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毕业论文网 > 文献综述 > 化学化工与生命科学类 > 制药工程 > 正文

酸性磷酸酯酶产生菌培养条件的优化及酶活的检测文献综述

 2020-04-07 04:04  

酸性磷酸酯酶(正磷酸单脂磷酸水解酶,Acid Phosphatase,E.C 3.1.3.2 ACP)是一组在酸性条件下水解各种磷酸单脂的酶,但不能水解磷酸二酯,水解底物中的磷酸单酯键释放出无机磷,分子量2.3#215;104~9.6#215;104,最适pH值5.0~5.5,在pH值5.0~6.0之间最稳定,系统命名为邻磷酸单酯磷酸水解酶。酸性磷酸酶广泛存在于生物界,从低等生物大肠杆菌,酵母到高等动植物组织,体液以及人类肝脏、前列腺等都发现有ACPase的存在。酸性磷酸酯酶在临床诊断、环境保护、饲料、生物试剂等领域有利用价值。Kostrewa等报道了酸性磷酸酯酶的分子结构;Gargova等报道了黑曲霉液体发酵产酸性磷酸酯酶的研究,发酵9 d达产酶高峰。根据ACP分子中碳氢分布的不同,可将其分成20多种同工酶形式。现已证实,人体组织和血清中含有多种ACP同工酶,它们是一组分子大小不均, 耐热性不同,对底物特异性不一, 对抑制剂和激活剂影响不等的同工酶。

研究酸性磷酸酯酶的意义与应用

1.酸性磷酸酯酶在饲料添加剂方面的作用

1.1 提高植酸磷的利用率,节约无机磷的消耗,降低环境污染

植物性饲料都含有1%~5%的植酸盐,这些盐的含磷量占饲料总含磷量的60%~80%。而单胃动物由于体内无相应的分解酶很难利用,饲料中的植酸鳞大部分通过粪便排出,对土壤、江河湖泊、池塘造成严重污染。一般认为,在饲料中添加磷酸酯酶可以使磷的利用率提高20%一60%,即意味着降低了30%一40%的植酸磷的排出量,具有巨大的生态效益。我国江河、水域污染极为严重,而造成污染的关键是水体中的氮和磷过量,每年从畜禽粪便中排出的磷就达250万吨之多,是水体富营养化的罪魁祸首之一。磷的排泄量递减,我国每年磷排放量可因此减少约180万吨,将大大缓解水体的磷污染。我国磷资源并不丰富,磷矿资源具有不可替代性和不可再生性,通过在土壤中添加酸性磷酸酯酶来降解土壤中的植酸,可有效节约无机磷的消耗,提高农作物产量,同时还具有改善土壤中磷分布的可能性。

1.2.提高饲料中蛋白质、氨基酸和碳水化合物的利用率,提高动物生产性能

酸性磷酸酯酶水解植酸释放无机磷的同时,也释放了被植酸螯合的各种矿物元素,如Ca2 、Zn2 、Fe3 、Mn2 、Cu2 等,从而提高其利用率。同时由于酸性磷酸酯酶水解了植酸,破坏了植酸-蛋白质键,也使蛋自质被释放出来,提高蛋白质的利用率,氨基酸的消化率,消除植酸对矿物元素和蛋白质的抗营养作用。

2.酸性磷酸酯酶在生化制药方面的作用

在医药方面,酸性磷酸酯酶能将植酸盐水解成肌醇磷酸,肌醇磷酸对治疗心脏病疗效显著,并且在抑制肾结石、结肠癌、糖尿病并发症的产生和抗炎症方面都有重要的作用。另外还有抗血小板凝聚和消炎等作用。此外,肌醇磷酸还可用于信号转导的研究。另外,肌醇二磷酸,肌醇五磷酸也有非常重要的营养和药用价值,他们能够降低血糖、胆固醇和甘油三脂,同时也能治疗阿尔落海默病和帕金森病。肌醇有类似维生豢Bl和维生素H的作用,可治疗肝硬化、肝炎、脂肪肝、血管硬化、糖尿病等。

3.酸性磷酸酯酶在食品加工方面的作用

食品级的酸性磷酸酯酶产品可以作为食品添加剂,在促进人体对食品中的磷元素和其它维生素,金属离子等微量元素的吸收,增加骨骼密度等方面有重要实用价值。酸性磷酸酯酶可以提高植物性原料食品中磷及其他矿质元素的利用率,提高对蛋白质、淀粉和脂肪等营养物质的利用率。Anno等和Khare等都成功地用小麦植酸酶来消除豆奶中的植酸,使奶产品更加易于吸收,Simell等纠用植酸酶来制备无植酸大豆蛋白,大大提高了蛋白质的溶解率。

4酸性磷酸酯酶在新工业领域方面的作用

酸性磷酸酯酶还应用在许多新兴的工业上,例如,在造纸业中酸性磷酸酯酶可作为添加剂,提高纸张的质量,减少污染;酸性磷酸酯酶还可以和木聚糖酶一起形成多酶体系应用在纸浆的制造业;酸性磷酸酯酶可用于提高大豆中免疫性较强的2种抗原蛋白β-伴豆球蛋白(β#8212;conglycinin)和大豆球蛋白(glycinin)的分离效率。

研究目的与发展趋势

目前我国酸性磷酸酯酶产品主要依赖迸口,价格昂贵,从而限制了酸性磷酸酯酶在生产和工业上的应用,正因如此,国内一些科研单位加强对酸性磷酸酯酶的开发和研究。虽然目前我国对酸性磷酸酯酶应用的研究已取得了阶段性的成果。然而,目前对于酸性磷酸酯酶的应用还存在很多问题。首先,酸性磷酸酯酶在天然材料中表达水平太低,难以大量生产及生产成本过高;其次,天然酸性磷酸酯酶的一些性质不能完全适合饲料加工和养殖业的要求,如:抗逆性、在动物体内的有效性等,尤其是熟稳定性。虽然现在有大量产酸性磷酸酯酶的微生物被报道,但是嗜热、耐酸、高活性并能够催化多种底物反应的酸性磷酸酯酶仍然没有出现。因此,进一步的研究开发趋势主要体现在:①注重资源挖掘,尤其是特殊环境的微生物资源。利用现代分子生物学和生物技术手段,高通量筛选饲料生物制剂相关微生物及相关基因资源,获得性质优良的酸性磷酸酯酶新基因。②利用蛋白质工程技术,定向改良天然酶,甚至于创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的酶蛋白质分子,以解决天然酶难以完全符合饲料工业应用要求的问题,并进一步提高其应用性能。③利用基因工程、代谢工程技术,构建高效生物反应器技术平台,利用重组微生物或转基因植物等使饲料用酶的单位产量成百上千倍的提高,以期规模化廉价生产,以解决饲料添加剂添加成本空间有限的问题。④饲料用酶的应用效果快速评估系统和配套应用技术体系研究。

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