破壁方法对红球菌11-3 胞内几丁质脱乙酰酶释放的影响
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肖 宇,石文琪,于宏伟,马爱进,桑亚新,孙纪录*(1 河北农业大学食品科技学院 河北保定 071000 2 河北科技师范学院食品科技学院 河北昌黎 066600 3 北京工商大学食品与健康学院 北京 100048)
壳聚糖(Chitosan)是一种经过乙酰基脱除处理的物质,它的优点包括易降解、耐水、耐药、易生长、抗微生物、可循环利用、安全、无毒等,因此在食品、医疗、造纸、化妆品、环境保护、农业等众多行业得到了广泛应用[1]。在食品领域,壳聚糖可以用于保鲜海鲜、水果和肉类[2-4],延缓淀粉的老化,增强面包的持水性[5],并能够澄清果汁[6]等。
目前,高温浓碱法是几丁质制备壳聚糖最为常用的方法。然而,浓碱的使用会带来严重的环境污染问题,且具有产物不稳定,耗能高等缺点[7]。采用酶分解技术降解几丁质,可以有效实现壳聚糖的绿色制备,这将成为壳聚糖制造行业的一个重要发展趋势[8]。
几丁质脱乙酰酶(Chitin deacetylase,CDA)能够催化水解几丁质中的乙酰基,使其转化为壳聚糖[9]。这种酶被认为是迄今为止发现的最能够将几丁质转变成壳聚糖的酶[9]。此外,迄今为止,已报道的CDA 大多数来源是真菌,也有少部分来源于细菌[10],并且,微生物产生的CDA 大多为胞内酶。柴金龙等[11]筛选了1 株产CDA 的海水硝酸盐还原菌(Nitratireductor aquimarinus)MCDA3-3,优化培养条件后,酶活力达到4.07 U/mL。通过多级紫外线诱变育种,魏丽蓉等[12]以海洋微紫青霉(Penicillium janthinellum)UV-0S 为原始菌株,成功获得了高产的CDA 突变株UV-3S,在最佳发酵条件下,酶活力达到11.83 U/mL。岳洪霞等[13]经筛选,发现1 株具有较强CDA 酶活性的菌株11-3,经鉴定为红球菌(Rhodococcussp.),研究发现该菌所产CDA 为胞内酶。张建旭等[14]通过优化该菌的产酶培养基,将其CDA 酶活力由58 U/mL 提高到5 890 U/mL。由此可见,红球菌是非常好的CDA 来源。然而,该菌是革兰氏阳性菌,具有多层肽聚糖细胞壁,且当细胞老化时,其细胞壁厚度还会增加,更难以破碎。因此,从红球菌细胞中获得大量CDA 的最大难题是细胞破碎[15-18]。
常见的微生物细胞破壁方法有很多,不同方法对胞内酶的提取效果的影响不尽相同。按照作用方式可分为化学法、物理法和生物法。其中,化学法有表面活性剂处理法等[19];物理法有机械法、反复冻融法、玻璃珠法、超声处理法等[19];生物法有酶解法等[20] ......
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