果胶酶高产选育课程论文

海南大学（儋州校区）农学院

生物技术专业课程论文（设计）

题目：果胶酶高产菌种选育研究进展

学生：王鹤松

学号： B0704030 专业年级： 2007级生物技术（1）班

指导教师：朱稳

二o一o年六月二十五日

果胶酶高产菌种选育研究进展

王鹤松

（海南大学海南儋州571737 B0704030）

摘要：果胶酶是能协同分解果胶质的一组酶的总称，在生产，造纸，食品发酵等方面有广泛应用。本文对酸性果胶酶和碱性果胶酶生产菌种的特点分别进行了介绍，并从传统育种、诱变育种和基因工程育种三个方面对果胶酶产生菌的高产育种技术的研究进展进行了综述。关键词：果胶酶；微生物；选育；影响因素

Development on the Breeding of Pectinase High-yielding

Strains

Hesong Wang

( Hainan University, Danzhou, Hainan ，571737，B0704030 )

Abstract：For pectinase is coordinated with pectin can decompose the floorboard of a group of enzymes in production, papermaking, fermentation etc, food is widely used. Based on acid and alkaline pectic enzymes for pectinase strains of production were introduced, and from conventional breeding, mutation breeding and gene engineering to produce three aspects of bacteria for pectinase high-yielding breeding technology is reviewed.

Key words：pectinases；microbe；mutafacient；influencing factor

果胶酶（pectinases）是指能协同分解果胶质的一组酶的总称，是一种复合酶（由D-半

乳糖醛酸以α-1，4糖苷键连接形成的直链状的聚合物）。它通常包括原果胶酶（PPase）、多

聚半乳糖醛酸酶（PG）、裂解酶（PL）和果胶酯酶（PE）等4类。如果从生产、应用领域

和最适用pH值环境来划分，果胶酶通常可以分为酸性果胶酶和碱性果胶酶。酸性果胶酶通

常是指内聚半乳糖醛酸酶（endo-polygalacturonase，EC3.2.1.15）[1]，因为大多数的聚半乳糖

醛酸酶的最适pH值为3.5~5.5。它是以水解作用方式无规则切断果胶酸分子的α-1，4糖苷

键，主要应用于食品工业中果蔬汁和果酒的提取和澄清。碱性果胶酶一般多指聚半乳糖醛酸

裂解酶（polygalacturonate lyase，EC4.2.2.1），它是以反式消去作用方式裂解果胶酸分子的α

-1，4糖苷键[1]，将复杂的果胶分解成小分子，如半乳糖醛酸。碱性果胶酶在碱性范围内具有较高活性，其主要应用于植物病毒的纯化、诱导植物抗病、纸浆漂白、棉织物处理、含果胶污水处理、咖啡和茶的发酵生产，以及榨油、木材防腐、洗涤剂和家禽饲料加工[2]等。并且，果胶酶在全世界食品酶的销售额中占25%[3]。因此，果胶酶的菌种选育尤为重要，通过对酸碱性果胶酶菌种的种群特点的深入研究，更有利于菌种进行选育，获得高产的优良菌株，并通过对影响微生物产果胶酶的各种因素进行分析，可以更深层次为果胶酶的选育提供帮助。

1 产果胶酶的微生物种群及其特点

在微生物中,细菌、放线菌、酵母和霉菌都能代谢合成果胶酶，但主要以霉菌中的曲霉以及杆菌为主。由于真菌中的黑曲霉（Aspergillus niger）属于公认安全级,其代谢产物是安全的,因此目前市售的食品级果胶酶主要来源于黑曲霉，最适pH 值一般在酸性范围[4]。目前国内外研究和应用较多的果胶酶产生菌是细菌和霉菌，也有放线菌中的链霉菌属产生果胶酶的报道[3]。酵母菌中只有很少一部分株系产生果胶酶，如：酿酒酵母（Saccharomy cescerevisiae）、马克斯克鲁维酵母（Kluyveromyces marxianus）[5]。日本学者Sakai早在1978年就从酵母菌中筛选出产原果胶酶的菌株。但是有关酵母菌产生果胶酶的报道更多的是在关于基因克隆技术的应用和研究上。

1.1产酸性果胶酶的微生物种群及其特点

生产酸性果胶酶的菌种以霉菌居多，已见报道的产果胶酶的霉菌种类大约包括20个属，如曲霉属（Aspergillus sp）.、灰霉菌属（Botrytis sp）.、镰孢菌属（Fusarium sp）.、炭疽菌属（Colletotrichum sp）.、核盘菌属（Scletorium sp）.和玉圆斑菌属（Cochliobolus sp）.等[3]。目前，黑曲霉、根霉和盾壳霉作为产果胶酶的菌株已经商品化。国内外对霉菌发酵产果胶酶的研究又主要集中在曲霉属中，而对于曲霉属中研究最多的是黑曲霉。其原因是，果胶酶被广泛应用于食品工业中，而生产食品酶制剂的菌株必须是安全菌株。黑曲霉分泌的胞外酶系较全，不仅可以产生大量果胶酶，而且黑曲霉是公认的安全菌株。另外，黑曲霉产生的果胶酶最适pH值一般在酸性范围内，这也是其被应用于食品工业行业中的原因之一[3]。孙维国等人[5]选育的黑曲霉SS-A-52产果胶酶活力达10.46×104 U/mL，尝试分批补料工艺，产酶更是提高到18.59×104 U/mL。田林茂等人[7]以黑曲霉HG-1为生产菌，通过优化发酵条件，生产的果胶酶酶活力可达22 248 U/g。除了黑曲霉之外，邬敏辰等人[7]选育了一株高产酸性果胶酶的宇佐美曲霉，在优化的发酵条件下，干曲的酶活力最高达48 31I U/g。彭霞薇等人[8]对草酸青霉菌BZH-2002产果胶酶固态发酵条件及酶学特性进行了研究。张宁欣等人[9]以米曲霉为出发菌株，选育出一株果胶酶高产稳定突变株ZI-47，其产酶为出发菌株的10倍。顾红燕等人[10]还研究了高大毛酶产酸性果胶酶。

1.2产碱性果胶酶的微生物种群及其特点

碱性果胶酶大多由细菌、放线菌产生。至今已分离鉴定出几十种碱性果胶酶生产菌[11]。其中细菌杆菌属的碱性果胶酶日益受到重视[4]。细菌中的欧文氏杆菌（Erwinia sp）.、芽孢杆菌（Bacillus sp）.、节杆菌（Arthrobacter sp）.和假单胞杆菌（Pseodomonas sp）.都产生果胶酶，但能生产碱性果胶酶并具有工业化使用前景的菌种并不多，仅有嗜碱性芽孢杆菌属和欧文氏杆菌属。另外，放线菌及螺孢菌等也是具有工业使用前景的碱性果胶酶生产菌[13]。嗜碱性芽孢杆菌属和欧文氏杆菌属由于在苎麻和红麻的脱胶、生物制浆及污物的处理软化等方面的可观应用前景，因而受到较多的关注和研究。碱性果胶酶也可由真菌产生，包括意大