饲用酸性蛋白酶高产菌株选育及应用研究.doc

酸性蛋白酶高产菌株选育及应用研究概述本项目2004年获得河南省科技攻关项目的立项支持项目编号：0424240040。酶是生物细胞原生质合成且具有高度催化活性的蛋白质。人类早在认识酶之前就知道利用酶为生产和生活服务例如酿造、鞣革及制造奶酪等已经有几千年的历史。1897年Büchner发现磨碎的酵母仍然能够使糖液发酵产生酒精和二氧化碳。二十世纪初有更多的酶被发现和分离提纯注意到了某些酶的作用需要有低分子物质（辅酶）的参加并陆续认识了很多酶所催化的反应。1926年Sumner第一次从刀豆中分离出脲酶并获得了该蛋白质的结晶。30年代J.Northrop又连续分离出结晶的胃蛋白酶、胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶。今天已有500种酶得到结晶2000多种酶得到鉴定200种左右商品酶已经开发但工业上应用的酶仅有50多种。二次世界大战后抗生素工业的通风搅拌发酵技术的利用使微生物酶制剂工业得到迅速发展。20世纪40年代末生产α-淀粉酶的液体深层发酵首先在日本实现了工业化生产标志着现代酶制剂工业的开始。20世纪50年代后期遗传工程、蛋白质工程等现代生物技术的研究成果促使世界酶制剂工业持续地高速发展成为生物工程四大主导产业中最早产业化的高技术产业。由于酶制剂是一种绿色高效生物催化剂具有高效、节能、安全和环保等特点对酶制剂应用产业开发新产品、提高质量、节能降耗、保护环境重要意义；因此这一产业的发展受到各国政府的高度重视有着广阔的发展前景。国际酶制剂市场目前保持着9％的增长速度2010年世界酶制剂年销售额达160亿美元目前已有一大批可用于工业发酵生产的各种胞外酶的微生物如芽孢杆菌、大肠杆菌、放线菌、毛霉、黑曲霉、青霉、酵母等。商品化的酶品种数量主要有糖化酶、α-淀粉酶、β-淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、凝乳酶、脂肪酶、DNA聚合酶、T4DNA连接酶、葡萄糖苷酶、葡萄糖异构酶、葡萄糖氧化酶、a-乙酰乳酸脱羧酶、乳酸脱氢酶、天冬氨酸转氨酶、延胡索酸酶、青霉素酰化酶、溶菌酶、链激酶、漆酶、植酸酶、复合酶等等。应用范围覆盖洗涤剂、纺织、酒精、白酒、啤酒、味精、有机酸、淀粉糖、制药、制革、饲料、造纸、果汁、肉、蛋、豆、奶、面制品加工等诸多领域创造工业附加值数千亿多元。我国自1965年建立起第一个专业酶制剂工厂由于不断引进技术、资金和设备酶制剂工业得到迅猛发展产量由1965年的10吨增长到2010年的219万吨平均每年以20％以上的速度增长产值达6亿多元应用范围愈来愈广泛。我国酶制剂工业与发达国家相比存在的差距主要有：（1）技术研究与开发滞后基础理论研究与技术开发研究严重脱节科研资金力度不够且分散科研技术转化能力不强。（2）行业规模小而分散市场调控能力弱我国现有100多家酶制剂生产企业企业数量占世界三分之一还多但销售额仅占世界酶制剂销售额5％企业规模小、产品的市场覆盖率低导致企业对市场的调控能力普遍较弱企业间无序的价格竞争使整个行业经济效益下滑使企业在技术创新、新品种开发、设备更新等方面力量不足严重制约了酶制剂产业的可持续发展。（3）产品结构不合理技术落后。我国酶制剂产品主要是以糖化酶、淀粉酶、蛋白酶为主三者加起来占据全国酶制剂产量的97％全国一半以上企业生产品种单一抗市场风险非常弱。（4）酶制剂的应用开发力度不够制约了酶制剂企业的市场开拓能力。酸性蛋白酶是一类最适pH值为2.5-5.0的天冬氨酸蛋白酶相对分子质量为30000—40000。酸性蛋白酶主要来源于动物的脏器和微生物分泌物包括胃蛋白酶、凝乳酶和一些微生物蛋白酶。根据其产生菌的不同微生物蛋白酶可分为霉菌酸性蛋白酶、酵母菌酸性蛋白酶和担子菌酸性蛋白酶。根据作用方式可分为两类：一类是与胃蛋白酶相似主要产酶微生物是曲霉、青霉和根霉等；另一类是与凝乳酶相似主要产酶微生物是毛霉等。由于酸性蛋白酶具有较好的耐酸性因此被广泛地应用于食品、医药、轻工、皮革工艺以及饲料加工工业中。国外关于酸性蛋白酶的研究和生产从20世纪初就开始了。乞今为止已发现不少微生物可以产生酸性蛋白酶如黑曲霉（Aspergillusniger）、大孢子黑曲霉突变株（A.nigervar.macrosporus）、斋藤曲霉（A.saitoi）、宇佐美曲霉（A.usamii）、泡盛酒曲霉（A.awamori）、微紫青霉（Pen.janthinellum）、常规青霉（Pen.frequentens）、杜邦青霉（Pen.dupoti）、宛氏拟青霉（Paecilomycesvarioti）、小孢米曲霉突变株（A.oryzacvar.microsporus）、根霉（Rhizopussp.）、微小毛霉（M.pusillus）、粘红酵母（Rhdotorulaglutinis）、粟疫霉（Endothiaparasitica）、血红色陀螺孔菌