前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的微生物酯酶的運用，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
0引言 酯酶（Esterases，EC3．1．1．X）是一種催化酯鍵水解和合成的酶的總稱，水解時催化酯鍵產生甘油和脂肪酸；合成時，把酸的羧基與醇的羥基脫水縮合，產物為酯類及其他香味物質．它廣泛存在于動物、植物和微生物中．動物胰臟酯酶和微生物酯酶是酯酶的主要來源．1834年Eberle在兔胰臟中首次發現脂肪酶，微生物酯酶則以1935年Kirsh發現產脂肪酶的草酸青霉（PenicilliumOxalicum）為最早．由于微生物資源豐富，同時利用微生物發酵產酶具有便于工業化生產等優點，微生物酯酶得到關注，并且已經廣泛應用于農業、食品釀造、醫藥化學、污水處理和生物修復等領域，又由于酯酶的酶促反應具有較高的底物專一性、區域選擇性或者對映選擇性，它是合成手性化合物（如手性藥物，農藥等）的高效生物催化劑，微生物酯酶已成為研究熱點． 1微生物酯酶的組成及來源 1．1酯酶的組成 酯酶主要包括脂肪酶（Lipase，triacylglycerolhydrolases，EC3．1．1．3）和羧酸酯酶（carboxylesterases，arboxylesterhydrolases，EC3．1．1．1）［1－2］，兩者在生化方面沒有本質區別，只是在底物特異性上，羧酸酯酶傾向于水解?；滈L度小的底物（≤10），而脂肪酶傾向于水解?；滈L度大的底物（≥10）［3－4］，在結構上，酯酶屬于α／β水解酶超家族，具有Ser－His－Asp構成的催化中心三組合（catalytictriad），其中Ser通常位于具有保守的Gly－Xaa－Ser－Xaa－Gly五肽結構內［1－2］．細菌脂肪酶又包括八大家族：truelipase，GDSL，FamilyIII，thehormone－sensitivelipase（HSL），FamilyV－VIII，其中truelipase又包括7個亞族SubfamilyI．1－I．7［2，5］．阿魏酸酯酶（Ferulicacidesterase，EC．3．1．1．73）又稱為肉桂酸酯酶，是最近分離出一種酯酶，它是羧酸酯水解酶的一個亞類，它能水解阿魏酸甲酯、低聚糖阿魏酸酯和多糖阿魏酸酯中的酯鍵［6］． 1．2微生物酯酶的來源 在自然界中能產生酯酶的微生物資源是非常豐富的，從分類上看主要是真菌，真菌中主要是青霉、鏈孢霉、紅曲霉、黑曲霉、黃曲霉、根霉、毛霉、酵母菌、犁頭霉、須霉、白地霉和核盤菌等12屬23種；其次是細菌，在細菌中主要是芽孢桿菌屬、假單胞菌屬以及伯克霍爾德菌屬等；另外，放線菌中的個別種類也能產生一定量的酯酶．2產酯酶微生物的篩選及酶活力的測定一般篩選流程為：樣品→富集培養→平板分離→平板初篩（觀察透明圈）→搖瓶復篩（測酶活力大?。退岣视王ナ钱a酯酶微生物初篩加入培養基中的常用底物，因為初篩選用平板培養基，而在培養基中存在不互溶的油、水兩相，所以要對它們先進行乳化，乳化劑可選用聚乙烯醇或者吐溫．溴甲酚紫由于反應后pH變化顯色，而RhodamineB由于可以和分解后的物質結合形成顯色物質，它們被用作常用指示劑加入培養基內［7］．對于酯酶活力的測定，常見方法有以下幾種：酯酶活力比色法，即以對硝基苯酚為底物，分光光度計測定400nm處吸光度值［7］；酯酶活力滴定法，以NaOH滴定三醋酸甘油酯在酯酶作用下釋放的醋酸來測定；α－乙酸萘酯比色法，即先繪制α－萘酚標準曲線，然后在pH10的Tris－HCl緩沖液中，以α－乙酸萘酯為底物和粗酶液反應，在595nm處測其吸光度值［8］． 3微生物酯酶與基因克隆 隨著分子生物學和宏基因組學的發展，越來越多的研究人員從不同環境樣品中篩選產酯酶微生物，克隆酯酶基因，構建高產的基因工程菌為進行后續的工業化生產打下基礎．其中的環境樣品的主要來源是土壤以及海洋，特別是海洋環境樣品，因為海洋環境包括低溫、高溫、高靜水壓、強酸、強堿以及營養條件極為貧乏的各種極端環境，微生物要在這樣的環境中生存，生理結構、代謝方式等都會發生一系列改變，所以從海洋中篩選到的微生物可能具備某些特殊的代謝產物，另外低溫酯酶的研究也十分廣泛，近年來已純化或克隆表達了從南北極、深海、高山凍土中分離到的低溫微生物產生的低溫脂肪酶，如菌株PseudomonasfragiIFO3458（PFL），Pseudomonassp．KB700A，Pseudomonassp．B11－1，Aeromonassp．LPB4的脂肪酶［9－12］．鄭鴻飛等［13］從青島前海和膠州灣海區樣品中分離到1株產酯酶活力和穩定性較高的菌株EB21；邵鐵娟等［14］從2000多份渤海海區海泥樣品中分離出一株新型脂肪酶高產菌株BohaiSea－9145，經鑒定為適冷性海洋酵母（Yarrowialipolytica）；張金偉等［15］從南極普里茲灣深海沉積物中篩選到一株產低溫脂肪酶的菌株7195；林學政等［16］從南大洋普里茲灣的水樣中篩選到一株產低溫脂肪酶的深海嗜冷菌25101；JeonJH等［17］從南韓江華島潮汐平原沉淀物宏基因文庫中分離到一種耐鹽的酯酶基因亞型；一個新的酯酶基因estDL30從沖積土宏基因組文庫中被篩出，它由1524個核苷酸組成，編碼的蛋白質又507個氨基酸組成，這個酯酶蛋白屬于familyVII［18］；一個超表達的阿魏酸酯酶基因estF27從土壤宏基因組文庫中被篩出［19］． 4微生物酯酶的應用 4．1在食品加工方面的應用 酯酶主要通過酯交換［20］、水解［21，22］及合成化合物等方式應用于食品加工方面．固定化脂肪酶現在已用于芳香酯的合成，而低分子量芳香酯多呈天然水果味，它們廣泛應用于食品、飲料等食品工業，Melo等［23］研究用Rhizopussp．脂肪酶合成香茅醇芳香酯優化條件；利用酯酶使乳制品增香［24］，在釀酒和食用醋的生產中，利用酯酶提高乙酸乙酯、乳酸乙酯等酯類的含量，使口感有明顯提高；食用油脂精煉工藝中，借助微生物酯酶在一定條件下能催化脂肪酸與甘油之間的酯化反應，從而把油中的大量游離脂肪酸轉變成中性甘油酯，提高了食用油的價值；脂肪酶在面包專用粉中還有面團調理的功能，使面包質地柔軟，顏色更白；酯酶催化合成單甘脂［25］是使用量最大的食品乳化劑；阿魏酸是天然抗氧化劑，也是近年來國際認知的防癌物質，廣泛應用于食品原料中，目前已使用阿魏酸酯酶與其他酶協同從各種農作物副產品中提取阿魏酸［26］，并且阿魏酸作為合成天然香蘭素的前體，利用微生物方法產生香蘭素，具有毒性低、安全性高的特點，應用于食品中．#p#分頁標題#e# 4．2在精細化工中的應用 表面活性劑在化妝品、洗滌用品中有重要用途，傳統的化學生產具有選擇性差、需要高溫等缺點，酶法克服了這些缺點，酯酶催化糖酯等生物表面活性劑的合成，而糖酯是一種重要的生物表面活性劑；酯酶還有提高表面活性劑的釋放［27］的作用；在洗滌劑中添加堿性脂肪酶，可以提高去污力，降低三聚磷酸鈉等的用量，減少污染；酯酶的底物特異性及高度立體專一性可合成具有應用價值的精細化工產品，如化妝品的長鏈脂肪酸酯等． 4．3在手性化合物中的應用 由于酯酶酯化反應具有高底物專一性、區域選擇性、對映選擇性等優點，因此酯酶是有機合成中重要的生物催化劑，而且催化效率比化學試劑高出很多．手性化合物是指分子量、分子結構相同，但左右排列相反，如實體與鏡中的映體的化合物，而醫藥領域很多藥物都是手性化合物，而近年來酶拆分已經成為手性化合物拆分的研究熱點，酯酶又是酶拆分中研究最為廣泛的一種．WENS等［28］考察了實驗室自制的LipaseCAN、LipaseRH兩種酯酶對α一苯乙胺的拆分效果，并與幾種商品酶做了對照，結果表明Novozyme435這種商品酶的拆分效果最好．GodinhoLF等［29］用酯酶高效的對1，2－O異亞丙基甘油酯進行拆分，其中對映體過量值可達到72％～94％；研究人員改良不同介質中固定化脂肪酶拆分手性化合物，如任夢遠等［30］以自制的平均粒徑為4．5μm磁性高分子微球為載體，采用離子交換法固定化Candidarugosa脂肪酶，催化（±）－薄荷醇的酯化反應，所制備的固定化脂肪酶在離子液體［bmin］PF6中催化拆分（±）－薄荷醇的效果最佳，與游離酶相比固定化脂肪酶的立體選擇性有很大的提高，對映體過量值可達93％，對映體選擇值為35．Zheng等［31，32］利用純化后的重組后酯酶（Escherichiacoli．BL21）對薄荷醇進行轉酯化拆分，結果顯示，底物／酶質量比S／C≥50條件下，相對于丙烯酸、正丁酸酯化劑，乙酸酯化劑的效果最好（酯酶對乙酸薄荷酯的E＞100），且通過回收，固定化酶重復使用次數達4－5次．戴大章等［33］采用改性Ultrastable－Y分子篩固定化P．expansumPED－03脂肪酶（PEL），利用固定化PEL在微水相中對（R，S）－2－辛醇進行拆分，在以正己烷為溶劑，含水量為0．8％的體系中，于50℃反應24h的轉化率（c）可達到理論值的97．68％，對映體過量值（e．e．）可達到98．75％．對于手性藥物，是手性化合物中的研究熱點，研究人員利用酯酶對其進行拆分，如（R）－氟比洛芬［34］、酮基布洛芬［35］等，使對映體過量值得到提高，提高了藥物的有效值． 4．4在環境治理方面的應用 隨著農業生產中農藥的大量使用，農藥污染、殘留等問題也日趨嚴重，而農藥中菊酯類殺蟲劑廣泛應用于果蔬、果樹、花卉、林木等，由于其自然條件下難以快速降解，農藥殘留帶來潛在的食品安全和環境污染問題．研究表明，菊酯類殺蟲劑具有類固醇結合活性，可能影響人體激素正常水平［36］．研究人員對菊酯類殺蟲劑的降解進行了大量研究［37，38］，而利用微生物降解農藥是一條重要途徑，研究表明從環境樣品中篩選出的微生物對擬除蟲菊酯［39］，包括氯氰菊酯［40］、丙烯菊酯［41］等有高效降解作用，隨著分子生物學技術的發展，許多研究人員已經克隆到酯酶基因［42，43］，而利用基因克隆和酯酶的定向化技術，構建產酯酶的高效基因工程菌也已經成為環境保護的一個發展趨勢． 5展望 近年來，隨著宏基因組文庫、基因工程、定向進化技術、固定化技術的發展，以及界面酶促過程等技術的深入開展，微生物酯酶的研究已經進行到分子層面，高效產酯酶菌株的篩選、誘變育種、基因克隆及其定向進化構建高效基因工程菌的研究取得了長足發展，隨著人們生活水平的提高，食品、醫藥、化妝品等中的添加天然成分將受到廣泛關注，特別是天然底物的生物合成和手性化合物的酶拆分，因此，微生物酯酶在食品、醫藥、精細化工等領域具有廣泛的應用前景．由于微生物酯酶廣泛的應用前景，本實驗室最近從紅樹林土壤樣品中通過宏基因組文庫的方法篩選到一新型低溫耐堿酯酶基因，已經提交到Genbank，其登錄號碼為（JQ701700）．實驗室成員正在進行深入研究，酯酶的工業化生產及其在各領域的應用將會逐步實現．
