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中性蛋白酶

1.1中性蛋白酶的来源
蛋白酶是一类催化蛋白质肽键,生成蛋白胨、蛋白肽及氨基酸等产物的水解酶,其广泛分布于自然界的植物、动物和微生物中。

例如木瓜蛋白酶主要来自于植物木瓜,胰蛋白酶来自动物的胰腺,来自微生物的蛋白酶没有特定名称,例如有来自AS1.398枯草芽孢杆菌的蛋白酶,有来自宇佐美曲霉的蛋白酶等等,其中微生物来源的蛋白酶数量与种类最多,也最具研究、开发与生产价值。

随着水解条件之一的pH值的升高,蛋白酶分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶,这也同时划分了它们应用的领域有所不同。

1.2中性蛋白酶的研究现状
对于中性蛋白酶的研究主要集中于以下几个方面:
一是继续研究发现新的蛋白酶品种,为蛋白酶家族添加新成员,尽管此项工作的难度越来越大,但其意义不容否认。

二是对现有蛋白酶进行修饰、改性,延长和强化其功能,期望在降低应用成本的同时,减少酶本身的一些缺陷对其应用的限制。

三是通过生物技术手段提高酶产量,降低酶生产成本。

现代生物技术不仅发达而且发展很快,技术应用的可选择范围也很广,例如物理或化学诱变技术、细胞质融合技术、转基因技术以及克隆技术等等。

可以肯定和确认的是:上述技术的应用都取得了不同程度的效果;同时这些技术各有优势,所以并存至今。

四是提取和纯化技术方面,朱建星利用萃取技术使酶液浓度提高到发酵酶液的3.6倍多。

刘东旺等应用盐析、层析和凝胶过滤等技术,纯化后的酶活力超过纯化前的19倍之多等等。

此外,在纯化倍数提高的同时往往伴随着提取率的提高。

1.3中性蛋白酶的生产现状
中性蛋白酶的生产水平随着研究水平的提高而提高。

总体上发达国家高于国内,而国内厂家之间也参差不齐,以微生物发酵来源的中性蛋白酶为例,报道说的范围从数百至一万多(u/ml)都有。

导致这种差别的原因可能是不同类的菌种,不同来源的同类菌种,不同的菌株改良程度,不同的发酵工艺优化水平等等。

1.4中性蛋白酶的应用
蛋白酶在工业化应用酶中占的比例很大(超过50%),而中性蛋白酶在蛋白酶中占的比例也很大。

占比大的原因之一是应用范围大而广。

以中性蛋白酶为例,它可用于皮革业提高皮革的质量;可用于牙膏帮助清除牙渍;可用于饲料以提高消化吸收率;用于食品加工最为广泛,加入待焙烤的面团中可以调节面团筋力,加入肉类中可以使肉制品嫩化、改善口感,加入牛奶中可以加速凝乳,加入以蛋白质为主的废弃料中可以制取多种水解产品。

在蛋白酶应用中有些问题令人困惑不解值得重视,例如不同来源的蛋白酶水解蛋白质的主要位点有差别,所以即使使用同一种蛋白质原料,不同来源蛋白酶的水解产物和水解率也会有所区别;如果混合食用不同来源的蛋白酶,假如总酶量与单一蛋白酶相同,由于水解的主要位点增加,也有可能提高水解率和水解程度。

另外用于食品水解的蛋白酶还有一层要求就是风味和口味,目前主要问题是口味即苦味。

尽管“风味蛋白酶”的诞生在一定程度上降低了疏水基团的外露,很大程度上减少了水解产物的苦味,不过因其高昂的价格和苦味的残留依然不能得心应手地应用。

1.5本课题的研究目的与意义
从上述内容可知,虽然蛋白酶的研究、生产与应用已相对成熟,但是还有一些问题值得研究和解决,包括为提高产酶量而进行的菌种特性的改善、发酵工艺的优化、发酵酶液的浓缩与纯化等等。

其中最基础的就是菌种产酶能力的提高。

尽管前面提到各种改善菌种的现代生物技术,包括物理或化学诱变技术、细胞质融合技术、转基因技术以及克隆技术等等,有的已经相当先进。

但是从成本性、发酵副产物的安全性与稳定性、实用技术的可推广性等方面考虑,对菌种进行诱变不失为行之有效和有研究价值的研究。

虽然诱变
技术的研究已经不少,但鲜有以等离子对菌种特别是对AS1.398枯草芽孢杆菌的诱变。

所以本文即以等离子对AS1.398枯草芽孢杆菌进行诱变,筛选出高产菌株并进行工艺优化。

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