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微生物脂肪酶的纯化方法概述

摘要：脂肪酶是一种重要的工业用酶，广泛应用于食品、精细化工、医药和能源等领

域。脂肪酶最主要的来源是通过微生物发酵生产。本文综述了脂肪酶性质及应用，微

生物脂肪酶的常规纯化方法和新型纯化方法，并展望了脂肪酶分离纯化的研究方向及

前景。

关键词：微生物脂肪酶；纯化；常规分离纯化技术；新型分离纯化技术

1.脂肪酶概述

脂肪酶是一类特殊的酞基水解酶，其天然底物是油脂，主要水解由甘油和 12 碳

原子以上的不溶性长链脂肪酸形成的甘油三酯， 生成脂肪酸、 甘油和甘油单酯或二酯。

同时还催化其他一些水不溶性酯类的水解、醇解、氨解、酯化、转酯化以及酯类逆向

合成反应。

1.1 脂肪酶的结构与性质

在现代生物工程技术的参与下， 人们对脂肪酶的结构研究也不断深入。 研究表明，

脂 肪 酶 是 一 种 " 丝 氨 水 解 酶 " 其 活 性 中 心 都 存 在 His-X-Y-Gly-Z-Ser-W-Gl 或 。

Y-Gly-His-Ser-W-Gly(W、X、Y、Z 指非特异性氨基酸)相同或相似的一级结构氨基酸

序列，在此基础上，His、Ser 与另一种氨基酸残基(如 CCL 和 GCL 的 Glu、RML 和

hPL 的 Asp 等)一起构成脂肪酶催化活性中心的三元组；从结构功能的角度，脂肪酶

中的丝氨酸-OH 基既具有底物结合作用，又具有催化作用。

与大多数酶一样，脂肪酶的本质仍然是蛋白质，其氨基酸组成数目从 270-641kd

不等，分子量处于 25 一 100kd 之间，等电点(Pl)在 4-5 之间不等。脂肪酶的催化性质

主要表现在催化甘油三酯的水解、催化酯交换和催化拆分手性化合物三个方面。在催

化油脂水解的反应中，脂肪酶表现出一定的脂肪酸特异性，其主要催化带 12 个碳原

子以上的长链脂肪酸的甘油三酷，该反应可逆。此外，来源不同的脂肪酶在催化油脂

水解时还具有明显的轻基位置特异性。

1.2 产脂肪酶微生物

微生物脂肪酶的发现是在 20 世纪初， 而国内直到 60 年代才开始了这方面的研究

与开发，其中具有代表性的报道是，1967 年中科院微生物所筛选得到解脂假丝酵母

菌株，并于 1969 年制成酶制剂供应市场。

与动植物脂肪酶相比，微生物脂肪酶具有许多优点:(一)微生物脂肪酶种类多、来

源广、生长周期短；(二)具有比动植物脂肪酶更广的 pH 和作用温度适应范围以及更

广的底物适应类型；(三)微生物脂肪酶便于进行工业化生产，同时容易制取高纯度制

剂。

目前，工业生产脂肪酶菌株主要集中在根霉、曲霉、假丝酵母、青霉、毛霉、须

霉以及假单胞菌等。

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1.3 产脂肪酶微生物的育种

在生产实践中， 提高微生物产脂肪酶能力的方法可采用传统诱导和现代基因工程

两种方法进行微生物育种，从根本上改变微生物的产酶特性，从而获得稳定高产的工

程生产菌株。

(1)传统诱变法

虽然现代基因工程技术在微生物育种中已经有了相当的发展， 但由于传统诱变技

术具有操作简单快速、成本低和结果稳定有效等优点，目前仍然广泛用于微生物菌种

的选育。

(2)基因工程法

传统诱变法虽然是一种操作简单、技术成熟的好方法，但比起现代基因工程法，

在微生物的育种中存在一定的局限， 难以获得突破性进展。 随着生物科技的不断进步，

基因工程法用于产脂肪酶微生物的育种技术正逐渐成熟并己经用于研究和生产实践。

目前，基因工程在产脂肪酶细菌育种中的应用主要是通过克隆相应的脂肪酶基

因，然后在异源宿主菌中实现大量表达。常用的异源宿主主要有大肠杆菌表达系统、

酵母表达系统和曲霉表达系统三种。 中曲霉表达系统由于其强大的分泌能力和成熟 其

的发酵技术而得到生产者的青睐，并成功地用于生产实践。1987 年诺维信公司将克

隆的柔毛腐质霉脂肪酶基因在曲霉菌中大量表达，其产量提高了 1000 倍，该公司销

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