微生物的生产过程和生理功能机制，以期为微生物产业的发展提供理论支持和技术保障。同时还需要加强微生物资源的开发和利用，促进微生物产业的可持续发展。
A. 微生物的概念和分类
细菌(Bacteria):细菌是一类没有成形细胞核的单细胞微生物，它们的大小一般在微米之间。细菌按照形态结构和生长方式的不同，可以分为球菌、杆菌、螺旋菌等多种类型。细菌在自然界中具有广泛的分布，参与了许多生物过程，如氮循环、有机物分解等。
发酵工程研究的新进展
发酵工程研究的新进展
前言：近些年，在有关技术领域中微生物的发酵技术已得到了非常广泛的应用，特别在医药行业内应用十分普遍，人们不断深入的研究微生物的发酵工艺意义重大。为此，本文对发酵工程的发展进程及发酵工艺进一步优化的方法进行了讨论，为发酵工程的发展提供参考。
关键词：发酵；方法；发展
1.发酵工程的发展
发酵工程作为最早从事微生物学的研究领域，在过去的几百年来为人类的生活、生存和社会的发展作出了重大的贡献。发酵技术的发展经历了自然发酵阶段、纯培养厌氧发酵技术的建立、通气搅拌发酵技术的建立、代谢调控发酵技术的建立、现代发酵工程技术的建立几个阶段。发酵工程是个传统领域，与现在的生物工程（基因工程）相比处于劣势，普遍认为，通过一些操作过程的控制和菌种的筛选难以达到基因工程那样迅捷的效果。但近些年，发酵工程不断地通过整合其它学科及领域的优点来发展自己，发展较为迅速。
1.1发酵工程上游方面
发酵的上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。在菌种选育方面与基因工程相结合，通过将供体微生物的基因提取出来或者人工合成基因，按照人们的愿望，进行严密的设计，经过体外加工重组，使受体细胞获得新的遗传性状，最终大量的获得基因药物、酶制剂、氨基酸等产品，在产品的特异性上更具选择性，比如，食用真菌富硒产品的开发等应用实例。
1.2发酵工程过程控制方面
在过程控制中，与微生物学、微生物生理学、计算机工程、控制工程、化工工程等学科相结合，将过程操作变量与微生物代谢活动结合起来。基于微生物反应原理的培养基组成优化、基于微生物代谢特性的分阶段培养、基于代谢通量分析的发酵优化等策略的利用，促进了发酵过程的控制。华东理工大学的多角度控制策略就是将化工领域的策略运用到微生物学领域的典型范例，并在制药领域取得很大的成就。
1.3发酵工程下游方面：
目前，很多产品都能通过发酵生产出来，将其从发酵液中高效的分离出来成为技术应用的关键，这也是发酵工程最需要解决和优化的问题。发酵工程与其它领域的充分联合发展是发酵工程发展的主要方式，例如，发酵工程与环境工程的交叉形成了环境生物技术，与化工交叉的生物化工，与纺织工业交叉的纺织生物工程等等。通过这种方式，多方面有效的解决了发酵过程中的控制问题，产物的分离纯化问题，丰富了发酵的终端产品。
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展
脂肪酶是一种通过加速脂肪的加水分解而使其水解成胆固醇、甘油、游离脂肪酸等组分的生物催化剂。脂肪酶已经广泛应用于食品、乳制品、制药、皮革等行业，因此其生产研究具有重要意义。微生物发酵是目前最主要的脂肪酶生产方法之一，本文详细介绍了微生物发酵生产脂肪酶的研究进展。
1. 常用微生物种类
微生物发酵生产脂肪酶常用的微生物种类有真菌、细菌、放线菌、酵母等。其中最常用的微生物是霉菌和细菌。霉菌对不同类型的底物都具有良好的酶活性，但是其生长速度较慢，反应时间长。细菌则生长速度快，能够迅速产生大量的酶，但是它们的适应能力较差。
2. 脂肪酶生产工艺流程
微生物发酵法生产脂肪酶的具体工艺流程大致分为以下几个步骤。
（1）培养基的制备：首先需要制备含有所需营养物质的培养基。一般来说，优质的培养基含有碳源、氮源、微量元素、维生素等。
（2）微生物的接种：将所选的微生物菌株接种到培养基中，并进行预培养。
（3）发酵过程中的条件调控：这一步的关键在于对发酵过程的控制，包括温度、pH值、培养时间等因素。
（4）分离纯化：分离、纯化和测量酶的本质是为了得到高纯度、活性较高的脂肪酶产品。
3. 研究进展
（1）发酵条件的优化
脂肪酶活性的提高对生产工艺的产率和经济效益都有着重要的意义。为此，研究者通过对发酵温度、pH值、氮源等条件进行优化，成功提高了脂肪酶的产量和酶活。例如，Jamil Khaskheli等发现，酵母菌Candida rugosa生产脂肪酶的酶活性受到温度影响较大，并在32℃的条件下达到最大值。
（2）遗传工程改造
遗传工程技术在脂肪酶生产领域也已经得到广泛应用。相关研究表明，基于DNA重组技术可以对脂肪酶的生产菌株进行改造，提高酶的稳定性和催化效率。例如，一项由瑞典Karolinska Institute的研究人员完成的研究表明，通过在大肠杆菌中表达脂肪酶基因，可以显著提高脂肪酶的产量和催化效率。
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展 2
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展
脂肪酶是一种催化脂肪水解的酶，在食品、医药、洗涤等行业具有广泛的应用。微生物发酵生产脂肪酶是一种可持续、高效、环保的生产方法，近年来受到越来越多的关注。本文将对微生物发酵生产脂肪酶的研究现状和进展进行综述。
一、常用生产菌株
1、真菌
Aspergillus niger、Aspergillus oryzae、Rhizopus oryzae、Rhizomucor miehei等真菌已经被广泛用于脂肪酶的生产，这些菌株生长快，环境适应性强，能够在贫瘠的培养基上生长，同时也有高水平地产酶能力。
2、细菌
Pseudomonas aeruginosa、Bacillus subtilis、Escherichia coli等细菌也是常用的脂肪酶产生菌株。相比于真菌，细菌生长更快，能够利用廉价原料生产酶，具有成本低、效率高的优势。Pseudomonas aeruginosa可以在低pH、低氧的条件下仍有很好地产酶能力，Bacillus subtilis也可以在含大量盐和大分子多糖的条件下生长，并且不需要经常移植，因此被广泛用于工业生产中。Escherichia coli是一种常见的大肠杆菌，发酵条件相对简单，同时也具有高产酶能力的优点。
二、生产方法
微生物发酵生产脂肪酶可以利用固态和液态发酵两种方法进行。
1、固态发酵
固态发酵是指微生物在不含或添加少量水的条件下在固体底物上生长繁殖的过程。固态发酵具有低成本、低能耗等优点，因此被广泛用于脂肪酶的生产。
6%豆腐渣和啤酒酵母配成的混合物是常用的培养基，长时间的固态发酵可以提高酶活力和酶产量。同时，加入不同的辅料如磷酸盐、酵母提取物、麦芽粉等也可以提高酶活力。
不同的细菌和真菌对液态培养基的需求是不同的，产酶高峰期也会有所不同。一般而言，前期生长过程中需要较多的氮源，并需要一定量的葡萄糖，而后期需要适度减少氮源以提供产酶所需的碳源。
微生物酪氨酸解氨酶的研究进展
第２９卷第４期 ２０１０年７月 食品与生物技术学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｂｉｏｔｅｃｈｎ０ｌｏｇｙ ＶｏＩ．２９ Ｎｏ．４ Ｊｕ１． ２０１０
文章编号：１６７３—１６８９（２０１０ Ｊ０４—０４９６—０４
微生物酪氨酸解氨酶的研究进展
张峰 ， 曾化伟 ，
（１．江南大学工业生物技术教育部重点 江苏无锡２１４１２２） 廖祥儒 ， 蔡宇杰 ， 童超
实验室，江苏无锡２１４１２２；２．江南大学生物工程学院，
摘 要：微生物转化生产次生代谢物质是重要的方式，但已知的微生物中未发现次生代谢物质的
前体物质肉桂酸一４一羟基化酶（Ｃ４Ｈ）和香豆酸，这限制了微生物转化生产一些次生代谢产物。酪氨 酸解氨酶（ＴＡＬ）能跳过Ｃ４Ｈ将Ｌ一酪氨酸（Ｌ—Ｔ ｙｒ）转化为香豆酸，为此对微生物来源的ＴＡＬ的酶
学性质、晶体结构、催化机制及ＴＡＩ 基因工程方面的研究进行了阐述，发现了ＴＡＬ研究中存在的 问题并初步提出了解决思路。
关键词：酪氨酸解氨酶；基因工程；次生代谢产物 中图分类号：Ｑ ５５ 文献标识码：Ａ
Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｔｙｒｏｓｉｎｅ Ａｍｍｏｎｉａ Ｌｙａｓｅ ｉｎ Ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ
ＺＨＡＮＧ Ｆｅｎｇ ， ＺＥＮＧ Ｈｕａ—ｗｅｉ ，ＬＩＡＯ Ｘｉａｎｇ—ｒｕ ， ＣＡＩ Ｙｕ—ｊｉｅ ～，ＴＯＮＧ Ｃｈａｏ （１．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｊｉａｎｇｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ ２１４１２２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ＢｉｏｔｅｃｈｎｏＩｏｇｙ，Ｊｉａｎｇｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ ２１４１２２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｍｅｔａｂｏｌｉｔｉｅｓ ｂｙ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｓ ａ ｖｅｒｙ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅａｎｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｎｏ Ｃ４ Ｈ ａｎｄ ｃｏｕｍａｒｉｃ ａｃｉｄ ａｒｅ ｆｏｕｎｄ ｉｎ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ，ｔｈｉｓ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｈｅ １ａｒｇｅ
微生态制剂发酵工艺研究进展
ｄｏｒ一锄糇
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微生态制剂发酵工艺砑究进展
微生态制剂因其具有无不良反应、无残留污染、不产生抗药性、抗病治病、增强免疫和促进生长等
优点，逐渐成为发酵工业领域生产和研究的热点。
现阶段微生态制剂的发酵工艺包括，液体发酵、固体发酵和同液两相发酵。
１液体深层发酵
液态发酵工艺是目前围际上比较先进的一种发
酵工艺，具有发酵速度快、周期短和产量高的优点，适宜高效率、自动化和大规模产业化生产的特点。
液体深层发酵是将活化的菌种接种到发酵罐，进行
深层液体培养，经过滤、浓缩或载体吸附和干燥，制得菌剂。
液体悬浮状态是许多微生物的最适生长环境。
液态环境利于菌体、底物和产物的扩散，使发酵在均质条件下进行，便于检测和控制，易扩大生产规
模，生产过程中液体输送方便，易于机械化操作。
液态发酵设备和发酵控制系统在生产中逐渐完善，目前已经广泛应用于医药、化工和食品等行业。有益
微生物的菌体通过离，Ｃ，ＩｉＰ可与培养基分离，再通过适
当的保护手段处理，比较容易生产出质量浓度较高的
微生态制剂产品，所以广泛适用于微生态制剂的生产。
２固态发酵
另外一种常见的微生态制剂发酵工艺技术是固态发酵。利用自然底物作碳源及能源，或利用惰性底物，如：麸皮、米糠和稻壳等农作物纤维素颗粒
作碳源及能源，或利用聚氨酯等惰性固体颗粒作固体支持物，体系无水或接近于无水的任何发酵过程。
主要特点是发酵体系没有游离水存在，微生物在有
足够湿度的固态基质中，从固体颗粒中汲取水分，
收稿日期：２０１０～０８—１１孙笑非孙鸣
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微生物的生长及所形成的产物均处于基质表面。固
态基质不仅起到一个提供碳源、氮源、水分、无机物和其他营养物的作用，同时也为微生物的生长提供了一个同定的位置，整个发酵过程跟微生物在自
微生物发酵木聚糖酶的研究进展
广东饲料第２０卷第１０期２０１１年ｌ０月
微生物发酵木聚糖酶的研穷进展
周平发王敏崔细鹏刘金山史宝军
（广东溢多利生物科技股份有限公司，广东省饲料添加剂生物工程技术研究开发中心，珠海５１９０６０）
【中图分类号】Ｓ８１６．７ 【文献标识码】Ａ ［文章编－￣］１００５—８６１３（２０１１）１０—００２７—０４
木聚糖酶（ｘｙｌａｎａｓｅ）是指可将木聚糖降解成低 聚糖和木糖的一组酶的总称，主要包括外切／３—１，
４一木聚糖酶、内切ＪＢ一１，４一木聚糖酶和ＪＢ一木聚糖
酶。木聚糖酶在饲料、食品、造纸、纺织、医药及能源
等领域有着广泛的应用。作为饲用酶制剂，木聚糖
酶可以有效解除木聚糖的抗营养作用，促进畜禽对
粗饲料的消化吸收；作为新型的纸浆漂白助剂，木 聚糖酶能降低漂白用氯，解决纸浆工业中的环境污
染问题；木聚糖酶水解植物中的半纤维素，形成的
戊糖进一步用于生产木糖醇、酒精、有机酸等产品， 在可再生资源生物转化利用中具有重要作用。
由于木聚糖酶的应用价值广泛，越来越多的研
究者对它进行广泛而深入的研究。本文从木聚糖酶
的研究近况、生物学特性、生产菌种、发酵工艺以及 研究热点等方面进行了综述。 １木聚糖酶的研究近况
国外对木聚糖酶的研究开较早。１９５５年，
Ｓｏｒｅｎｓｅｎ就对动物瘤胃和土壤中的木聚糖酶进行 了研究。１９９２年，国外就已实现了木聚糖酶的工业
化生产。目前国际上研究工作主要集中在对微生物
木聚糖酶的诱导与调节机理研究，以及酶的提纯、 鉴定方法、木聚糖酶基因分子的克隆和表达等。自
上世纪七十年代末开展木聚糖酶基因的研究工作
以来，已有１５０多种来自真菌和细菌的木聚糖酶基
因被克隆并在大肠杆菌中表达。 我国在木聚糖酶方面的研究起步较晚，但发展
迅速。上世纪八十年代初期，中国科学院微生物所在
张树政院士的带领下，开始了我国对木聚糖酶的早
【收稿日￣］２０１ １－０９—０５ 【作者简介】周平发（１９８５一），男，江西临川人，硕士，工程师， 主要从事饲用酶制剂生物工程发酵的应用研究。 期研究工作，首次从海枣曲酶（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｐｈｏｅｎｉｃｉｓ） 中纯化得到了四种木聚糖酶：酶Ｉ、酶Ⅱ、酶Ⅲ和酶
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展 3
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展
微生物发酵生产脂肪酶是一种重要的生物技术生产方法，脂肪酶是一种在生物化工领域应用广泛的酶，具有脂肪水解、酯化和酯交换等多种作用，能够在食品、医药、生物燃料等领域发挥重要作用。随着生物技术领域的不断发展，微生物发酵生产脂肪酶的研究也在不断取得新的突破和进展。本文将从微生物筛选、基因工程改良、发酵工艺优化等方面对微生物发酵生产脂肪酶的研究进展进行综述。
一、微生物筛选
微生物是生产脂肪酶的重要来源，因此对于具有高产酶性能的微生物的筛选非常重要。近年来，随着分子生物学和生物信息学技术的不断发展，微生物筛选的研究也取得了新的进展。通过对自然环境中的微生物进行采集和筛选，可以发现具有高产酶性能的微生物菌株，这为脂肪酶的生产提供了重要的物质基础。利用生物信息学技术对微生物进行基因组学、转录组学和蛋白组学分析，可以快速准确地筛选出具有高产酶性能的微生物菌株，为脂肪酶的高效生产提供了重要的理论基础。
二、基因工程改良
基因工程技术是一种重要的手段，可以通过改良微生物菌株的基因组，使其具有更高的产酶性能。近年来，利用基因工程技术改良微生物菌株的研究取得了显著进展。通过对微生物菌株的脂肪酶基因进行改良和重组，可以提高脂肪酶的稳定性、活性和产酶能力，从而实现脂肪酶的高效生产。利用基因工程技术还可以将其他有益基因导入到微生物菌株中，使其具有更广泛的底物适应性和更强的脂肪酶水解能力，为脂肪酶的工业化生产提供了更多可能性。
三、发酵工艺优化
发酵工艺是影响脂肪酶产酶性能的重要因素之一，因此对发酵工艺进行优化对于提高脂肪酶产酶能力具有重要作用。近年来，随着发酵工艺的不断改进和优化，脂肪酶的产酶能力也得到了明显提高。通过对发酵温度、pH值、底物浓度、氧气供应等因素进行优化，可以显著提高脂肪酶的产酶能力，并提高产酶效率。利用代谢工程技术对微生物菌株进行改良，可以提高其对脂肪酶产酶条件的适应性，从而进一步优化发酵工艺，实现脂肪酶的高效生产。
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展 4
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展
脂肪酶是一种重要的生物催化剂，具有在水相中催化脂肪水解的作用，可以将脂肪分解为甘油和脂肪酸。脂肪酶在食品工业、生物柴油生产、生物洗涤剂等领域有着广泛的应用。传统上，脂肪酶是通过动植物组织提取或贸易合成的方式获得，然而这些方法存在生产成本高、提取困难、致命因素生物的依赖问题。为了解决这些问题，越来越多的研究者将目光投向了微生物发酵生产脂肪酶的领域。本文将从微生物的选择、发酵条件、脂肪酶的纯化和应用四个方面探讨微生物发酵生产脂肪酶的研究进展。
一、微生物的选择
微生物是生产脂肪酶的理想来源，因为它们具有快速生长、易于操作等优点。目前，发现了许多产脂肪酶效率高的微生物，如放线菌、酵母菌、细菌等。真菌是脂肪酶的主要来源之一，如曲霉、木霉等，它们能够在较宽的PH范围和温度范围内生长，并且对底物适应性较强。细菌也是脂肪酶的重要产生菌株，如大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等，它们具有高生长速率，易于遗传改造，并能够在不同的环境中生存。微生物的选择对脂肪酶的高效生产至关重要。
二、发酵条件
为了实现高效的脂肪酶生产，科研人员需要优化微生物的发酵条件。发酵条件包括培养基的配方、培养基的初始PH值、培养基的初始温度、发酵时间等参数。不同的微生物对这些参数有不同的要求，因此需要根据具体的微生物株系进行优化。以大肠杆菌为例，一些研究表明，葡萄糖作为碳源、酵母粉作为氮源、微量元素的添加等都对脂肪酶的产量有显著影响。对于真菌来说，培养基的初始PH值和温度也是影响因素，通常选择PH为5.5-6.0和25-30℃左右的条件进行培养。通过合理的发酵条件优化，可以提高脂肪酶的产量和活力。
三、脂肪酶的纯化
在微生物发酵获得的发酵液中，脂肪酶通常与其它蛋白质、多糖等杂质混合在一起，因此需要进行脂肪酶的纯化。常用的脂肪酶纯化方法包括离心、超滤、层析等技术。离心用于去除微生物细胞、超滤用于除去大分子杂质、层析则可以根据脂肪酶的大小、电荷、亲和性等特性进行分离和纯化。通过这些方法，可以得到纯度较高的脂肪酶，满足工业生产的要求。
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展 5
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展
脂肪酶是一类在生物催化领域具有重要作用的酶类，可以催化脂肪的水解，将脂肪分解为脂肪酸和甘油。因其在食品加工、医药、生物燃料等领域的广泛应用前景，脂肪酶的研究备受关注。与传统的化学法相比，利用微生物发酵生产脂肪酶具有成本低、环境友好等优势，因此备受研究者的青睐。本文将对近年来微生物发酵生产脂肪酶的研究进展进行综述，以期为相关研究提供参考。
一、脂肪酶的微生物来源
微生物是脂肪酶的重要生产来源，包括细菌、真菌、酵母和其他微生物。在近年的研究中，发现了大量的具有脂肪酶生产潜能的微生物。革兰氏阳性细菌是脂肪酶的主要来源，如枯草芽孢杆菌、葡萄球菌等。一些真菌和酵母菌也被广泛应用于生产脂肪酶，如毛霉属、曲霉属等。这些微生物不仅能够在自然界中产生脂肪酶，而且在实验室条件下也可以进行有效的培养和发酵，因此被广泛应用于脂肪酶的生产中。
二、脂肪酶的发酵生产工艺
微生物发酵是脂肪酶生产的主要工艺，通过在适宜的温度、pH和营养条件下培养脂肪酶生产微生物，可以获得高效的脂肪酶产量。近年来，研究者们在提高发酵工艺的稳定性和产量上做出了许多努力。通过优化培养基配方和发酵条件，可以显著提高脂肪酶的产量。在控制发酵过程中的温度、pH和氧气供应等因素时，可以更好地保证脂肪酶的生产和稳定性。还可以利用遗传工程技术改良脂肪酶的生产菌株，使脂肪酶的生产达到最佳化。
三、脂肪酶的鉴定和纯化
鉴定和纯化是脂肪酶生产的重要步骤，通过这一步骤可以获得纯度较高的脂肪酶，为后续的应用和研究提供了可靠的基础。在近年的研究中，研究者们发展了一系列高效的脂肪酶鉴定和纯化技术，如蛋白质亲和层析、离子交换层析、凝胶过滤层析等。这些技术可以有效地降低脂肪酶的生产成本，提高脂肪酶的纯度和活性。还可以利用基因工程技术改良脂肪酶结构，提高其稳定性和特异性，使脂肪酶更好地适应不同的应用环境。