殼聚糖酶的應(yīng)用前景與展望教學(xué)教材

殼聚糖酶的應(yīng)用前景與展望

殼聚糖酶的應(yīng)用前景與展望

1.1.殼聚糖酶的應(yīng)用前景世界殼聚糖產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)始于20世紀(jì)50年代。20世紀(jì)90年代初，世界殼聚糖年產(chǎn)量接近1000t，2000年，美國、日本市場殼聚糖年需求量達(dá)3300t，而現(xiàn)如今需求量早已超過2萬噸，可謂發(fā)展迅猛。

早在1990年時，殼聚糖就已在日本成為唯一被政府允許宣傳療效的機(jī)能性食品。到了1995年，美國藥品食品管理局（FDA）也批準(zhǔn)了殼聚糖的生產(chǎn)。中國雖然比他們略晚幾年，但很快也走到了世界的前列，而且現(xiàn)階段已不只停留在對殼聚糖的生產(chǎn)，還要開發(fā)殼寡糖。殼寡糖作為21世紀(jì)的綠色功能性健康品，是世界上現(xiàn)存的唯一帶正電荷的動物纖維素，可稱為引導(dǎo)健康品的劃時代產(chǎn)品。藥品方面。殼寡糖具有提高免疫，抑制癌細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞的生長，促進(jìn)肝脾抗體的形成，促進(jìn)鈣以及礦物質(zhì)的吸收，增殖雙歧桿菌、乳酸菌等人體有益菌群，降血脂、降血壓、降血糖、調(diào)節(jié)膽固醇以及預(yù)防成人疾病等功能，因此在醫(yī)藥領(lǐng)域也有廣泛的用途[1]。另外，近來發(fā)現(xiàn)殼聚糖酶在農(nóng)業(yè)方面也有應(yīng)用價值。研究表明，殼聚糖酶是一種抗病毒蛋白，可以提高植物的抗病能力，同時利用殼聚糖酶可以降解一些真菌細(xì)胞壁，用于鑒定細(xì)胞壁的精細(xì)結(jié)構(gòu)，從而更有效地防治病原菌，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。因此殼聚糖酶還可以作為農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的生物控制劑。殼聚糖酶作為植物的一種抗病毒相關(guān)蛋白，廣泛存在于單子葉和雙子葉植物的不同組織中。近期研究發(fā)現(xiàn)，植物產(chǎn)生的殼聚糖酶與其抵抗病原性真菌有密切聯(lián)系，故現(xiàn)在有人試圖通過基因工程技術(shù)，將編碼殼聚糖酶的基因克隆到優(yōu)良作物中，從而改良作物品質(zhì)、增加作物的抗病性[5]。

1.2.展望

雖然現(xiàn)在殼聚糖酶已經(jīng)商品化，但是由于原始菌株產(chǎn)殼聚糖酶的能力仍然普遍偏低，使得殼聚糖酶的來源有限，生產(chǎn)成本較高，導(dǎo)致商品殼聚糖酶的價格居高不下。同時現(xiàn)在商品殼聚糖酶在熱穩(wěn)定性等方面還不足以適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)化降解殼聚糖生產(chǎn)的要求。為了向食品、醫(yī)藥工業(yè)領(lǐng)域提供更為廉價、高效的殼聚糖酶，目前主要從兩方面進(jìn)行考慮。

一方面需要繼續(xù)尋找不同微生物來源的殼聚糖酶，篩選產(chǎn)殼聚糖酶能力更強(qiáng)的菌株，尋找具有工業(yè)化應(yīng)用價值的新酶源；

另一方面通過基因工程生產(chǎn)和改造現(xiàn)有的殼聚糖酶。不管哪一方面，都已十分迫切。

目前來看，殼聚糖原料來源廣泛，其降解產(chǎn)物殼寡糖有著極其廣闊的應(yīng)用前景。采用特異性的殼聚糖酶進(jìn)行酶法降解制備殼寡糖，不僅有高效、產(chǎn)品質(zhì)量好等特點(diǎn)，同時可以大大降低傳統(tǒng)化學(xué)降解工藝給環(huán)境帶來的污染。

如今國外對殼聚糖酶的研究已經(jīng)深入到分子水平，側(cè)重于研究不同來源的殼聚糖酶的晶體結(jié)構(gòu)與催化作用機(jī)理，意在揭示殼聚糖酶的結(jié)構(gòu)與其功能之間的關(guān)系；國內(nèi)對殼聚糖酶的研究也日益增多，主要是從自然界中篩選產(chǎn)酶活性較高的微生物菌種[12-14]，進(jìn)行誘變選育，優(yōu)化發(fā)酵工藝與酶解條件,以期獲得產(chǎn)酶量較大的菌種和活性較高的殼聚糖酶，而在酶的氨基酸序列測定、重組殼聚糖酶基因的異源表達(dá)等方面研究則相對較少。因此，我國一方面應(yīng)根據(jù)傳統(tǒng)思路，繼續(xù)尋找不同微生物來源的殼聚糖酶，以得到具有工業(yè)化應(yīng)用潛力的新酶；另一方面要緊跟國際前沿腳步，深入分子水平研究殼聚糖酶的結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系，對酶分子進(jìn)行定向修飾，從本質(zhì)上提高殼聚糖酶的活性與穩(wěn)定性。相信在不久的將來，隨著研究的深入，人們對殼聚糖酶的作用方式與特點(diǎn)將會了解得更加透徹，從而給生產(chǎn)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益，并最終使廣大人民受益。參考文獻(xiàn)[1]季更生，陳愛春.微生物殼聚糖酶的研究進(jìn)展[J].食品科學(xué),2010,31(3):297-301.[2]CHENXE,XIAWS,YUXB.PurificationandcharacterizationoftwotypesofchitosanasefromAspergillussp.CJ22-326[J].FoodResInt,2005,38(3):315-322.[3]NOGAWAM,TAKAHASHIH,KASHIWAGIA,etal.Purificationandcharacterizationofexo-β-D-glucosaminidasefromacellulolyticfungus,TrichodermareeseiPC-3-7[J].ApplEnvironMicrobiol,2005,64(3):890-895.[4]TANAKAT,FUKUIT,ATOMIH,etal.Characterizationofanexo-β-D-glucosaminidaseinvolvedinanovelchitinolyticpathwayfromthehyperthermophilicarchaeonThermococcuskodakaraensisKOD1[J].JBacteriol,2003,185(7):5175-5181.[5]吳曉宗,王歲樓,郝莉花等.殼聚糖酶的分類及其功能應(yīng)用現(xiàn)狀[J].2005,26(8):189-192.[6]孫金鳳,吳薇,潘翔.產(chǎn)殼聚糖酶菌株的分離篩選及其誘變育種[J].工業(yè)微生物,2008,38(2):56-59.[7]王艷,周培根,俞劍等.產(chǎn)殼聚糖酶菌株選育及培養(yǎng)條件優(yōu)化[J].中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào),2005,35(2):293-296.[8]王靜,王廷璞,袁毅君等.產(chǎn)殼聚糖酶菌株的誘變育種及其產(chǎn)酶條件[J].食品研究與開發(fā),2011,32(10):130-133.[9]任京,趙華,王虹等.殼聚糖酶的分離純化及其特性研究[J].天津科技大學(xué)學(xué)報(bào),2010,25(6):10-13.[10]鄭連英,肖玉良.殼聚糖酶的DEAE纖維素固定化與性質(zhì)研究[M].化學(xué)通報(bào),2006,67:1-6.[11]葉淑紅,孫浩,陳麗,產(chǎn)殼聚糖酶菌株的篩選及殼聚糖性質(zhì)的研究[J].食品研究與開發(fā),2007,28(1),23-26.[12]孫金鳳,吳薇,潘翔.產(chǎn)殼聚糖酶菌株的分離篩選及其誘變育種[J].工業(yè)微生物,2008,38(2):56-59.[13]馬鏑,趙秀香,吳元華等.土壤中產(chǎn)殼聚糖酶菌株的篩選、鑒定及抑菌活性研究[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,38(6):811-815.[14]黃益,呂淑霞,馬鏑,等.產(chǎn)殼聚糖酶菌株的篩選及酶解產(chǎn)物殼寡糖性質(zhì)的研究