微生物发酵生产脂肪酶的研究进展

万　方数据万方数据　万　方数据生物技术通报曰如细＾加啦秽Ｂ比如自．刀２００８年第４期常见碳源包括油脂、可溶性淀粉、玉米粉、葡萄糖、果搪、糊精、糖蜜、麦麸和小麦粉等；速效碳源如葡萄糖、蔗糖、麦芽糖等有利于细菌脂肪酶的形成旧．而缓效碳源如玉米粉和小麦粉等则有利于真菌脂肪酶的形成【１６】。也有报道指出．当培养基中含有单糖、双糖和甘油。能抑制脂肪酶产生【订·坞ｌ。氮源分为无机氮源（硫酸铵、硝酸铵、尿素等）、有机氮源（如大豆粉、玉米浆、蛋白胨、酪蛋白等）和复合氮源。一般认为复合氮源对微生物生长及产酶效果较好ｆ１６】。有机氮源一般比无机氮源要好．如蛋白胨和酵母膏在细菌脂肪酶的生产中应用十分广泛。但有些文献报道ＮＨ４Ｃｌ和（ＮＨ４）：ＨＰｏ。等无机氮源也在部分微生物的脂肪酶生产中有较好的效果【５’１９１。微量元素和某些添加物对发酵产酶也会产生重要影响。Ｒａｓｈｉｄ的研究表明添加ＥＤＴＡ于反应体系中能完全抑制适冷假单胞菌ＫＢ７００Ａ所产的低温脂肪酶的活力，而添加Ｃａｚ＋能显著提高酶活㈣。此外，Ｃａ２＋和Ｍ矿能促进脂肪酶的分泌１２１．２２１。大多数微生物只有诱导物存在时才能产生脂肪酶。诱导物可以是甘油三酯、长链脂肪酸、脂肪酸酯及其表面活性剂。许多研究表明培养基中添加表面活性剂如Ｔｗｅｅｎ８０、ＴｒｉｔｏｎＸ．１００、ＳＤＳ、ＰＥＧ和阿拉伯胶等可以不同程度地提高脂肪酶的产量俐。表面活性剂促进产酶主要是由于增加细胞的通透性．使脂肪酶易于分泌到胞外【州。Ｃｏｒｚｏ等报道Ｔｗｅｅｎ８０的浓度在０。５９，Ｌ到２９，Ｌ时能增加胞外脂肪酶活性而不改变生物量浓度，油酸强烈抑制脂肪酶活性ｆ矧。添加Ｏ．５％的‘ＭｔｏｎＸ一１００能使Ａｓｐｅ嘣比船ｎ自印ｒ突变菌株产酶量提高１．６倍闭。阴离子表面活性剂ＳＤＳ（１０ＩＩＩＩｎｏｌ／Ｌ）能使脂肪酶的催化活性提高２５．５％ｌ捌。３．２培养基及发酵条件优化优良的生物产品从实验室水平到工业化生产首先要解决的问题是生物过程的优化。ｔ业发酵过程中。设计一个发酵培养基是至关重要的。培养基的组成显著影响产品浓度、产量和效率；在商业化生产中，培养基成本能显著影响总生产成本。优化培养基涉及大量的实验研究，是一个耗时、耗力、耗费的过程【扪。影响发酵过程的因素有很多，主要包括培养基组成、接种量、种龄、培养温度、转速、装液万　方数据量、发酵周期、溶氧、ｐＨ值和通气条件等，这些因素往往又不是独立影响发酵过程的．常常是交互作用。除传统的单因子法、正交设计法在生物过程优化中得到广泛应用外，响应面法、均匀设计法、人工神经网络、模糊逻辑控制、专家系统、遗传算法和化学计量分析等一批更有效的新方法也在发酵培养基的优化及过程程控制中逐步得到推广应用。并日益显示出优越性㈣。其中响应面法应用最广，一般可以将脂肪酶产量提高１。１０倍．最高可达１２倍【嚣】。３．３脂肪酶发酵的培养方式与发酵调控脂肪酶的生产有传统的固态培养㈣、液态发酵嗍和细胞固定化方法俐等。目前生产上常采用液体深酵、固定化细胞发酵和固态发酵技术在脂肪酶生产中也有较多成功实例【７Ｊ。液体深层培养易于控制。不易染杂菌。生产效率高．但分离纯化成本高．且会产生大量的污水㈣。液体深层培养通常采用分批（ｂａｔｃｈ）、补料分批（ｆｅｄ－ｂａｔｃｈ）和连续（ｃｏｎｔｉｎｕａｎｃｅ）发酵。补料分批发酵法是介于分批发酵和连续发酵之间的过渡类型。（ｘ）、底物浓度（ｓ）、比生长速率（斗）、摄氧率（ＯＵＲ）、氧传递速率（ＯＴＲ）、Ｃ０２生成速率（ＣＥＲ）和常用的流加模式分为非反馈补料和反馈补料。层培养法生产脂肪酶，作为节约生产成本的连续发兼有２种培养方式的优点．在脂肪酶的生产中应用最为广泛ｆ３１Ｊ。许多文献报道补料分批发酵法所得产物的量要比分批发酵高嗍。Ｐａｔｒｉｃｋ以橄榄油和蛋白胨作为ｙ㈣埘施泐。研记口培养的碳源和氮源，采用补料分批发酵所得酶活比分批发酵提高了６倍【１８】。补料优化策略是液体发酵过程优化的关键。通常以基质的补料速率为主控制量，溶氧、ｐＨ、细胞浓度呼吸商（ＲＱ）等变量为辅助控制量【３３Ｊ，求取优化控制使得发酵终止时产物产量最高。非反馈补料分为恒速补料、变速补料、指数补料３种；反馈补料义分为ｐＨ．ｓｔａｔ法、恒溶解氧法、菌体浓度反馈法、ＣＥＲ法和ＤＯ．ｓｔａｔ法等【矧。具体采用那种补料方式要根据菌体的代谢特性而定。恒速补料最为常用例；指数补料策略因可以达到高密度培养的目的，在发酵生产中受到广泛关注。在７．５Ｌ发酵罐中，Ｃ．ｃＷｉ，西伽ｅ凸脂肪酶的发酵采用恒速补料时细胞浓度和酶活分别比摇瓶中提高１０倍和２倍：万　方数据万　方数据万　方数据微生物发酵生产脂肪酶的研究进展

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

汪小锋， 王俊， 杨江科， 闫云君

华中科技大学生命科学技术学院,武汉,430074生物技术通报

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