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华根霉脂肪酶及其应用 徐岩·，喻晓蔚，王栋 江南大学生物工程学院教育部工业生物技术重点实验室，江苏无锡214122 Tel：0510ax：0510-maih yxuQjiangnan．edu．cn 脂肪酶(EC3．1．1．3)即三酯酰甘油酰基水解酶不仅能催化油脂水解，也能在 非水相中催化酯合成反应、转酯化反应、酸解反应等反应，因而被广泛应用于化 学、食品、制药和洗涤剂工业中。根霉脂肪酶在微生物脂肪酶酶学研究和生物催 化中占有重要地位。由于脂肪酶存在广泛的多样性和复杂性，在脂肪酶的基础理 论研究和实际应用中仍存在着许多问题，对这些问题的认识和理解仍需要大量的 研究积累，以此不断丰富和发展脂肪酶学，并指导和拓展其在工业上的应用。目 前为止，国内外已报道了多种根霉脂肪酶。根霉属主要包括微孢根霉(尼hizopus sto]oni衙)和米根霉(ghizopusoryzae) microsporus)、匍枝根霉(Rhizopus 3类。我们从酿造浓香型大曲酒的酒曲中筛选到一株高产脂肪酶的微孢根霉属华根 chinensisCCTCC 霉(／?hizopus M201021)菌株，发现该酶产多种脂肪酶，主要 为一种膜结合脂肪酶和两种胞内水解脂肪酶，对该菌株的发酵产酶特性、脂肪酶 酶学特性、脂肪酶基因克隆表达和应用研究等方面进行了比较系统的研究。 针对膜结合脂肪酶，建立了非水相中用于具有合成活性脂肪酶筛选和活力测 定的新方法，并将该方法成功用于酯合成活性脂肪酶生产茵的筛选。对具有酯合 成活性的脂肪酶和具有水解活性的脂肪酶的研究表明，该菌对具有合成活性的膜 结合脂肪酶的调节体现在酶量的调节上，而对膜结合脂肪酶水解活性的调节体现 在酶活性的调节上的。首次通过两尺度菌丝形态控制对华根霉液态发酵过程中菌 丝形态的变化进行了研究，有效促进了该菌在发酵罐中的酶活产率。 基于华根霉膜结合脂肪酶的高酯合成活性，将华根霉全细胞脂肪酶应用于无 溶剂体系催化合成生物柴油。研究表明华根霉全细胞脂肪酶在无溶剂体系下具有 较好的催化油酸合成酯的能力，进一步研究发现该酶可以较好地催化地沟油等酸 价油、麻疯籽油等非可食用性油脂以及动植物油脂，在生物柴油工业化生产中具 有良好的前景。 克隆得到其中一种胞内水解脂肪酶全基因，将其前导肽脂肪酶在外源表达系 统毕赤酵母中进行高效分泌表达。通过比较不同的诱导温度，甲醇浓度以及起始 诱导菌体密度对华根霉前导肽脂肪酶表达的影响，结合发酵过程参数分析和外源 蛋白质量分析，实现了在7L发酵罐中外源蛋白的高效表达。在此基础上，筛选出 了多种可以提高酶稳定性的小分子添加剂，为工业应用奠定了基础。 基于重组脂肪酶的高水解活性进行了应用研究。脂肪酶可以用于控制树脂障 碍，以减轻造纸白水中的溶解和胶体物质(DCS)对造纸过程的负面影响。该重组 脂肪酶在控制树脂障碍上具有显著效果，对白水的去除效果和诺维信脂肪酶(商 品名RESINASE HT)的去除效果相近，对去除白水中亲脂性物质(阳离子需求量 CD值为主要评价指标)都有一定的效果。以酶制剂代替化学品作为面粉改良剂正 成为当前面粉工业研究的热点。酶是一种蛋白质，因在加工中变性而没有毒性， 酶的添加能影响面团的形成过程，并影响最终制品的品质。该脂肪酶在面包烘焙 中能够显著增加面包的比容和感官品质，提高了面包的品质。传统的脱脂处理， 25 用到碱性材料、表面活性剂或者有机溶剂，对环境造成污染，而酶法脱脂则被公 认为是一种清洁化的脱脂方法。酶法脱脂主要是利用脂肪酶对油脂分子的水解作 用。该重组脂肪酶具有较好的脱脂效果。以上研究表明该高水解活性重组脂肪酶 在面包烘焙、皮革、造纸等方面具有显著的应用前景。 26