毕业论文课题相关文献综述

1.1几丁质酶

分解几丁质的酶是几丁质酶系(ChitinaseSystem)，它包括两种酶^[1]:几丁质酶(Chitinase，EC3.2.1.14)和LfT二酶(Chitobiase，EC3.2.1.29)。前者把几丁质水解,几丁质在几丁质酶系的作用下完全分解，终产物NAG。根据几丁质酶的水解切口位置的不同又可分为:内切几丁质酶(nedochitinaes，水解位点为同聚物内部的β-1，4糖普键)和外切几丁质酶(xeochitinaes，水解位点为同聚物末端β-1，4糖昔键)^[2]。目前研究最清楚、应用最广泛的为前者。由于几丁质酶在真菌生长发育、植物抗真菌感染以及几丁质在自然界中循环过程中起着重要作用。

1.2微生物几丁质酶的种类:

微生物产生的几丁质酶按是否分泌可分为胞内酶和胞外酶。少数细菌如约氏纤维粘细菌(Cytophajohnsonii)和真菌如高大毛霉(Mucormucedo)^[3]，其几丁质酶与细胞膜或细胞壁相连，属胞内酶。胞内酶只能降解与细胞紧密接触的几丁质。绝大多数微生物产生的都是胞外几丁质酶，这也是目前研究丁质酶和外切几丁质酶，内切酶的水解产物是几丁寡糖和几丁二糖^[4]，而且酶与底物的亲和力随底物聚合度的提高而增大。外切酶是从几丁质链的非还原性末端依次切下单糖。多数微生物只产生外切酶。另外根据其氨基酸序列的同源性，可分成两大类^[5]:18家族和19家族;按最适作用pH，可分为酸性、中性和碱性几丁质酶。

1.2微生物几丁质酶的性质

①分子量大小:绝大多数微生物产生的几丁质酶属于内切型酶，不同来源的几丁质酶分子量变化较大，变化范围在21-69kD不等。②PI及最适pH微生物几丁质酶PI变化较大，S.orientails的两种几丁质酶的PI分别为8.8和8.65，而S.erythraseus几丁质酶的PI为3.7。迄今研究过的几丁质酶活性的最适pH多在3.4-6.5之间^[6]，但S.marcescens几丁质酶在pH=3时保活,S.cerevsiae几丁质酶的最适pH为1.5-2.5(Correaetal.，1982)。有些几丁质酶有几个最适pH，如Yam在3.5和8.5均表现最大活力价。③最适温度及热稳定性:微生物几丁质酶作用最适温度多在40℃一50℃之间，温度较高时，酶活力则很容易丧失(蓝海燕，1998)^[7]。如棉花黄萎病菌（V.alboatrum）几丁质酶最适作用温度为51℃，在65℃时酶活力只有最高酶活力的40%，70℃时，完全失S.orientails几丁质酶在40℃保温3h(pH5.5-8.0)，酶是稳定的，如超过此范围，则急剧失活;L.Pyriforme几丁质酶在51℃加热15mni，活力丧失一半;而strepemycessp.几丁质酶加热至65℃时，活力丧失殆尽^[8]。④几丁质酶对底物的专一性:微生物几丁质酶一般都可水解粉状几丁质、胶体几丁质、可溶性的几丁质衍生物，包括乙二醇几丁质和二乙醇几丁质，以及可溶性的几丁三糖、四糖、戊糖和己糖等几丁寡糖^[9]。其水解可溶性底物的速度较快，其次是水解胶体几丁质，水解粉状几丁质相当缓慢。微生物几丁质酶不水解几丁二糖和由糖昔键连接而成的糖类[^10]。

1.2.2几丁质酶的应用

尽管几丁质比纤维素早发现近30年，其产量也不比纤维素低很多，但是工业化的应用率却远远低于纤维素的利用率。一方面，几丁质来源于海产品，带有明显的季节性，而且由于海水污染的原因，导致原料参差不齐；另一方面，几丁质较纤维素结构更为复杂，工业化生产更为困难。

目前对几丁质酶的应用从经济层面上可分为两大类^[11]：低投高产型和高投低产型，前者主要应用于农业领域，后者多用于人类的健康保健领域。几丁质酶在农业上的应用主要在生物防治方面，其主要原理是利用酶解的方式缓慢杀死成虫和抑制虫卵的孵化。该法对环境友好，可以避免化学杀虫剂的残留，提高果品商品价值。但是，考虑到效价比和野外试验的稳定性，该法成本仍较高。为了控制棉铃虫，每1公顷田地需要喷洒100L的混合酶液，成本约合2000-4000卢比^[12]。通过普及生防意识、工厂化生产酶液并结合实际情况采用合适喷洒策略减少用量，可以大幅降低成本。此外，在纳米酶、控蚊、单细胞生产等领域应用几丁质酶也均属于高产低投类型。

低产高投入型几丁质酶的主要应用在氨基葡萄糖的生产上，氨基葡萄糖盐在治疗关节疾病上具有特殊疗效，采用Chitinibactertainanensis菌粗酶液可将α型几丁质75%转化为N-乙酰氨基葡萄糖，将β型几丁质98%转化为N-乙酰氨基葡萄糖^[13]。在食品工业中为了除去单宁和生产没食子酸，经常会用到丹宁酸酶。但是在富含黑曲霉的发酵体系内，加入的该酶会被菌丝体强烈吸附住，阻碍该酶的功效。采用加入几丁质酶方法可以有效使单宁酸酶释放^[14].