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固态发酵漆酶及其酶学性质的研究
固态发酵漆酶及其酶学性质的研究
概述
漆酶作为一种重要的工业酶，在漆料、纤维、皮革、橡胶、化妆品等领域都有广泛的应用。固态发酵是一种新型的酶生产方式，相较于液态发酵具有产品稳定、无空气污染、集约化、节约资源等优势。目前，许多研究已经证明，固态发酵是一种可行的漆酶生产方式。在固态发酵过程中，漆酶的产生和分泌过程的研究及其酶学性质对于提高漆酶生产效率和质量都具有非常重要的意义。本文主要围绕固态发酵漆酶的研究现状及其酶学性质进行探讨。
固态发酵漆酶的研究现状
自从1979年，日本学者发现了在发酵米曲上产漆酶菌，固态发酵漆酶的研究就吸引了广泛的关注。相较于传统的液态发酵，固态发酵漆酶生产具有产品稳定、无大气污染、时间和空间的节约、无需降温、收获成本低等优势。目前，许多研究者已经开始探索固态发酵漆酶的生产。
日本学者Kosugi(Kosugi,1979)首次在固态发酵米曲中发现了产漆酶的菌。相继，美国学者GuptaandMoo-Young(Gupta&Moo-Young,1981)也在发酵废枕头里生产漆酶。固态发酵相较于液态发酵，在酶生产策略、发酵操作方式、酵母菌入料比例、运行时间等方面都具有一定的差异。Subramanium等(1993)通过比较发现，固态发酵中微生物浸泡时间越长，漆酶的产量越高，而当浸泡时间达到72小时之后，漆酶生产量就停滞了。Zagozdan等(1994)通过优化菌种和手工混合物的比例，将漆酶产量从每克菌体0.41至1.68IU增加至每克菌体1.8-4.81IU。Pasupathy等(1999)发现，在不同固态废料(玉米芯，发酵剩余物，木屑和松树枝)和菌种(Aspergillusniger和Pencilliumfuniculosum)的组合中，漆酶的产率和特性都有显著的差异。按照这份研究，以玉米芯和A.niger的组合获得了最佳的漆酶产量。其漆酶的特性在41℃下的最适温度是6.5和ph，U/g的固体质量基础下达到45IU/g。
固态发酵漆酶的酶学性质
漆酶是一种具有极高的催化效率的酶，其催化效率可以达到每分钟数千个反应。它主要通过氧化还原反应，在漆膜多酚的空气存在下，把漆膜氧化裂解为小分子。只有一小部分的漆酶是真正参与了反应的，因此漆酶的催化效率非常高。漆酶的酶学性质主要包括催化剂、稳定性、影响酶活性的因素和酶的特异性。
催化剂：漆酶需要活性中心上位于半胱氨酸(Cys）残基上的两个位点来协调其他残基，构建特定的电子环境。在固态发酵中，B-Lactoglobulin(BLG)是被广泛用来贡献大量的半胱氨酸残基的有效载体。Pencilliumfuniculosum漆酶在市售的玉米筒中发酵时表现出4%的高酶活性，可以为固态发酵漆酶的生产提供良好的基础。
稳定性：漆酶的热稳定性较佳，尤其是在固态过程中。研究表明固态发酵漆酶在50°C的情况下可以保持非常好的残余酶活，而在室温下存储48小时后的漆酶活力下降很快。
影响酶活性的因素：漆酶的酶活性会受到多种因素的影响，如温度、pH值、离子强度、底物、共价修饰和抑制。
固态发酵漆酶的特异性：漆酶活性有轻度特异性，只能催化特定功能基团的氧化反应，具体来说是3/5醌基，1/4醇基和2/6羧基）。固态发酵漆酶的特异性再次验证了漆酶催化高效和选择性的惯例。研究表明高选择性的漆酶成为一些新型化学技术的源头。
结论
漆酶作为一种重要的工业酶，在液态发酵中的应用是相当成熟的。相比之下固态发酵尚处于初级阶段。然而随着技术的不断完善，固态发酵对于漆酶的高效生产将变得越来越重要。因此，进一步研究固态发酵漆酶生产方法，并深入研究其酶学性质，将会对推动漆酶工业的发展具有非常重要的意义。