甲壳素脱乙酰酶
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甲壳素脱乙酰酶的研究进展
摘要
甲壳素是一种天然含氮多糖类物质，脱乙酰基后 生成壳聚糖。由于其资源丰富、结构与性能独特 而被广泛应用。目前，壳聚糖的制备大多采用碱 法使甲壳素脱乙酰基，由于此法所用碱液浓度高， 反应时间长，产品质量不稳定，且对环境造成严 重污染。而采用酶法可以有效避免以上问题，且 利用甲壳素脱乙酰酶的作用，可制备出具有高脱 乙酰度且性能独特的壳聚糖。
3. CDA酶促反应作用机理
CDA的酶促反应即水解脱除甲壳素链上的N-乙酰 基，制备壳聚糖。研究表明CDA对不同底物作用 的效率不同。脱乙酰效率顺序如下：羧甲基甲壳 素＞甲壳素的脂肪族二元醇＞无定型甲壳素＞晶 态甲壳素。CDA的活性一般对甲壳寡糖高于长链 多糖，对可溶性甲壳素衍生物高于结晶态甲壳素。
4.3 生产特定乙酰化的壳寡糖 M.rouxii 的CDA 在催化甲壳寡糖脱乙酰基时，会 在寡聚三糖、六糖、七糖的还原端留下1 个乙酰 基；C.lindemuthianum 来源的CDA 在3.0M 乙酸 盐存在的条件下可以逆向催化脱乙酰反应， 将乙 酰基加到壳聚寡糖的特定位置上，如在壳聚二糖 的非还原端加上1 个乙酰基，成为β-D-GlcNAc(1-4)-GlcN，在壳聚四糖的前3 个单体上分别加上 乙酰基成为β-D-GlcNAc-(1-4)-B-D-GlcNAc-(1-4)B-D-GlcNAc-(1-4)-BD-GlcN，这些寡糖产品是很 难用化学方法生产的。
2. 甲壳素脱乙酰酶（CDA）
甲壳素脱乙酰酶（CDA）是一种催化甲壳素中N乙酰基- D- 葡糖胺的乙酰胺基水解的酶。利用它 代替现有的浓碱热解法可以生产出高质量的壳聚 糖，这不但可以解决目前壳聚糖生产中的环境污 染问题，而且可以生产出某些用化学法不能生产 的壳聚糖产品，如乙酰化程度均匀、分子量分布 范围窄的壳聚糖产品，以及具有特定乙酰化位置 的壳聚寡糖等，因此该酶还有重要的工业应用的 潜在价值。采用酶法进行脱乙酰化是一条既经济 又行之有效的壳聚糖制备方法。
结束语：
由于壳聚糖独特的生物学特性不断被发现，引起 了世界各国的重视，壳聚糖的应用范围也在不断 地扩大，对壳聚糖的质量要求也正日益提高，特 别是生物、医学方面的应用，不仅要求有较高的 脱乙酰度，对于粘度、分子量以及均一性等许多 方面都有严格的指标。然而，常用的碱法脱乙酰 难以达到。通过壳聚糖的生物合成或酶法脱乙酰 可以制备出高质量的壳聚糖， 整个过程可以进行 控制，是一种非常具有吸引力且极具潜力的壳聚 糖制备方法。
4.Байду номын сангаасCDA 潜在的应用价值
4.1 取代强碱热化学法生产壳聚糖 目前，壳聚糖的生产采用的强碱法有三大缺点： 一是耗能大；二是消耗大量强碱，且污染环境； 三是产生的壳聚糖分子量及脱乙酰度不均一，多 糖在热碱中易降解。而研究表明壳聚糖的脱乙酰 度和乙酰基的分布对其物理化学性质和生物活性 有较大影响，比如对金属离子的吸附能力、壳聚 糖膜的张力、对酶的结合能力和免疫活性等。
4.2 生物法直接合成壳聚糖 在一些接合菌中，几丁质合成酶同CDA 一起合成 细胞壁中壳聚糖，在这类菌中，细胞壁中含有壳 聚糖，并且有些真菌的壳聚糖含量及脱乙酰度均 很高，如在M.rouxii 细胞壁中几丁质和壳聚糖的 比为1：3，A.coerulae 中壳聚糖含量占细胞干重 的8.4%，脱乙酰度高达95%，可以直接利用它来 发酵生产壳聚糖。现已有人工合成壳聚糖的报道， 脱乙酰度也高达71-74％。
1. 甲壳素及壳聚糖概述
甲壳素是一种天然存在的高分子多糖，广泛存在 于甲壳类动物如虾、蟹、昆虫的外壳，真菌和植 物的细胞壁中。是N-乙酰-D-葡萄糖胺以β-1,4糖 苷键连接起来的直链多聚物。 甲壳素呈晶体状态，几乎不溶于水和一般有机溶 剂，这在很大程度上限制了其应用。壳聚糖 (Chitosan)是甲壳素的N-脱乙酰基形式，由于壳 聚糖分子中有大量的游离氨基，分子带正电荷， 化学性质活泼，易于对其进行各种化学修饰，并 且可以溶于酸性及中性水溶液中，因而得到了十 分广泛的应用。
摘要
甲壳素是一种天然含氮多糖类物质，脱乙酰基后 生成壳聚糖。由于其资源丰富、结构与性能独特 而被广泛应用。目前，壳聚糖的制备大多采用碱 法使甲壳素脱乙酰基，由于此法所用碱液浓度高， 反应时间长，产品质量不稳定，且对环境造成严 重污染。而采用酶法可以有效避免以上问题，且 利用甲壳素脱乙酰酶的作用，可制备出具有高脱 乙酰度且性能独特的壳聚糖。
3. CDA酶促反应作用机理
CDA的酶促反应即水解脱除甲壳素链上的N-乙酰 基，制备壳聚糖。研究表明CDA对不同底物作用 的效率不同。脱乙酰效率顺序如下：羧甲基甲壳 素＞甲壳素的脂肪族二元醇＞无定型甲壳素＞晶 态甲壳素。CDA的活性一般对甲壳寡糖高于长链 多糖，对可溶性甲壳素衍生物高于结晶态甲壳素。
4.3 生产特定乙酰化的壳寡糖 M.rouxii 的CDA 在催化甲壳寡糖脱乙酰基时，会 在寡聚三糖、六糖、七糖的还原端留下1 个乙酰 基；C.lindemuthianum 来源的CDA 在3.0M 乙酸 盐存在的条件下可以逆向催化脱乙酰反应， 将乙 酰基加到壳聚寡糖的特定位置上，如在壳聚二糖 的非还原端加上1 个乙酰基，成为β-D-GlcNAc(1-4)-GlcN，在壳聚四糖的前3 个单体上分别加上 乙酰基成为β-D-GlcNAc-(1-4)-B-D-GlcNAc-(1-4)B-D-GlcNAc-(1-4)-BD-GlcN，这些寡糖产品是很 难用化学方法生产的。
2. 甲壳素脱乙酰酶（CDA）
甲壳素脱乙酰酶（CDA）是一种催化甲壳素中N乙酰基- D- 葡糖胺的乙酰胺基水解的酶。利用它 代替现有的浓碱热解法可以生产出高质量的壳聚 糖，这不但可以解决目前壳聚糖生产中的环境污 染问题，而且可以生产出某些用化学法不能生产 的壳聚糖产品，如乙酰化程度均匀、分子量分布 范围窄的壳聚糖产品，以及具有特定乙酰化位置 的壳聚寡糖等，因此该酶还有重要的工业应用的 潜在价值。采用酶法进行脱乙酰化是一条既经济 又行之有效的壳聚糖制备方法。
结束语：
由于壳聚糖独特的生物学特性不断被发现，引起 了世界各国的重视，壳聚糖的应用范围也在不断 地扩大，对壳聚糖的质量要求也正日益提高，特 别是生物、医学方面的应用，不仅要求有较高的 脱乙酰度，对于粘度、分子量以及均一性等许多 方面都有严格的指标。然而，常用的碱法脱乙酰 难以达到。通过壳聚糖的生物合成或酶法脱乙酰 可以制备出高质量的壳聚糖， 整个过程可以进行 控制，是一种非常具有吸引力且极具潜力的壳聚 糖制备方法。
4.Байду номын сангаасCDA 潜在的应用价值
4.1 取代强碱热化学法生产壳聚糖 目前，壳聚糖的生产采用的强碱法有三大缺点： 一是耗能大；二是消耗大量强碱，且污染环境； 三是产生的壳聚糖分子量及脱乙酰度不均一，多 糖在热碱中易降解。而研究表明壳聚糖的脱乙酰 度和乙酰基的分布对其物理化学性质和生物活性 有较大影响，比如对金属离子的吸附能力、壳聚 糖膜的张力、对酶的结合能力和免疫活性等。
4.2 生物法直接合成壳聚糖 在一些接合菌中，几丁质合成酶同CDA 一起合成 细胞壁中壳聚糖，在这类菌中，细胞壁中含有壳 聚糖，并且有些真菌的壳聚糖含量及脱乙酰度均 很高，如在M.rouxii 细胞壁中几丁质和壳聚糖的 比为1：3，A.coerulae 中壳聚糖含量占细胞干重 的8.4%，脱乙酰度高达95%，可以直接利用它来 发酵生产壳聚糖。现已有人工合成壳聚糖的报道， 脱乙酰度也高达71-74％。
1. 甲壳素及壳聚糖概述
甲壳素是一种天然存在的高分子多糖，广泛存在 于甲壳类动物如虾、蟹、昆虫的外壳，真菌和植 物的细胞壁中。是N-乙酰-D-葡萄糖胺以β-1,4糖 苷键连接起来的直链多聚物。 甲壳素呈晶体状态，几乎不溶于水和一般有机溶 剂，这在很大程度上限制了其应用。壳聚糖 (Chitosan)是甲壳素的N-脱乙酰基形式，由于壳 聚糖分子中有大量的游离氨基，分子带正电荷， 化学性质活泼，易于对其进行各种化学修饰，并 且可以溶于酸性及中性水溶液中，因而得到了十 分广泛的应用。