海水中产碱性蛋白酶细菌的筛选文献综述

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文献综述

1选题背景

有数据显示全世界工业用酶每年销售额大约为1亿美元[1]。在所有的工业用酶制剂中75％是蛋白水解酶，而蛋白酶是工业用酶中占据比例最大的酶类，大约占全世界每年总销售量的60％左右[2]。碱性蛋白酶是一类适宜于在碱性条件下水解蛋白质肽键的酶类，是商品蛋白酶中应用最广、产量最大的一类蛋白酶，主要应用于加酶洗涤剂、制革、丝绸、食品、医药等领域[3]。碱性蛋白酶比中性蛋白酶具有更强的水解能力和耐碱能力，有较大耐热性，有一定的酯酶活力。因此，碱性蛋白酶研究成为蛋白酶研究的热点。碱性蛋白酶种类繁多。在关于微生物产碱性蛋白酶的文献中产酶菌株多为从土壤中分离到的芽孢杆菌，尤其是地衣芽孢杆菌[4]。

目前深海微生物多样性研究和海洋微生物资源开发是一个正在兴起的热点。许多新的微生物种类、新药物和新酶等资源有待于研究和开发。海洋环境的多样性与独特性造就了海洋微生物自身具有独到的优越性[5]。近年来日本和欧美等国纷纷投资开展海洋微生物酶的研究并取得很大的进展。如由美国华盛顿州立大学的海洋微生物学家研究的嗜冷碱性蛋白酶应用于洗涤剂工业在冷水洗涤中发挥显著的效益。迄今为止，由海洋微生物生产海洋酶的专利已达20余项，海洋微生物酶的研究正逐渐成为开发新型酶制剂的重要途径[6]。在对碱性蛋白酶需求日益增加的今天，国内大规模工业用碱性蛋白酶主要依赖于进口。所以利用丰富的海洋微生物资源筛选出高产碱性蛋白酶菌株成为一项值得研究的课题。

2碱性蛋白酶基本简介

碱性蛋白酶，指在碱性条件下能够水解蛋白质肽键的酶，最适pH在9～11范围内。常见的有两种,一为Novo蛋白酶,另一为Carsberg蛋白酶,两者的性质和构造相近,分别含275和274个氨基酸残基,由一条多肽链构成。在pH6～10下稳定,低于6或大于11时很快失活。其活性中心含丝氨酸,故称丝氨酸蛋白酶[7]。它不但能水解肽键,还具有水解酰胺键、酯键以及转酯和转肽的功能。由于酶的专一性，它只能对蛋白质水解，不能作用于淀粉、脂肪等物质。外观一般呈粉末状，也有部分呈微球状。

3碱性蛋白酶主要用途

1）食品，饲料，洗涤剂

碱性蛋白酶作用于复杂的大分子蛋白质结构，将其水解为简单的小分子肽链或者氨基酸，从而变得易于吸收或洗去，在食品、洗涤剂、饲料等领域有广泛应用。洗涤剂用碱性蛋白酶近年来迅速发展，销量达到全世界酶制剂产量的25%。加酶洗衣粉减少了含磷化合物的用量可以减轻环境污染[8]。

2）皮革

由于碱性蛋白酶只分解皮革中的间隙蛋白不作用于胶原所以将其应用于制革工业中，不仅可以使制革原料的皮革脱毛，软化，还可以减少环境的污染[9]。

3）其他

利用碱性蛋白酶的活力，还可将其应用于水解蛋白、氨基酸、酵母膏、蛋白胨等的制造。其次碱性蛋白酶还具有降解被氧化蛋白质的作用，人的老化与蛋白质的氧化有关，因此，还可利用碱性蛋白酶降解体内被氧化的蛋白质，消除其对机体的毒害作用，防止人体老化[10]

4产碱性蛋白酶菌株研究和应用现状

1990年，邱秀宝等对嗜碱性短小芽孢杆菌BacilluspumilusRl15通过亚硝基胍诱变和利福平抗性处理使酶活力比原始菌株提高11.8倍[11]。孙谧等研究从海产贝类中筛选出1株产碱性蛋白酶的黄海黄杆菌YS-9412-130，经亚硝基胍、硫酸二乙酯等复合诱变，获得了1株产低温碱性蛋白酶变异株YS-9412-130-SW1-104，其产酶活力为出发株的16倍，发酵液酶活为2320U/mL[12]。美、日、印等国学者对来源于碱湖、极地、深海等极端环境下的碱性蛋白酶菌株进行了深入的研究，分离筛选出具有良好的热稳定性、抗氧化性和广泛pH耐受性的碱性蛋白，相继开发成新型酶制剂，用于加酶洗衣粉，回收银等工业生产中[13-16]。

参考文献

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