乳糖酶研究进展

乳糖酶研究进展 (哈药集团生物工程有限公司 150025) 曹宇婷 徐金龙玄明 乳糖酶具有将乳糖水解为半乳糖和葡萄糖，以来源于曲霉的乳糖酶酶活性与金属离子相关性及半乳糖苷转移作用。乳糖酶主要应用于对乳糖不 较小，在水解乳糖的时候不需要金属离子进行激活， 耐受症的治疗以及对乳制品的加工改良等领域。许 因此，应用于工业生产时更符合食品级的要求。 多患有乳糖不耐受症群体的体内缺少乳糖酶，使得 在热稳定性上来看，来源于曲霉的乳糖酶稳定 乳糖不耐受症的患者不能在小肠内将乳糖分解，而 性较高，最适温度为 60~65?，70?以上失活。工业上 在结肠内被细菌分解成短链脂肪酸和二氧化碳等气 应用这个特点，在较高的温度下(通常是 50?)处理 体，引起肠鸣甚至腹泻，严重影响机体健康以及对营 水解乳糖，可抑制 90%以上腐败细菌的生长，避免干 养物质的吸收，利用乳糖酶水解乳糖的功能可对乳 酪、酸乳和酸性乳清的腐败变质。 糖不耐受症进行治疗。在改良乳制品方面，经过乳糖 酶水解的乳制品，可增加乳制品的甜度，使奶香更加 1.3 来源于嗜热菌的乳糖酶 醇正，避免因乳糖结晶产生的砂状口感，以及避免乳 来源于嗜热古细菌的耐高温乳糖酶的最适温度 糖因被微生物降解产生的乳酸使牛乳产生凝固现象 为 105?，95~110?热稳定性较好，对金属依赖性不 等。 强。嗜热古细菌等细菌类产乳糖酶的方式多为胞内 1 不同来源乳糖酶的酶学性质及应用表达。目前，乳制品的基本工艺是巴氏杀菌?冷 不同来源的乳糖酶由于其酶学性质的不同，使 却?乳糖酶低温水解乳糖?检测?灭菌灌装。采用 其可以作为适应不同工业生产的乳糖酶源。 高温乳糖酶提高处理乳制品温度可以缩短工艺流程 1.1 来源于克鲁维酵母菌的乳糖酶时间，如在含量为 1 500 中性乳糖酶单位 / 吨乳糖酶 来源于克鲁维酵母菌的乳糖酶的分子量是201 000， 的处理液中，中温仅需要水解2 小时，而低温水解需 最适 pH 值 6.0~7.0，最适温度40 ~45?，高于 55?酶 要水解 18 小时以上。此外，利用高温乳糖酶的热稳 基本失活，可应用于处理牛乳和甜乳清。其中乳酸克 定性可将乳糖酶处理步骤与巴式消毒步骤合二为 鲁维酵母的产酶方式是胞外分泌表达，脆壁克鲁维 一，减少工艺步骤。因此，乳糖酶的热稳定性对乳制 酵母产胞内乳糖酶。克鲁维酵母是天然新鲜牛乳中 品的工业生产有着重要的意义。 含有的微生物，来源于克鲁维酵母菌的乳糖酶是中 2 乳糖酶的表达载体 性乳糖酶，其最适 pH 值 与 天 然 牛 乳 的 pH 值 利用基因工程技术，可将不同的来源的乳糖酶 (6.6~6.8)最为接近，同时，来源于克鲁维酵母菌的 基因导入遗传背景清晰明了或产量高、背景蛋白少 乳糖酶的活性较高，适合工业化处理牛乳和乳清。此 易于目的蛋白提纯的宿主菌中，以提高酶的产量。 外，来源于克鲁维酵母菌的乳糖酶的另个优点是在 2.1 大肠杆菌表达系统 低温时仍具有较好的活力，在低温环境下，容易引起 目前，大肠杆菌表达系统是研究最为透彻，并已 牛奶酸败，变质的腐败菌生长速度基本停止，可利用 投入大规模乳糖酶生产的表达系统，大肠杆菌表达 此性质在低温下分解牛奶和乳清的乳糖，避免了乳 系统生产的乳糖酶主要用于生化分析。大肠杆菌表 品加工过程中的杂菌污染。 达系统有着遗传背景清晰、发酵周期短、易于培养操 1.2 来源于黑曲霉、米曲霉的乳糖酶控和工艺成熟等诸多优点，许多外源的乳糖酶已在 来源于黑曲霉乳糖酶的分子量较小，一般为大肠杆菌中得到了高量的表达。据报道，将来源于乳 100 000~130 000，最适 pH 值 3.5~4.0， 最 适 温 度 酸克鲁维酵母的乳糖酶基因在大肠杆菌中的表达， 60~65?，可适用于干酪、酸乳和酸性乳清的处理。来 表达量高达(44.78?2.84)单位 / 毫升;有人将来源 源于米曲霉的乳糖酶的最适 pH 值为 4.0~5.0，最适 于环状芽孢杆菌的乳糖酶基因在大肠杆菌中表达， 温度为 50~55?，70?下处理 2 小时酶活几乎消失， 表达量是在环状芽孢杆菌表达量的 1.58 倍，达到 主要应用领域是对牛乳或酸乳的处理。黑曲霉和米 33.102 单位 / 毫升。将来源于类芽孢杆菌的乳糖酶基 因在大肠杆菌中表达量，表达量是在类芽孢杆菌表 中表达，乳糖酶比酶活高达100 单位 / 毫克。 佳培养条件的确定，发酵液中乳糖酶的活力是初始 发酵条件下酶活力的 1.89 倍。 2.2 酵母表达系统 3 提高乳糖酶的热稳定性酵母具有原核生物的快速增殖，生长周期较短， 采用高温乳糖酶处理乳制品，提高处理温度可 易操作，能广泛应用于工业化大量生产等特点，又可 以大大缩短工艺流程时间，避免乳制品在乳糖酶处 准确对蛋白进行修饰、加工等特点，较之大肠杆菌基 理过程中被腐败菌腐败，减少工艺步骤等诸多优点， 因调控机制过于简单不易改良，表达多为胞内表达 因此，乳糖酶的热稳定性对乳制品的工业生产有着 不易提纯，翻译后没有加工修饰等不足之处，有着明 重要的意义。常用的提高热稳定性的方法有筛选耐 显的改善和提高。使酵母这一单细胞真核生物越来 热乳糖酶表达菌株、利用基因工程技术改良、使用热 越受到人们的广泛认可。 稳定剂等。 2.3 霉菌表达系统 4 发展前景通过霉菌表达乳糖酶历史悠久，技术已成熟。霉 随着对乳糖酶的深入研究，曾经困扰人们的乳 菌表达系统有诸多优点，如霉菌产乳糖酶的方式多 糖不耐受症得到根本性改善，低乳糖乳制品良好的 为胞外分泌表达，简化了分离提取步骤;黑曲霉等对 口感和品质也已经得到人们的广泛认可。我国乳品 培养基要求不高，发酵成本低，适宜大规模工业化生 行业正蓬勃发展，乳糖酶却主要依靠进口，昂贵的价 产;霉菌作为一种表达系统，致病性低，安全可靠。早 格限制了我国乳品业的发展速度。提高耐热乳糖酶 在 1998 年，有人以突变株为受体菌，将克隆得到的 的产量，已经成为刻不容缓的需求。随着基因工程技 自身多拷贝基因置于 GalA 启动子下，获得的表达载 术的发展，性能更佳的乳糖酶基因将会不断地被发 体乳糖酶表达量比出发菌株提高了 100 倍;有人将 现，表达系统也会被不断改良，乳糖酶的大规模工业 黑曲霉经过紫外和 Co60- 射线诱变，筛选高表达 γ 化生产将成为现实。 乳糖酶黑曲霉突变菌株，获得的突变菌株乳糖酶产 量是出发菌株的 3 倍，达到 16.27单 位 / 毫升;杜海 植 酸 酶 在 畜 禽 饲料 生 产 中 的 应 用 任素兰 (山西省忻州市牧草饲料工作站 034000) 植酸酶在畜禽饲料生产中使用可解除植酸的抗化吸收。植酸酶能将植酸及其盐类分解成为肌醇、磷营养作用，提高饲料中多种矿物元素和蛋白质、氨基 酸(盐)和保护内源性消化酶的活性，进而提高营养 酸的可利用性，又能提高植酸磷的利用率，降低粪便 物质的利用率，减少营养物质的排出量，促进动物生 排泄磷造成的环境污染。随着发酵工业和生物技术 产性能的发挥。植酸酶将植酸分子上的磷酸基团逐 的不断发展以及人们环保意识的不断增强，高产、高 个切下，通过一系列的反应，形成的终产物为肌醇和 活性的植酸酶菌株的发现，植酸酶产量大幅度的提 磷酸。植酸酶只能将植酸分解为肌醇和磷酸酯，不能 高，生产成本的不断降低，植酸酶的应用必将越来越 彻底分解成肌醇和磷酸，要彻底分解肌醇磷酸酯，需 广泛。 酸性磷酸酶的帮助，酸性磷酸酶可以将单磷酸酯、二 磷酸酯彻底分解成肌醇和磷酸。 1 作用机理 2 在畜禽饲料中应用效果植酸酶能将植酸分解成为肌醇和磷酸。植物性 2.1 对畜禽生产性能的影响饲料中约有 60%~70%磷是以植酸磷的形式存在的， 根据试验，在较低水平磷酸氢钙的肉猪饲料中 这些磷只有在植酸分解酶的作用下才能游离出来供 添加植酸酶，可提高 20~90千克猪的日增重 4.3%。在 动物吸收利用。单胃动物消化道中缺乏植酸酶，因而 对植酸磷利用率极低。饲料中大量的植酸磷不能被 体重 8.8 千克的仔猪日粮中添加植酸酶，可提高仔猪 利用而随粪便排入环境，造成了资源浪费，污染了环 增重 28.17%。在 31~103千克猪日粮中添加 ，日增重可 境。另外，植酸还是抗营养因子，影响营养物质的消 提高 3.3%。在 18~47 日龄仔猪日粮中添加50 0、1 000 訝輩輯 file:///C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt 涵盖各行业最丰富完备的资料文献,最前瞻权威的行业动态,是专业人士的不二选择。 file:///C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt2012/8/26 12:19:58