壳聚糖酶的应用前景与展望.ppt
壳聚糖酶的应用前景与展望,壳聚糖酶的应用前景与展望,1.1.壳聚糖酶的应用前景 世界壳聚糖产品的工业化生产始于20世纪50年代。20世纪90年代初，世界壳聚糖年产量接近1000t，2000年，美国、日本市场壳聚糖年需求量达3300t，而现如今需求量早已超过2万吨，可谓发展迅猛。,早在1990年时，壳聚糖就已在日本成为唯一被政府允许宣传疗效的机能性食品。到了1995年，美国药品食品管理局（FDA）也批准了壳聚糖的生产。中国虽然比他们略晚几年，但很快也走到了世界的前列，而且现阶段已不只停留在对壳聚糖的生产，还要开发壳寡糖。壳寡糖作为21世纪的绿色功能性健康品，是世界上现存的唯一带正电荷的动物纤维素，可称为引导健康品的划时代产品。,食品方面。壳寡糖具有良好的溶解性，同时无毒、无味，可作为食品防腐剂广泛应用于食品包装，延长货架期，且能保持原有的风味11。除此之外，壳寡糖由于具备多种生理特性，更利于人体吸收，还被广泛应用于功能性食品领域。化妆品方面。由于壳寡糖具有保湿吸湿，且纯天然、无毒性的特点，如今已被越来越多的应用于高档化妆品中。,药品方面。壳寡糖具有提高免疫，抑制癌细胞、肿瘤细胞的生长，促进肝脾抗体的形成，促进钙以及矿物质的吸收，增殖双歧杆菌、乳酸菌等人体有益菌群，降血脂、降血压、降血糖、调节胆固醇以及预防成人疾病等功能，因此在医药领域也有广泛的用途1。,另外，近来发现壳聚糖酶在农业方面也有应用价值。研究表明，壳聚糖酶是一种抗病毒蛋白，可以提高植物的抗病能力，同时利用壳聚糖酶可以降解一些真菌细胞壁，用于鉴定细胞壁的精细结构，从而更有效地防治病原菌，提高农作物产量。因此壳聚糖酶还可以作为农业应用中的生物控制剂。,壳聚糖酶作为植物的一种抗病毒相关蛋白，广泛存在于单子叶和双子叶植物的不同组织中。近期研究发现，植物产生的壳聚糖酶与其抵抗病原性真菌有密切联系，故现在有人试图通过基因工程技术，将编码壳聚糖酶的基因克隆到优良作物中，从而改良作物品质、增加作物的抗病性5。,1.2.展望 虽然现在壳聚糖酶已经商品化，但是由于原始菌株产壳聚糖酶的能力仍然普遍偏低，使得壳聚糖酶的来源有限，生产成本较高，导致商品壳聚糖酶的价格居高不下。同时现在商品壳聚糖酶在热稳定性等方面还不足以适应大规模工业化降解壳聚糖生产的要求。为了向食品、医药工业领域提供更为廉价、高效的壳聚糖酶，目前主要从两方面进行考虑。,一方面需要继续寻找不同微生物来源的壳聚糖酶，筛选产壳聚糖酶能力更强的菌株，寻找具有工业化应用价值的新酶源；另一方面通过基因工程生产和改造现有的壳聚糖酶。不管哪一方面，都已十分迫切。,目前来看，壳聚糖原料来源广泛，其降解产物壳寡糖有着极其广阔的应用前景。采用特异性的壳聚糖酶进行酶法降解制备壳寡糖，不仅有高效、产品质量好等特点，同时可以大大降低传统化学降解工艺给环境带来的污染。,如今国外对壳聚糖酶的研究已经深入到分子水平，侧重于研究不同来源的壳聚糖酶的晶体结构与催化作用机理，意在揭示壳聚糖酶的结构与其功能之间的关系；国内对壳聚糖酶的研究也日益增多，主要是从自然界中筛选产酶活性较高的微生物菌种12-14，进行诱变选育，优化发酵工艺与酶解条件,以期获得产酶量较大的菌种和活性较高的壳聚糖酶，而在酶的氨基酸序列测定、重组壳聚糖酶基因的异源表达等方面研究则相对较少。,因此，我国一方面应根据传统思路，继续寻找不同微生物来源的壳聚糖酶，以得到具有工业化应用潜力的新酶；另一方面要紧跟国际前沿脚步，深入分子水平研究壳聚糖酶的结构与功能之间的关系，对酶分子进行定向修饰，从本质上提高壳聚糖酶的活性与稳定性。相信在不久的将来，随着研究的深入，人们对壳聚糖酶的作用方式与特点将会了解得更加透彻，从而给生产带来更大的经济效益，并最终使广大人民受益。,参考文献1 季更生，陈爱春.微生物壳聚糖酶的研究进展J.食品科学,2010,31(3):297-301.2 CHENXE,XIAWS,YUXB.Purification and characterization of two types of chitosanase from Aspergillus sp.CJ22-326J.Food Res Int,2005,38(3):315-322.3 NOGAWAM,TAKAHASHI H,KASHIWAGI A,et al.Purification and characterization of exo-D-glucosaminidase froma cellulolytic fungus,Trichoderma reesei PC-3-7J.Appl Environ Microbiol,2005,64(3):890-895.,4 TANAKAT,FUKUIT,ATOMIH,etal.Characterization of an exo-D-glucosaminidase involved in a novel chitinolytic pathway from the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakaraensisKOD1J.J Bacteriol,2003,185(7):5175-5181.5 吴晓宗,王岁楼,郝莉花等.壳聚糖酶的分类及其功能应用现状J.2005,26(8):189-192.6 孙金凤,吴薇,潘翔.产壳聚糖酶菌株的分离筛选及其诱变育种J.工业微生物,2008,38(2):56-59.7 王艳,周培根,俞剑等.产壳聚糖酶菌株选育及培养条件优化J.中国海洋大学学报,2005,35(2):293-296.,8 王静,王廷璞,袁毅君等.产壳聚糖酶菌株的诱变育种及其产酶条件J.食品研究与开发,2011,32(10):130-133.9 任京,赵华,王虹等.壳聚糖酶的分离纯化及其特性研究J.天津科技大学学报,2010,25(6):10-13.10 郑连英,肖玉良.壳聚糖酶的DEAE纤维素固定化与性质研究M.化学通报,2006,67:1-6.11 叶淑红,孙浩,陈丽,产壳聚糖酶菌株的筛选及壳聚糖性质的研究J.食品研究与开发,2007,28(1),23-26.,12 孙金凤,吴薇,潘翔.产壳聚糖酶菌株的分离筛选及其诱变育种J.工业微生物,2008,38(2):56-59.13 马镝,赵秀香,吴元华等.土壤中产壳聚糖酶菌株的筛选、鉴定及抑菌活性研究J.沈阳农业大学学报,2007,38(6):811-815.14 黄益,吕淑霞,马镝,等.产壳聚糖酶菌株的筛选及酶解产物壳寡糖性质的研究J.食品科技,2008(3):26-30.15 Monoghan R L,Eveleigh D E,Tewari R P,et al.Chitosanase,a novel enzyme J.Nat New Biol,1973,245(142):78-80.,
