常见的多糖有哪些 他们的提取 *** 比较
导读：多糖的广义分类分为： 均一性多糖和不均一性多糖。 均一性多糖： 由一种单糖分子缩合而成的多糖，叫做均一性多糖。自然界中最丰富的均一性多糖是淀粉和糖原、纤维素。它们都是由葡萄糖组成。淀粉和糖原分别是植物和动物中葡萄糖的贮存形式，纤维素

多糖的广义分类分为： 均一性多糖和不均一性多糖。

均一性多糖：

由一种单糖分子缩合而成的多糖，叫做均一性多糖。自然界中最丰富的均一性多糖是淀粉和糖原、纤维素。它们都是由葡萄糖组成。淀粉和糖原分别是植物和动物中葡萄糖的贮存形式，纤维素是植物细胞主要的结构组分。

1、 淀粉 淀粉是植物营养物质的一种贮存形式，也是植物性食物中重要的营养成分，分为直链淀粉和支链淀粉。① 直链淀粉：许多α-葡萄糖以α(1-4)糖苷键依次相连成长而不分开的葡萄糖多聚物。典型情况下由数千个葡萄糖线基组成，分子量从150000到600000。结构：长而紧密的螺旋管形。这种紧实的结构是与其贮藏功能相适应的。遇碘显兰色。② 支链淀粉：在直链的基础上每隔20-25个葡萄糖残基就形成一个-(1-6)支链。不能形成螺旋管，遇碘显紫色。淀粉酶：内切淀粉酶（α-淀粉酶）水解α-14键，外切淀粉酶（β-淀粉酶）α-14，脱支酶α-16。 2、 糖元 与支链淀粉类似，只是分支程度更高，每隔4个葡萄糖残基便有一个分支。结构更紧密，更适应其贮藏功能，这是动物将其作为能量贮藏形式的一个重要原因，另一个原因是它含有大量的非原性端，可以被迅速动员水解。糖元遇碘显红褐色。

3、 纤维素结构 许多β-D-葡萄糖分子以β-(1-4)糖苷键相连而成直链。纤维素是植物细胞壁的主要结构成份，占植物体总重量的1/3左右，也是自然界最丰富的有机物，地球上每年约生产1011吨纤维素。经济价值：木材、纸张、纤维、棉花、亚麻。完整的细胞壁是以纤维素为主，并粘连有半纤维素、果胶和木质素。约40条纤维素链相互间以氢键相连成纤维细丝，无数纤维细丝构成细胞壁完整的纤维骨架。降解纤维素的纤维素主要存在于微生物中，一些反刍动物可以利用其消化道内的微生物消化纤维素，产生的葡萄糖供自身和微生物共同利用。虽大多数的动物(包括人)不能消化纤维素，但是含有纤维素的食物对于健康是必需的和有益的。

4、 几丁质(壳多糖) N-乙酰-D-葡萄糖胺以(1，4)糖苷链相连成的直链。

5、菊 糖 ：多聚果糖，存在于菊科植物根部。

6、 琼 脂 ：多聚半乳糖，是某些海藻所含的多糖，人和微生物不能消化琼脂。

不均一性多糖

有不同的单糖分子缩合而成的多糖，叫做不均一多糖。常见的有：透明质酸、 *** 软骨素等。

有一些不均一性多糖由含糖胺的重复双糖系列组成，称为糖胺聚糖(glyeosaminoglycans，GAGs)，又称粘多糖。(mucopoly saceharides)、氨基多糖等。糖胺聚糖是蛋白聚糖的主要组分，按重复双糖单位的不同，糖胺聚糖有五类：

1、透明质酸

2、 *** 软骨素

3、 *** 皮肤素

4、 *** 用层酸

5、肝素

6、 *** 乙酰肝素

植物活性多糖的提取 *** 有多种,在水提醇沉的基础上,常采用酶解、微波、超声波,膜处理和CO<2>超临界萃取等 *** 进行辅助提取或精制最常用的还是水提醇沉法

举例: 蒽酮比色法，具体步骤

一、仪器、试剂和材料

1仪器：电子天平，超声波清洗器，电热恒温水浴锅，抽滤设备，分光光度计，容量瓶，刻度吸管等

2试剂：

(1)葡萄糖标准液：l00 µg/mL

(2)浓 ***

(3)蒽酮试剂：02 g蒽酮溶于100 mL浓 H2SO4中。当日配制使用。

3材料：甜高粱，甘草

二操作步骤

1葡萄糖标准曲线的 ***

取7支大试管，按下表数据配制一系列不同浓度的葡萄糖溶液：

管号

1

2

3

4

5

6

7

葡萄糖标准液（mL）

0

01

02

03

04

06

08

蒸馏水（mL）

1

09

08

07

06

04

02

葡萄糖含量（µg）

0

10

20

30

40

60

80

在每支试管中立即加入蒽酮试剂40mL，迅速浸于冰水浴中冷却，各管加完后一起浸于沸水浴中，管口加盖，以防蒸发。自水浴沸腾起计时，准确煮沸l0 min，取出，用冰浴冷却至室温，在620 nm波长下以之一管为空白，迅速测其余各管吸光值。以标准葡萄糖含量（µg）为横坐标，以吸光值为纵坐标，绘出标准曲线。

2植物样品中可溶性糖的提取：将样品粉碎，105 ºC烘干至恒重，精确称取1~5 g，置于50mL三角瓶中，加沸水25mL，加盖，超声提取10 min，冷却后过滤（抽滤），残渣用沸蒸馏水反复洗涤并过滤（抽滤），滤液收集在50mL容量瓶中，定容至刻度，得可溶性糖的提取液。

3稀释：吸取提取液2mL，置于另一50mL容量瓶中，以蒸馏水定容，摇匀。

4测定：吸取1 mL已稀释的提取液于试管中，加入40 mL蒽酮试剂，平行三份；空白管以等量蒸馏水替代提取液。以下操作同标准曲线 *** 。根据A620平均值在标准曲线上查出葡萄糖的含量（µg）。

三、结果处理：

C × V总 × D

样品含糖量（%）= ————————————— × 100%

W × V测 × 106

其中：C——在标准曲线上查出的糖含量（µg），

V总——提取液总体积（mL），

V测——测定时取用体积（mL），

D——稀释倍数，

W——样品重量（g），

106——样品重量单位由g换算成µg的倍数

溶剂提取法

溶剂提取法是从植物中提取多糖的常用 *** ，溶剂提取法首先要考虑的因素是选择溶剂，一般应遵循相似相溶的原则，即极性强的有效成分选择极性强的溶剂，极性弱的成分选择极性弱的溶剂。多糖是极性大分子化合物，应选择水、醇等极性强的溶剂。在所有溶剂中，水是典型的强极性溶剂，对植物组织的穿透力

强，提取效率高，在生产上使用安全。它能用于各种植物多糖，被广泛应用。用水作溶剂来提取多糖时，可以用热水浸煮提取，也可以用冷水浸提。水提取的多糖大多是中性多糖。一般植物多糖提取多数采用热水浸提法，该法所得多糖提液可直接或离心除去不溶物；或者利用多糖不溶于高浓度乙醇的性质，用高浓度乙醇沉淀提纯多糖；但由于不同性质或不同相对分子质量的多糖沉淀所需乙醇浓度不同，它也可以用于样品中不同多糖组分的分级分离；还可按多糖不同性质在粗分阶段利用混合溶剂提取法对植物中不同的多糖进行分离；其中，以乙醇沉淀最为普遍。刘青梅等在紫菜粗多糖提取方式研

究中，热水提取控制条件为：温度为20~100℃，水与紫

菜的液固质量比为50:1，提取时间30~180min，经多次

试验最终得率为205%。周峙苗得到热水浸提羊栖菜

多糖的更佳因素：浸提温度为煮沸(102℃)，pH为30，

浸提时间为3h，液固质量比为40:1。李战对三种紫球

藻的提取工艺研究表明，三种紫球藻的更佳提取工艺

各不相同。铜绿紫球藻的更优提取工艺为乙醇浓度

5%，乙醇用量为3倍体积，醇沉时间为15h。氯仿与正

丁醇的比例4:1，样液与Sevag试剂的比例1:2，作用时

间为15min。淡色紫球藻的更优提取工艺为乙醇浓度

75%，乙醇用量为2倍体积，醇沉时间为1h，氯仿与正

丁醇的比例3:1，样液与Sevag试剂的比例1:2，作用时

间为45min。血色紫球藻的更优提取工艺为乙醇浓度

50%。乙醇用量为1倍体积，醇沉时间为05h，氯仿与

正丁醇的比例4:1，样液与Sevag试剂的比例2:1，作用

时间为45min。

酸碱提取法

有些多糖适合用稀酸或碱溶液提取，才能得到更

高的提取率。但酸碱提取法有其特殊性，因多糖类的不

同而异。只在一些特定的植物多糖提取中占有优势，而

且即使有优势，在操作上还应严格控制酸碱度。因为

某些多糖在酸性或者碱性较强时，可能引起多糖中糖

苷键的断裂。另外，稀酸、稀碱提取液应迅速中和或迅

速透析，浓缩与醇析而获得多糖沉淀。赵宇等对海篙

子多糖的提取 *** 研究发现，从 *** 根含量及粗多糖

产率看酸提 *** 好于水提 *** 。具体 *** 为：100g海

篙子干粉，加入1000ml 01mo1/L HCL溶液提取。室温

搅拌1h后过滤，重复操作三遍，合并滤液；滤液减压浓

缩至总体积的1/5，再加入95%乙醇至乙醇浓度达

30%，沉淀，离心除去沉淀中的褐藻酸，继续向上清液

中加入乙醇至乙醇浓度达7%。室温放置过夜使沉淀

完全，离心，沉淀干燥得海篙子粗多糖，多次试验算得

平均产率为335%。

孟宪元等在茜草多糖提取研究中发现酸提相对

多于水提，以稀酸提取茜草多糖，产品纯度较高。具体

*** 如下茜草根粗粉1000g 5%HCL浸泡、离心、取上

清液加入ETOH并调节至浓度为7%，静置，2500rpm

离心，收集棕色沉淀物，95%ETOH洗涤3次，用45%

HCL溶解。加1%活性炭脱色，真空抽滤，滤液4℃过

夜，弃去容器底部少许沉淀物。溶液置透析袋内，逆水

法透析3d，冷冻干燥，得白色粉末状多糖约10g。

Hayashi Katsuhiko发明了一种从绿色藻类中提取酸

性多糖的 *** ，而这种多糖用常规的热水法是无法得到的。具体过程为：将干燥的绿藻粉末制成悬浮液，热

水浸泡提取或将含水绿藻直接用热水提取后离心分

离，取粘稠的固状物，加入碱水，在pH≥10的条件下

再进行搅拌提取，碱水提取液在搅拌的同时加入酸水

调节pH值为30~40，静置沉降后离心得酸性多糖。

13生物酶提取法

酶技术是近年来广泛应用到有效成份提取中的一

项生物技术，在多糖的提取过程中，使用酶可降低提取

条件，在比较温和的条件中分解植物组织，加速多糖的

释放或提取。此外，使用酶还可分解提取液中淀粉、果

胶、蛋白质等的产物，常用的酶有蛋白酶，纤维素酶，果

胶酶等。孟江研究不同酶对大枣渣多搪提取效果的

影响，根据多糖得率、多糖含量及蛋白质含量进行综合

评分得到最适合的酶为复合酶2(先胰蛋白酶提取，后

木瓜蛋白酶提取)，接下来依次是木瓜蛋白酶、复合酶、

(木瓜蛋白酶+胰蛋白酶)、胰蛋白酶、胃蛋白酶

(pH=70)、胃蛋白酶(pH=20)。复合酶2作用条件温

和，多糖得率及含量较高，且蛋白含量较低，实为一种

理想的酶提取剂。通过进一步正交实验考察得出更佳

工艺：先用胰蛋白酶3%，40倍体积在pH=70，65℃温

浸15h后，再加木瓜蛋白酶25%，在pH=70，50℃水

温浸1h，过滤残渣加40倍体积水，迅速升温至80℃，

然后温浸15h。

此外，植物多糖的提取 *** 还有超滤法，超声波强

化法，微波法等等。植物多糖的提取 *** 和技术在不断

改进和创新，但对于同一种 *** 和技术又需在不同植

物多糖的提取中研究考察。在选取提取分离 *** 的同

时，应当根据目标多糖的特点、物理化学性质，综合比

较，进行实验，选取更佳 *** 和提取工艺。

发酵中药概述

作者   山东巴德生物科技有限公司  郑 全博士

中药发酵目录● 

一 发酵的概念及历史

● 二 中药生物转化的反应类型

● 三 发酵工程的内容及发酵方式分类

● 四 根据发酵的目的把微生物发酵进行分类

● 五 发酵工程中常用的微生物

● 六 发酵培养基的组成

● 七 影响发酵的主要因素

● 八 中药发酵的目的

● 九 发酵技术与中药炮制

● 十 中药的生物转化的主要类型

● 十一 发酵技术在中药生产中的应用

● 十二 中药的生物转化案例

发酵的概念及历史

● 发酵概念-人们将利用微生物的生命活动，以获得微生物菌体或其代谢，转化的产物的过程，叫发酵。

● 发酵的历史

● 1 酿酒是最早的历史。

● 2 19世纪到20世纪30年代，发酵产品如：乳酸，乙醇，丙酮，丁醇，淀粉酶，蛋白酶等。

● 3 1929年弗莱明发现了青霉素以来，抗生素的发酵生产为现代微生物发酵工程积累了丰富的经验。

● 4 现代发酵工程生产了：干扰素，白细胞介素，多种细胞生长因子，氨基酸，有机酸，维生素，酶制剂，基因工程药物，微生物转化发酵产品及其他生物活性物质。

● 据有关资料统计，通过发酵生产的抗生素品种多达200多个，某些发达国家，发酵工业占国民生产总值的5%。

生物转化的反应类型● 生物转化的实质是酶促反应，常用的反应类型如下：

● 1 氧化反应 单加氧 羟基化 环氧化 氨杂基团氧化 β-氧化 脱氢

● 2 还原反应 羰基还原 杂氮基团还原

● 3 水解反应 酯和内酯的水解 醚的水解和开裂 苷的水解 酰胺和内酰胺的水解 环氧水解 水解脱胺 水解胺烷基中烷基

● 4 缩合反应

● 5 胺化反应

● 6 酰基化反应

● 7 降解反应

● 8 脱水反应

● 9糖基化反应

发酵工程的内容及发酵方式分类

● 1 生产菌的选育。

● 2 发酵条件的优化与控制，生物反应器的设计。

● 3 发酵产物的分离，提取与精制过程。

● 根据发酵方式分为厌气发酵和通气发酵二大类。

● 厌气发酵:乙醇发酵，酒类发酵，丙酮丁醇发酵，乳酸发酵和甲烷发酵等。

● 通气发酵包括:酵母培养，有机酸发酵，抗生素发酵，氨基酸发酵，酶制剂的生产和多糖发酵等。

根据发酵的目的把微生物发酵进行分类● 一 以获得微生物菌为目的的发酵

● 发酵产生茯苓，香菇，冬虫夏草，灵芝等药用真菌；发酵产生白僵菌，绿僵菌，苏云金芽孢杆菌等菌体，用以制备生物杀虫剂；以及传统的发酵生产单细胞蛋白，酵母菌等。

● 二 以获得酶制剂为目的的发酵

● 用于食品工业的淀粉酶，糖化酶，用于临床检测的胆固醇氧化酶，葡萄糖氧化酶。

● 三 以获得微生物的初级或次级代谢产物为目的的发酵

● 初级代谢产物：氨基酸，蛋白质，核酸，核苷酸，多糖。次级代谢产物：抗生素，生物碱，细菌毒素，植物生长因子。

● 四 以获得低毒，高效的新物质为目的发酵

● 利用微生物的氧化，还原，脱水，脱羧，异构化等。比如把L-山梨醇转化为L-山梨糖，葡萄糖转化为葡萄糖酸。

发酵工程中常用的微生物● 一 细菌-单细胞原核生物

● 大肠杆菌，醋酸杆菌，乳酸杆菌，丙酮丁醇梭菌，肠膜状明串珠菌，双歧杆菌，丁酸梭菌等。

● 二 放线菌

● 放线菌更大的经济价值是能产生多种抗生素，如链霉素，土霉素，金霉素，红霉素，氯霉素，争光霉素，卡那霉素等。从自然界分离了5000多种抗生素，其中4000多种来自于防线菌。

● 1 链霉菌属 多种链霉菌能产生抗生素，如灰色链霉菌产生的杀稻菌素S可用于稻瘟病的防治。

● 2 小单孢菌属 如绛红小单孢菌和棘孢小单孢菌都能产生庆大霉素。

● 3 若卡菌属 如利福霉素，蚁霉素等。

● 4 游动放线菌属。

发酵工程中常用的微生物● 三 霉菌

● 霉菌是指在营养基上形成绒毛状，网状或絮状菌丝的真菌，亦称为丝状真菌。大多为好氧微生物。生产乙醇，枸橼酸，青霉素，淀粉酶，果胶酶，纤维素酶，蛋白酶，多糖和甾体激素等。

● 1 青霉属

● A 产黄青霉 产生多种酶和有机酸。产生青霉素，葡萄糖氧化酶或葡萄糖酸，枸橼酸和抗坏血酸。

● B 桔青霉 桔青霉可以生产桔霉素，也可以产生脂肪酶，葡萄糖氧化酶和凝乳酶。

● 2 根霉属

● 其淀粉酶的活性很高，可用作酿酒工业上的淀粉原质的糖化菌，在根霉中还含有酒化酶。根霉能产生有机酸：反二烯丁酸，乳酸，琥珀酸和芳香的酯类物质。

● A黑根霉 产生反丁烯二酸和果胶酶。

● B米根霉 酒药和酒曲中常见到。该菌有淀粉糖化，蔗糖转化等性能。能产生乳酸，反丁烯二酸。

● C 华根霉 产生乙醇，芳香酯类等。它是酿酒所必需的主要霉菌，也是酸性蛋白酶和腐乳生产中的主要菌种。

发酵工程中常用的微生物● 3 曲霉属

● A 黑曲霉 具有多种活性强大的酶系，可以生产酸性蛋白酶，淀粉酶，果胶酶，葡萄糖氧化酶，还能产生多种有机酸，如抗坏血酸，枸橼酸葡萄糖酸和没食子酸。

● B 米曲霉 含有多种酶类，具有较强的蛋白分解能力，又有糖化能力，很早用于酱油和酱类生产。是蛋白酶和淀粉酶的生产菌。

● 4 红曲属 红曲能产生淀粉酶，蛋白酶，枸橼酸，琥珀酸，乙醇，麦角甾醇，该菌株可以生产红曲红素和红曲黄素，最适PH35-50。用紫红曲霉支撑的中药红曲，具有消食活血，健脾胃的功效。

发酵工程中常用的微生物● 酵母是单细胞真核微生物，主要分布于含糖质较多的偏酸性环境中。酵母菌落多呈乳白色，常用

有酵母属和假丝酵母属。

● 1酵母属 常用的是啤酒酵母。其菌体的维生素，蛋白质含量高。也可以用来提取核酸，麦固醇，谷胱甘肽，细胞色素C，凝血素，辅酶A和ATP。

● 2 假丝酵母属 常见的有产朊假丝酵母，解脂假丝酵母，热带假丝酵母等。

● 产朊假丝酵母其蛋白质和维生素的含量比啤酒酵母高。

● 解脂假丝酵母，不发酵任何糖，能分解脂肪。

● 热带假丝酵母，氧化烃类的能力很强，以石油为原料生产单细胞蛋白的重要菌种。

● 3 红酵母属

● 有较好的产生脂肪的能力，有的中具有对烃类的弱氧化作用，并能合成β-胡萝卜素。

发酵培养基的组成

● 1 碳源 氮源

● 2 无机盐和微量元素

● 3 生长因子 水

● 4 代谢产物的前体，诱导物和促进剂。

● 营养成分的适当配比，PH值的调控（缓冲剂和不溶性的碳酸盐），渗透压和培养基的氧化还原电位。

影响发酵的主要因素

●1 温度 PH 溶氧 泡沫

中药发酵的目的● 一 充分释放中药的有效成分

● 1 植物细胞壁由纤维素，半纤维素，果胶质，木质素等构成致密结构。用纤维素酶和果胶酶，可以破坏细胞壁的致密结构，释放有效成分。

● 二 为天然药物的生产提供了新的有效途径--结构修饰与定向合成

● 1 把生源关系相近或结构类似的化合物转化为特定的天然化合物；把资源丰富，活性较低的次生代谢生物转化为人类需要的稀有，昂贵的天然药物。如朱大元，余佰阳等发现多种微生物能定向地把喜树碱转化成10-羟基喜树碱。大连轻工学院的金教授利用糖苷水解酶，将人参皂苷Rb1等转化成含量只有十万分之几的人参皂苷Rh2和Rg3。

● 2 为天然药物结构修饰与设计提供了新的工具-获得新的高活性物质

● 利用化学法进行结构修饰获得高活性新化合物，费时，费力，且存在得率低，反应转一性差，副产物多等缺点。生物转化就没有上诉缺点。

中药发酵的目的● 三 结合药物筛选，为新药开发提供了研究手段

● 把中药的生物转化与高效快速药物筛选手段结合，寻找到新的高活性或低毒性的天然活性先导化合物。

● 四 提高天然活性成分的生物利用度。

● 较高纯度的天然活性成分往往溶解度差或体内吸收不好，造成天然活性成分常常在体内外药效学活性差异较大，而生物转化可以在解决此类问题的过程中发挥更大作用。

● 比如余佰阳利用微生物转化手段在青蒿素及其衍生物蒿甲醚，双轻青蒿素结构中引入羟基，增加了水溶性，而其抗疟作用活性中心过氧桥没有发生任何改变。

● 5 生物转化是除去复方中药制剂中大分子杂质的有效 *** 。比如利用水解蛋白酶去除蛋白质杂质，使出糖得出率大大提高，反之可以利用合适的酶去除糖类杂质。

发酵技术与中药炮制● 中药常用的发酵方式有二种:

● 1 直接用药材进行发酵：淡豆豉 百药煎 豆黄等。

● 2 用药材和面粉混合发酵：六神曲 建神曲 半夏曲 沉香曲等。

● 目的：增效，减毒，产生新的活性成分。

● 中药发酵研究中的难点与关键问题

● 1 中药自身体系的模糊性及中药成分的复杂性。

● 2 发酵理论的发展与完善

● 3 中药发酵机制的不明确性：中药化学成分复杂，作用机制不明确，中药的有效成分，一些非有效成分及特殊基质环境与微生物的相互作用尚待研究。

● 4 微生物生长特性的多样性。

中药的生物转化的主要类型

●一 生物碱的微生物转化 喜树碱变成10-羟基喜树碱。

●二 萜类化合物的微生物转化

●三 甾体化合物的微生物转化

●四 黄酮类化化合物的微生物转化

发酵技术在中药生产中的应用● 中药的液体深层发酵

● 一 虫草菌丝体的液体深层发酵生产

● 二 灵芝菌丝体的液体深层发酵生产

● 三 中药红曲的液体深层发酵生山

● 中药的固体发酵生产

● 槐栓菌的固体发酵生产

● 红曲的固体发酵生产

● 中药的有效成分发酵

● 1993年，美国人从红豆杉的树皮中分离到一种真菌，能直接生产紫杉醇。

● 曾金凤等分离获得了能够产生人参皂苷的一个青霉菌株，并以发酵的方式获得了人参皂苷。

微生物发酵炮制何首乌● 何首乌抗衰老，调节机体免疫力，降血脂，抗动脉粥样硬化，促进肾上腺皮质功能，其

主要成分为二苯乙烯苷类和蒽醌类化合物，后者被认为是何首乌致泻和肝毒性的主要成分。

● 杜晨辉等用米根霉发酵何首乌，把大黄素转化为大黄素-6-0-β-D-吡喃葡萄糖苷，从而降低了何首乌的泻下作用。在发酵过程中，将蒽醌类成分降解或生产毒性较低的化合物，符合：增效减毒的中药炮制目的。

中药刺五加的发酵炮制● 刺五加，扶正固本，补肾健脾，益智安神。

● 陈丽艳等用猴头菇炮制刺五加，实现了苷类成分的体外转化，有利于人体吸收；发酵后多糖含量大幅提高，增加了药效；同等剂量下，发酵物多糖的抗疲劳指标显著增强。

● 白玉海等用侧耳菌发酵刺五加，其发酵后的提取液能提高小鼠耐缺氧，抗疲劳，抗高温和抗低温的能力；同等剂量发酵后的刺五加提取液其抗应激作用增强。因此经侧耳菌发酵后可使有效成分生物利用度提高，药效增强。

微生物发酵炮制红花

● 红花作为一味活血通络，祛瘀止痛之良药，具有降血脂和抗血栓等作用，且具有较强的抗氧化作用。红花中抗氧化的有效成分是具有酚羟基的黄酮类化合物，如红花**素，红花素和槲皮素等。

● 冯志华等研究地衣芽孢杆菌C2-13发酵炮制对红花抗氧化活性的影响。发现红花经C2-13发酵炮制其抗氧化功能显著提高。HPLC分析还观察到红花中一些成分发生了改变。

五倍子的发酵炮制

● 五倍子含有鞣质，没食子酸等，有收敛止泻，止血的作用。收敛止泻作用主要是它含的鞣酸与细胞中的蛋白质结合成不溶于水的的沉淀物，从而抑制了细胞分泌，促进水液的再吸收而发挥收敛作用。但鞣酸在肠道内会遇到食物中的蛋白，并与之结合，因而降低了它的作用。

● 王和英根据酶学的有关理论，用根霉菌发酵五倍子，增强了五倍子的收敛作用。

黄芩的生物炮制

● 陈丽艳等研究发现，黄芩经黑曲霉发酵后，黄酮类成分发生变化，其黄芩苷的含量减少，而黄芩素和汉黄芩的含量分别是黄芩材料的273,577倍，提高了生物利用度和药理活性。

雷公藤甲素的生物转化● 雷公藤应用于治疗类风湿关节炎，肾小球肾炎，红斑狼疮等，但雷公藤因为肾毒性大，

应用受到限制。因此，生物转化，以期得到高效低毒的衍生产物。

● 1 用短刺小克银汉霉对雷公藤甲素（1-6）进行生物转化，得到7个产物，5-羟基雷公藤甲素（1-8），16-羟基雷公藤甲素（1-12）等。

● 2 雷公藤内酯酮的生物转化

● NING等利用黑曲霉对雷公藤内酯酮进行了转化，获得了四个产物：17-羟基雷公藤内酯酮（1-15），16-羟基雷公藤内酯（1-16）等。

蟾毒配基类● 蟾酥主要成分为蟾毒精（1-23），蟾毒灵(1-24)及脂蟾毒配基含量更高。主要作用:抗休

克，抗病毒，抗肿瘤活性。

● 1 果德安教授对蟾酥的3种成分进行了微生物转化，得到了进40个转化产物，其中23个为新化合物。

● 筛选了20余株真菌及细菌对华蟾毒精进行了转化，最后发现选择链格孢对蟾毒精进行转化，底物转化效率高，产物也较多。

● 2 应用细胞毛霉对脂蟾毒配基进行生物转化，获得了7个转化产物，11β-羟基-脂蟾毒配基（1-44)等。

大黄蒽醌类的生物转化

● 大黄富含大黄素，大黄酸，大黄酚，大黄甲醚，芦荟大黄素等蒽醌类化合物，是重要的致泻和抗菌活性成分。

● 1 张薇等利用微生物转化对大黄中的游离蒽醌类化合物进行结构修饰。筛选了21种微生物对大黄酚（1-54），大黄素甲醚（1-55),大黄素（1-56）进行了转化研究，最后确认：刺囊毛霉对大黄酚，大黄素甲醚，大黄素具有转化作用。

● 刺囊毛霉使大黄酚，大黄素甲醚糖苷化，对大黄素的转化是形成甲羟基转化物，β-羟基大黄素。

麻黄碱的生物转化● 麻黄碱又叫麻黄素，其差向异构体L-麻黄碱和d-伪麻黄碱是著名中药麻黄的主要活性成分。麻黄

碱属拟肾上腺激动药物，用于支气管哮喘，咳嗽，过敏，低血压等，还具有松弛平滑肌，收缩血管，加速心率，升高血压及中枢神经兴奋作用。伪麻黄碱为拟交感神经药，对收缩上呼吸道粘膜血管作用与麻黄碱相当，升压作用只有L-麻黄碱一半，对心血管和中枢神经系统兴奋作用明显弱于麻黄碱，但其加快心率，升高血压，中枢兴奋等不良反应较轻，且具有显著的利尿作用。临床上含麻黄碱与伪麻黄碱治疗感冒的复方中药很多：白加黑，新康泰克，银德菲，诺泰感冒片，治疗咳嗽的中成药喘宁胶囊，小儿止咳糖浆。

● 二 常规生产方式：

● 1 植物提取法。2 直接化学合成法，成本较高。印度，美国，澳大利亚，捷克等国家生产的麻黄碱大都是利用化学 *** 合成的。3 半生物合成法 :采用酵母细胞生物催化法将丙酮酸与苯甲醛缩合形成L-苯基乙酰甲醇，然后再经甲胺还原胺化即得L-麻黄碱。4 微生物直接转化法：董世建等筛选得到可专一性转化前体物质1-苯基-2-甲氨基丙酮生成d-伪麻黄碱的菌株。

延胡索素的生化转化

● 延胡索素为**科植物延胡索块茎的化学成分,含有20多种生物碱，主要有延胡索甲素，延胡索乙素，延胡索丙素等，总称延胡索素。能和血散瘀，行气止痛，具有镇痛，镇静，安定及催眠作用。

● 其中延胡索乙素有优良的镇痛，镇静，催眠药物，低毒，安全，不成瘾。

● 中国药科大学余佰阳用链霉菌等10株菌进行筛选，发现灰色链霉菌可以转化延胡索总碱，将延胡乙素（L-THP)转化为左旋紫堇达明（L-CDL),后者的药理作用明显强于前者。

紫杉醇的微生物及酶法合成

● 紫杉醇的生物合成途径目前已经基本明了，其生物合成途径中多种酶的基因已经成功克隆，因此随着生物技术的不断发展，通过微生物及酶法实现大规模生产紫杉醇及其类似物终将实现。

紫衫醇是昂贵的抗癌中药，多烯紫杉醇抗癌活性稍高于紫衫醇，并较易溶于水。

● 1 从青蒿中提取 2 青蒿的化学全合成，产率025%。3 青蒿的半合成 把青蒿酸通过八步化学反应，合成青蒿素。

● 4 青蒿的生物合成

● A 通过添加生物合成的前提来增加青蒿的产量。

● B通过对控制青蒿素合成的关键酶进行调控，或者加入某些酶的激活剂来提高酶的效率。

● C 利用分子生物学的手段将酶的基因克隆出来，在转移到微生物中进行表达，达到通过基因工程菌发酵产生青蒿素。5 通过植物组织培养 *** 生产青蒿素。

● 青蒿素及其衍生物的生物转化

● LEE等利用珊瑚色诺卡菌和产黄青霉菌转化青蒿素，前者获得去氧青蒿素，后者得到去氧青蒿素和3α-羟去氧青蒿素。

● 陈有根等利用微生物灰色链霉菌转化青蒿素得到一个新化合物9α-羟基青蒿素，该产品具有抗恶性疟原虫活性。

● 。。。。。。

皂苷类的生物转化● 人参皂苷是人参的主要成分，人参皂苷均属于三萜皂苷，可分为三类 :二醇型，三醇型，齐墩果酸

型。人们把含量好的皂苷成分转化成稀有皂苷，人参稀有皂苷包括Rh2,Rh1,Rh3,Rg1,Rg3,Rg5，只存在于红参和野山参中。其中Rh2,Rh1,Rh3具有高抗癌作用，Rg3具有软化血管和抗癌的作用。稀有人参皂苷在红参及野山参中的含量只有十万分之几。

● 1 金教授发现人参皂苷糖苷酶只有在恶劣条件下才才产生，于是用人参皂苷糖苷酶，把栽培参中含量较高的Rb,Re,Rd,Rg1等生产Rh2等人参稀有皂苷。现在大连生生绿谷工程公司投产。

● 2 人参皂苷Rg1 是人参的益智的主要成分，预防老年痴呆；强化心肌细胞保护和心脏功能；抗疲劳作用；对皮肤衰老也有一定作用。但人参皂苷Rg1在人参中含量大约只有02%，而人参皂苷Re在人参中含量很高，且和人参皂苷Rg1的皂苷元相同，金教授利用微生物产生的皂苷-ɑ-属李糖苷酶，去掉了人参皂苷Re的C6位末端的一个α-鼠李糖苷酶，大量制备人参皂苷Rg1

甘草皂苷的生物转化

● 甘草皂苷是甘草中主要的生理活性成分，甘草皂苷失去2分子糖基得到甘草皂苷元，某些生理活性要强于甘草皂苷。

● 吴少杰等用生物转化的 *** ，分别利用菌种为米曲霉39和黑曲霉UV-48酶水解法及液体发酵转化法进行转化，将甘草皂苷转化为甘草皂苷元。

黄酮类的生物转化

● 1 大豆异黄酮是大豆中含有的活性较高的生理活性物质。

● 大豆异黄酮共有12种异构体，分为游离型的苷元和结合型的糖二类。天然苷类的分子结构并不是活性更佳的状态，糖苷需要在大豆异黄酮糖苷水解酶的作用下转化，才能被吸收。因此大豆异黄酮糖苷水解酶对开发富含大豆异黄酮苷元的保健食品意义重大。

● 谢明杰从酒曲中分离出一株产大豆异黄酮糖苷水解酶活性较高的菌株。

黄酮类的生物转化

● 2 异槲皮苷是植物界分布较广的黄酮类物质，是芦丁的衍生物，结构上只比芦丁少一个鼠李糖。异槲皮苷由于具有抗氧化作用，其药理活性比芦丁还要高。

● 芦丁在自然界含量丰富，而异槲皮苷在自然界含量极低，只有万分之一或十几万之一。

● 王侃等在自然界中筛选出一种微生物菌株，该菌能生产水解芦丁上鼠李糖苷健的酶。

红景天苷的生物转化

● 红景天不但有抗缺氧，抗寒冷，抗疲劳，抗微波辐射等明显功能，还具备增强注意力，提高工作效率，延缓机体衰老，防治老年疾病等功效。

● 金教授，以酪醇和葡萄糖为底物，采用分离的菌株发酵获得的粗酶液为转化酶，最终合成红景天苷。

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胰蛋白酶主要作用于精氨酸或赖氨酸羧基端的肽键,一般蛋白质中都含有精氨酸和赖氨酸，所以基本上细胞间质的蛋白都会被水解成短肽。分离组织细胞时用胰蛋白酶是因为胰蛋白酶的最适pH值在78～85左右，最适温度为37℃，接近组织细胞的适宜ph值和温度，在消化胞间连接的同时不会对细胞造成过大的损坏，但是胰蛋白酶如果消化过度，也会对细胞表面造成损害，所以尽量减少胰蛋白酶接触细胞的时间，对接下来的细胞培养会有好处。

链酶蛋白酶通过切断胃粘液的主要成分粘蛋白的肽键，溶解去除胃粘液。链霉蛋白酶在pH值为70～100的范围内具有降低明胶和粘蛋白粘度的作用，与其他蛋白分解酶相比，降低胃粘液中粘蛋白的作用最强。

的胃内窥镜检查结果显示，胃粘膜表面附着的粘液减少量以及胃粘膜影像的清晰度均与链霉蛋白酶的用量（0，5000，20000单位/只）呈正相关性。当用量为20000单位/只时，在全胃范围内均未见粘液附着，胃粘膜影像清晰，易于识别粘膜表面的细微状况。

扩展资料：

链霉蛋白酶通常从链球菌（Streptomyces griseus）中分离到的一种丝氨酸酶和酸性蛋白酶，自消化可消除DNA酶和RNA酶的污染，经自消化的链酶蛋白酶的配制 *** 如下：

把该酶的粉末溶解于10mmol/l TrisHCl(pH75)、10mmol/l NaCl中，配成20mg/ml浓度，于37℃温育1h。经消化的链霉蛋白酶分装成小份放在密封试管中，保存-20℃。

-链酶蛋白酶

酶制剂工业是知识密集的高科技产业,是生物工程的经济实体据台湾食品工业发展研究所统计,全世界酶制剂市场以年平均11 %的速度逐年增加从1995 年的12 5 亿美元增加到1999 年的19 2 亿美元,预计到2002 年市场规模将达到25 亿美元就酶在各领域的应用来说,食品、饲料工业用量更大,占销售总额的45 % ,洗涤剂占32 % ,纺织工业占11 % ,造纸工业占7 % ,化学工业占4 %权威部门预测1997 年至2002 年,5 年中酶制剂市场的发展趋势,食品用酶将由7 25 亿美元增至11 76 亿美元,年增长率11 4 %;洗涤剂用酶将由4 89 亿美元增到8 48 亿美元,年增长率13 3 %;纺织用酶将由1 65 亿美元增到2 58 亿美元,增长率10 3 %;造纸工业用酶将由1 亿美元增加到1 92 亿美元,年增长率为更高,达到16 2 %;化学工业将由0 61 亿美元增加到0 96 亿美元, 年增长率10 5 %与1985 年时,食品工业用酶占酶制剂市场62 % ,洗涤剂用酶占33 % ,制革纺织工业用酶占5 %相比,其明显的变化是,非食品工业用酶领域在迅速扩大,反映了人们对环保意识的增强

在全世界上百个有名的酶制剂企业中, 丹麦NOVO 公司牢牢把持着龙头地位,占有50 %以上市场份额,杰能科则其次,占25 %左右市场份额,其它各国酶制剂生产企业分享余下的25 %市场份额

工业上使用的酶制剂基本上分为二类:一类是水解酶类,包括淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶、果胶酶、乳糖酶等,占有市场销售额的75 %以上目前约有60 %以上的酶制剂已用基因改良菌株生产,NOVO 公司使用的菌种有80 %是基因重组菌株第二类是非水解酶,占市场销售额10 %左右,并有逐年增大的倾向,主要是分析试剂用酶和医药工业用酶

食品工业中,用于淀粉加工的酶所占比例仍是更大,为15 %;其次是乳制品工业,占14 %酶在食品、纺织、制革工业等传统的应用虽然已相当广泛,技术上也已很成熟,但是仍在不断发展以下就近年来对酶的生产安全与在工业应用方面的新发展作一简单介绍:

1 酶制剂生产的安全卫生管理

我国加入WTO 在即,对于酶制剂生产的安全卫生管理不可不加注意食品用酶制剂国外是作为食品添加剂的,对其安全卫生规定很严酶本身虽是生物产品,比化学制品安全,但酶制剂并非单纯制品,常含有培养基残留物、无机盐、防腐剂、稀释剂等在生产过程中还可能受到沙门氏菌、金黄葡萄球菌、大肠杆菌之污染此外还可能会含生物毒素,尤其是黄曲霉毒素,即使是黑曲霉,有些菌种也可能产生黄曲霉毒素黄曲霉毒素或由于菌种本身产生或由于原料(霉变粮食原料) 所带入此外培养基中都要使用无机盐,难免混入汞、铜、铅、砷等有毒重金属为保证产品绝对安全,对原料、菌种、后处理等道道工序都要严格把关生产场地要符合GMP(Good Manufactur2ing Practice 即良好的生产规程) 要求对酶制剂产品的安全性要求,联合国粮农组织(FAO) 和世界卫生组织(WHO) 食品添加剂专家委员会(Joint FAO/ WHO Expert Committee on Foodadditives , J ECFA) 早在1978 年WHO 第21 届大会提出了对酶制剂来源安全性的评估标准:

(1) 来自动植物可食部位及传统上作为食品成份,或传统上用于食品的菌种所生产的酶,如符合适当的化学与微生物学要求,即可视为食品,而不必进行毒性试验

(2) 由非致病的一般食品污染微生物所产的酶要求作短期毒性试验

(3) 由非常见微生物所产之酶要作广泛的毒性试验,包括老鼠的长期喂养试验

这一标准为各国酶的生产提供了安全性评估的依据生产菌种必须是非致病性的,不产生毒素、抗生素和激素等生理活性物质,菌种需经各种安全性试验证明无害才准使用于生产对于毒素之测定,除化学分析外,还要做生物分析英国对添加剂的安全性是由化学毒性委员会

(简写COT) 进行评估的,并向 *** 专家咨议委员会FACE(食品添加剂和污染委员会) 提出建议COT最关心的是菌种毒性问题,建议微生物酶至少做90天的老鼠喂养试验, 并以高标准进行生物分析COT 认为菌种改良是必要的,但每次改良后应作生物检测美国对酶制剂的管理制度有二种: 一是符合GRAS( General recognized as safe) 物质;二是符合食品添加剂要求被认为GRAS 物质的酶,在生产时只要符合GMP 就可以而认为食品添加剂的酶,在上市前须经批准,并在联邦管理法典(CFR , TheCode of Federal Regulation) 上登记申请GRAS 要通过二大评估,即技术安全性和产品安全性试验结果的接受性评估GRAS 的认可除FDA 有权进行外,任何对食品成份安全性具有评估资格的专家也可独立进行评估在美国用以生产食品酶的动物性原料,必须符合肉类检验的各项要求,并执行GMP 生产,而植物原料或微生物培养基成份在正常使用条件下,进入食品的残留量,不得有碍健康所用设备、稀释剂、助剂等都应是适用于食品的物质须严格控制生产 *** 及培养条件,使生产菌不致成为毒素与有碍健康之来源

此外,近年来世界食品市场推行KOSHER 食品认证制度,即符合犹太教规要求的食品制度有了KOSHER 证书,才可进入世界犹太组织的市场在美国不仅是犹太人,连 *** 、素食者、对某些食物过敏的人,大多数也购买KOSHER 食品按规定KOSHER 食品中不得含有猪、兔、马、驼、虾、贝类、有翼昆虫和爬虫类的成份加工KOSHER 食品的酶制剂同样要符合KOSHER 食品的要求故国外许多食品酶制剂都有符合KOSHER 食品的标记要将我国酶制剂向海外开拓,对此不可不加以注意符合KOSHER 食品要求由专门权威机构审批,比FDA 还严

2 酶在工业中的新用途

2 1 功能性低聚糖的制造

近20 年来,以双歧杆菌、乳酸菌为主的益生菌和以低聚果糖、异麦芽糖、低聚半乳糖为首的益生原作为新一代保健食品在世界各国广泛流行通过酶法转化的各种功能性低聚糖年销售量已超过10 万吨功能性低聚糖是指那些人体不消化或难消化吸收的低聚糖,摄取后直入大肠,选择性地被人体自身的有益菌(双歧杆菌等) 所优先利用使体内双歧杆菌成倍、上百倍地增殖而促进宿主的健康,故也称为双歧因子这些低聚糖也不被龋齿病源突变链球菌所利用,食之不会引起蛀牙每天摄取3～10 g 功能性低聚糖,可改善胃肠功能,防止便泌和轻度腹泻,减少肠内毒素生成和吸收,提高机体抗病免疫功能功能性低聚糖正在成为21 世纪流行的健康糖源

(1) 异麦芽低聚糖:是难消化低聚糖,不被唾液、胰液所分解,但在小肠可部分被分解和吸收热值约为蔗糖和麦芽糖的70 %～80 %对肠道直接 *** 性较小小鼠急性毒性试验LD50 为44g/ kg 以上,安全性不逊于蔗糖和麦芽糖人体更大无作用量1 5 g/ kg (摄取后24 小时不发生腹泻之上 *** ) ,而其它难消化低聚糖或糖醇的更大无作用量只有0 1～0 4 g/ kg摄取异麦芽糖16g ,一周后肠道中双歧杆菌、乳酸菌等有益菌明显增加,而拟杆菌、梭状杆菌等有害菌受到抑制,便秘改善,粪便pH 下降,有机酸增加,腐败物减少小鼠试验表明,摄取异麦芽糖后免疫力增强,血脂改善异麦芽糖在高温、微酸性和酸性环境下稳定,可以添加于各种食品和饮料中

异麦芽低聚糖是淀粉经α- 淀粉酶液化,β- 淀粉酶糖化和α- 葡萄糖苷酶转苷反应而生成的包括含α- 1 ,6 键的异麦芽糖,潘糖,异麦芽三糖等分枝低聚糖的糖浆市场上的异麦芽糖分含量50 %与90 %两种,后者是将含量50 %的异麦芽糖用离子交换法或酵母发酵法去除葡萄糖而成粉状糖是糖浆经喷雾干燥而成

生产异麦芽糖的α- 葡萄糖苷酶是黑曲霉生产糖化酶之副产品,将糖化酶发酵液经离子交换吸附去除所含α- 葡萄糖苷酶经洗脱浓缩而成虽然发表过不少培养黑曲霉生产α- 葡萄糖苷酶的研究的报道,但未见用于商品生产用α- 葡萄糖苷酶转化麦芽糖生产异麦芽低聚糖,其生成量一般仅50 %左右,另外还含有20 %～40 %的麦芽糖与葡萄糖为了提高异麦芽低聚糖产量,曾有不少研究报导,例如使用臭曲霉α- 葡萄糖苷酶,产品中潘糖产量可达30 %葡萄糖量可降至20 %高崎发现脂肪嗜热芽孢杆菌所产普鲁兰酶在高浓度麦芽三糖存在下有转苷作用将其结构基因导入枯草杆菌NA - 1 ,生产的新普鲁兰酶,与枯草杆菌糖化型α- 淀粉酶(可产生麦芽三糖) 一起作用于淀粉,异麦芽低聚糖的产率可达60 % ,而葡萄糖含量由40 %降至20 %为了提高黑曲霉α- 葡萄糖苷酶的活力,东京大学生物工程系将α- 葡萄糖苷酶基因AGLA 导入黑曲霉GN - 3 ,得到转化子GIZ 155 - A3 - 4 ,产酶能力提高了11 倍

目前我国生产异麦芽糖的企业多达50～60 家,生产能力约5 万吨以上,α- 葡萄糖苷酶的用量以0 1 %计,需50 吨,消耗外汇甚巨(以每吨75 万元计,就需3750 万元人民币) 有必要立足自给

(2) 海藻糖:是二分子葡萄糖以α,α- 1 1 键连结而成的非还原性低聚糖广泛存在于动植物和微生物(如菌覃、海藻、虾、啤酒酵母、面包酵母) 中,是昆虫主要血糖,作为飞翔时之能源来利用海藻糖能保护某些动植物适应干燥和冰冻的环境海藻糖是一种很好的糖源,因非还原性,故耐酸耐热性好,不易同蛋白质、氨基酸发生反应对淀粉老化,蛋白质变性,脂肪氧化有较强抑 *** 用此外还可消除某些食物之苦涩味、肉类之腥臭海藻糖不被龋齿突变链球菌利用,食之不会引起蛀牙活性干酵母的活存率全赖酵母细胞中海藻糖含量所决定过去海藻糖系从酵母中提取(更大含量也只有20 %) ,成本甚高,每公斤高达2～3 万日元现在可以用酶或发酵法生产,成本大大下降久保田等从节杆菌、小球菌、黄杆菌、硫化叶菌等土壤细菌中发现一组海藻糖生成酶(海藻糖合成酶 MTSASE 与麦芽低聚糖海藻糖水解酶MTHASE) ,当将其同异淀粉酶、环糊精生成酶、α- 淀粉酶、糖化酶一起作用于液化淀粉时,可得到85 %收率的海藻糖

(3) 帕拉金糖( Palatinose) 学名为异麦芽酮糖( Isomaltotulose) :以蔗糖为原料,经产朊杆菌或普利茅斯沙雷氏菌的α- 葡萄糖基转移酶(又称蔗糖变换酶Sucrose multase) 的作用,蔗糖分子的葡萄糖和果糖由α- 1 ,2 键结合转变为α- 1 ,6 键结合而成由于结构的改变,其甜度减少到蔗糖之42 % ,吸湿性较低,对酸的稳定性增加,耐热性略为降低,生物学、生理学特性发生改变,不能为多数细菌、真菌所利用食后不被口腔、胃中的酶所分解,直到小肠才可被酶水解成为葡萄糖和果糖而进入代谢帕拉金糖不为口腔龋齿突变链球菌所利用,食之不易发生蛀牙,食后血糖也不会迅速升高,故可为糖尿病人使用

帕拉金糖在低水份和低pH 下便会失水而缩合成为2～4 个分子的低聚帕拉金糖,甜度为蔗糖之30 % ,不为肠道消化酶所消化,食后可直达大肠而为双歧杆菌选择性利用,起到双歧因子的保健作用将帕拉金糖在高温高压下,用雷尼尔镍为催化剂氧化便生成帕拉金糖醇这种糖醇甜度为蔗糖的45～60 % ,热值为蔗糖的二分之一食后不易消化吸收,不会引起血糖和胰岛素升高,不会引起蛀牙,适合糖尿病人、老人、肥胖者作甜味剂因其物理性质酷似蔗糖,可用其 *** 低热值糖果,是国际上流行的新一代甜味剂上述三种糖在欧美、日本等已经大量生产,并被广泛利用;而在国内虽已研究成功,但在生产和应用上尚存在不少阻力

(4) 低聚果糖:是以蔗糖为原料经黑曲霉β2果糖基转移酶的作用,将蔗糖分子的D2果糖以β22 ,1 链连接123 个果糖分子而成的蔗果三糖、蔗果四糖以及蔗果五糖与蔗糖、葡萄糖以及果糖的混合物,甜度为蔗糖的60 %用离子交换树脂将其中葡萄糖与果糖除去后,可得到含低聚果糖95 %以上的产品,甜度为蔗糖的30 %低聚果糖的主要成份蔗果三糖与蔗果四糖在人体中完全不被唾液、消化道、肝脏、肾脏中的α2葡萄糖苷酶水解,本身是一种膳食纤维,食后可直达大肠,为大肠中的有益细菌优先利用食低聚果糖不会引起血糖、胰岛素水平的升高,热值为1 5kCal/ g ,通过双歧杆菌的增殖,肠道得以净化,肌体免疫力增强,营养改善,血脂降低以年龄50～90 岁老人进行试验,日食低聚果糖8g ,8 天后肠道双歧杆菌可由5 %增加到25 %便秘者食用低聚果糖每天5～6g ,4 天后80 %便秘者症状改善,粪便变为柔软,色泽转黄,臭味减少,肠道腐败得到控制

低聚果糖也存在于菊芋、菊苣、芦笋等植物,西欧都用菊粉做原料,用菊粉酶局部水解而成日本 *** 将低聚果糖批准为特定保健食品;西欧、芬兰、新加坡、台湾等地将低聚果糖作为功能性食品配料,广泛使用在各种食品我国大陆低聚果糖的年生产能力为15000 吨,广东江门量子高科10000 吨,云南天元3000 吨,张家港梁丰1000 吨,广西大学奥立高500 吨此外五粮液酿酒公司、上海中科生物医学高科技开发有限公司也在销售

(5) 低聚木糖的特点是对酸、热稳定性强,故可用于果汁等酸性饮料,因其不被多数肠道细菌利用,只有双歧杆菌等少数细菌能利用,因此是一种强力双歧因子,每天摄取0 7g 即可见效这种糖是以玉米芯为原料,提取其木聚糖后,用曲霉木聚糖酶水解而得由日本三得利公司首先生产,我国山东龙力公司在中国农大的支持下开发成功山东食品发酵研究院亦已宣告研制成功此外,其它功能性低聚糖如低聚半乳糖,低聚甘露糖等我国也已开发成功

2 2 酶用于功能性多肽的生产

近年发现蛋白酶水解蛋白质生成的肽类,其吸收性比蛋白质或由蛋白质的组成的氨基酸为好,因此可作为输液、运动员食品、保健食品等在蛋白质水解物中,有些肽具有生理活性功能,如酪蛋白经胰酶或碱性蛋白酶水解可生成酪蛋白磷酸肽(CPP) ,具有促进Ca 、Fe 吸收的功能由鱼肉、大豆、酪蛋白经酶水解得到的水解物中含有一种氨基酸,序列是Ala - Val - Pro - Tyr - Pro - Gln - Arg 的七肽,是一种血管紧张素转化酶抑制剂(ACEI , An2giotensin Converting Enzyme Inhibitor) 它可同血管紧张素相结合影响其活性的表达,从而防止血压升高,是较理想的降压保健食品由不同蛋白质原料,不同的蛋白酶水解得到不同结构的肽类中,有些肽还具有降血脂,促进酒精代谢、抗疲劳、抗过敏的生理功能常食豆酱、豆豉、纳豆、乳腐等酿造食品有益健康,原因也在此胨是细菌培养基原料,因发现其有生理功能,竟

然也有人将它装入胶囊,当保健品销售,获利甚丰

2 3 酶用于油脂工业

酶在油脂工业上的应用还处于萌芽阶段(1) 纤维素酶、半纤维素酶用于榨油工业:油料用溶剂抽提油后,残渣中残留溶剂很难完全去除,影响饲料应用,为此日本开发了采用纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶分解植物组织,来提取油脂 *** 是将油橄榄、菜籽等先经破碎或热处理,然后加半纤维素酶反应数小时,离心分离油脂和渣粕这种工艺已用在橄榄油、桔油提取上,菜籽油已进入中试阶段在动物油脂生产上,利用蛋白酶处理,使蛋白质同油脂分离,因可避免高温处理,油脂的质量也就更好为了去除油脂残余卵磷脂,使用磷酸酯酶去除油中水溶性卵磷脂

(2) 制造脂肪酸

脂肪酶对底物有位置专一性和非专一性之分,此外对底物脂肪酸链长、不饱和度也有选择性,用对位置无专一性脂肪酶水解猪油生产脂肪酸,作为制造肥皂的原料用对不饱和脂肪酸酯无作用的脂肪酶,水解鱼油时,因对高度不饱和脂肪酸DHA 的甘油三酯难水解而保留下来,用此法来制造DHA 等ω3 脂肪酸

(3) 酯交换

利用脂肪酶之酯交换作用,改变油脂脂肪酸组成可改变油脂性质,例如用棕榈油改性成为可可脂

2 4 转谷酰胺酶( TGASE) 用于肉类加工转谷酰胺酶可催化蛋白质分子中谷氨酸残基上γ2酰胺基和各种伯胺间的转酰基反应,当蛋白质中赖氨酸残基的ε2氨基作为酰基受体时,可在分子间形成ε2(γ2Gln) Lys 共价键而交联,从而可增加蛋白质之凝胶强度,改善蛋白质结构和功能性质,利用此作用,可将低值碎肉重组,改善鱼、肉制品外观和口感,减少损耗, 从而提高经济价值还可将Met Lys 等必须氨基酸导入缺乏此氨基酸的蛋白质而改善营养价值此酶也可用于毛织物加工,用于酶的固定化或将不同分子进行联结,将抗体与药剂进行联结等生产菌种为茂原链轮丝菌( S t reptoverticill ummobaracens) ,日本已商业化生产,我国无锡轻工业大学也已研究成功,转入试生产阶段

2 5 酶在果蔬加工上的新用途

(1) 原果胶酶用于果胶提取:

果实中的果胶在未成熟前是以不溶性的原果胶形式存在的,在水果成熟过程中逐渐转变成可溶性之果胶原果胶也可在酸、热作用下转变为可溶性由枯草杆菌、黑曲霉、酵母、担子菌所生产的原果胶酶已被开发用于桔皮、苹果、葡萄皮、胡萝卜中果胶的提取用酶法提取果胶与酸热法相比工艺简单,无污染,成本低,产品质量除含糖量稍高外,无甚区别

(2) 粥化酶(Macerating enzymes) 之用于提高果

汁得率:

粥化酶是果胶酶、半纤维素酶(包括木聚糖酶、 *** 聚糖酶、甘露聚糖酶) 、纤维素酶之混合物,作用于溃碎果实,对促进过滤,提高果汁收率的效果比单一果胶酶为好已是果汁加工主要的酶

(3) 真空或加压渗酶法处理完整果蔬:

利用加压或真空浸渍果蔬,使果胶酶渗入细胞间隙或细胞壁中而起作用此法已用于完整桔子的软化,桔皮容易剥除还用于桃肉硬化处理,将果胶甲基酯酶与 Ca2 + 渗入桃肉,可使罐头糖水桃子硬度提高4 倍(因脱甲酯之果胶可同Ca2 + 结合而增强硬度) 腌制蔬菜用此法处理可防止软化而保持脆性此法也用于桔皮之柚苷酶脱苦处理, 脱苦率达81 %

(4) 柒酶用于去除酚类化物

澄清果汁经超滤过滤,浓缩后仍发生白色混浊,此乃由于果汁中酚类化合物所引起,为此在过滤前可用柒酶处理,使之氧化聚合成不溶性高分子而过滤去除之

(5) 果胶酶用于洗清滤膜果胶污染物

(6) β2葡聚糖酶用于去除葡萄汁中由感染Cot rytis cinerea 而产生的β- 葡聚糖,Vinozyme促使不溶物沉降

2 6 酶在纺织工业上的应用

棉布用淀粉酶退浆已有100 多年历史了,随着酶制剂工业的发展,纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶、柒酶、蛋白酶等酶类先后被纺织工业所采用

(1) 棉布整理用酶

随着牛仔服的流行,纤维素酶整理棉布,改善织物观感和手感,已受到纺织业的广泛重视纤维素酶作用于天然纤维非结晶区,使纤维发生部分降解和改性,可使织物柔软、光洁、手感和外观舒适通常用酶处理以后,棉布重量减轻3～5 % ,但牢度要损失20 %左右在发达国家为追求时尚,不在乎布的牢度

过氧化氢酶常用于经H2O2 漂白后除去残留的H2O2 , 最近发现A rthromyces ramosus , 鬼伞菌Coprinus cinereus可大量生产过氧化氢酶,过氧化氢酶也用于洗涤剂果胶酶用于棉布整理,主要是分解棉、麻织物纤维表面的果胶,以利漂白与染色柒酶是种酚氧化酶,以O 为H 受体,主要用在牛仔布靛蓝染色时脱色处理,NOVO 公司采用基因技术改良黑曲霉生产柒酶也可作用于木质素,有分解木质素的作用木聚糖酶用于布坯漂白处理,可去除木质素及粘附纤维上之棉子壳

(2) 毛织物蛋白酶防毡缩整理

毛织品若不经整理水洗后便发生收缩毡化不能再穿(如劣质羊毛衫洗涤后缩得很小) ,必须防缩防毡化处理,洗后才能保持原状防毡化防腐处理已有100 多年历史,过去用氯、H2O2 、过 *** 盐处理,污染严重,90 年代才开发了无氯防缩剂利用蛋白酶改变羊毛结构可用于防毡防缩处理,40 年代就有人研究,60 年代日本报道,用木瓜酶处理可防毡缩,并可进行低温染色,提高染色率,减少污水,改善毛织物手感和观感70 年代我们也曾试用酸性蛋白酶处理,进行低温染色,取得良好结果,染色率提高3 6 % ,污水减少62 %每千锭断纱率降到145 根,抗伸力、抗拉力、手感都有明显提高80 年代以来,酶法防毡缩在国内外重新引起重视,日、英、美等国发表了大量研究文章,取得了一定进展研究过的蛋白酶有胰酶、木瓜酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶等,相信不久这些工艺会成熟而得到推广

2 7 酶在造纸工业上的应用

造纸工业是环境污染的重要源头随着人们对环保意识增强,造纸工业使用生物技术受到了重视酶法生产纸浆引起了各国浓厚兴趣,关键是降解木质素最近国内有人利用多种微生物作用制造纸浆,已经取得可喜进展,目前正在筹备扩大试验酶在造纸工业的应用现在主要是脂肪酶用于原木脱树脂,纤维素酶半纤维素酶和脂肪酶用于废报纸回收后脱油墨;以及木聚糖酶用于纸浆漂白

(1) 原木脱树脂:

造纸用的原木因含树脂,打浆抄纸时,树脂污染设备,影响生产,降低纸品质量为此需要在室外堆放很长时间(3 个月以上) ,使树脂分解这样影响生产周期,还占用大片场地日本造纸研究机构对原木成份进行研究,发现树脂的成份中96 %是油酸和亚油酸,使用脂肪酶处理就可除去自从90 年代在生产上采用后,纸品的质量提高,原木堆积成本下降,树脂吸附剂用量减少,经济效益提高当时所用脂肪酶由NOVO 公司供应,在pH6～10 ,40～60 ℃作用良好,近来又发现使用耐热性70 ℃的脂肪酶效果更佳

(2) 纸浆漂白:

纸浆为了除去色素来源木质素,要用氯、次氯酸、二氧化氯等氯化物处理,污染严重,因此60 年代就有人考虑用木质素酶将其分解木质素是以苯基丙烷为骨干的高分子聚合物,只有将其分解木质素才会崩解已发现对木质素有分解力的酶有木质素过氧化酶 (L IP) 、锰依赖性过氧化酶(MNP) 、柒酶(LAC) ,但至今未找到适用的木质素酶近年芬兰提出了一种化学和酶法相结合的处理法,取得了较好的效果先用木聚糖酶切断木质素同纤维素之间的联系物(木聚糖和半纤维素) ,使木质素游离,再用碱蒸煮后,由纸浆游离出的木聚糖可再次吸附在纤维的表面,用木聚糖酶将其分解,可增加孔隙,于是氯素的浸透性提高,并使木质素容易从纸浆内部出来,此工艺活性氯用量可减少30 %

(3) 废报纸回收利用中的脱墨

废纸回收后打纸浆时,需用碱、非离子表面活性剂、硅酸钠及H2O2 进行脱墨处理日本在脱墨时添加碱性纤维素酶、半纤维素酶0 1 %反应2 小时,抄纸白度可提高4～5 % ,强度并未降低由于防止油墨印刷品弄脏手,油墨中加有亚油酸、亚麻酸和油酸等的高级三甘油酯,故脱墨时再添加脂肪酶效果更好,白度可提高2 5 %废报纸脱墨,我国山东大学也进行过不少研究

2 8 其它

植酸酶除作为饲料添加剂用以提高饲料中有机磷的利用率,减少粪便中磷对环境的污染,节省饲料另加磷酸盐用量近年植酸酶还用于酿造,以改善原料中磷的利用,以及用于去钾大豆蛋白食物的生产,成为肾脏病人蛋白质的来源α- 葡萄糖基转移酶还用于甜叶菊加工,用以脱苦涩味淀粉的液化和糖化几乎占了工业上酶反应的绝大部分,由于目前的酶液化、糖化要在不同pH 和温度下进行,为简化工艺、节省水和能源,有必要开发耐酸性高温α2淀粉酶和耐热性糖化酶,如果α2淀粉酶可在pH4 5 时进行液化,而糖化酶能在60 ℃以上温度下进行,试想将这些带来多大的效益 不仅如此在pH4 5 液化,还可避免麦芽酮糖生成耐酸性α2淀粉酶和耐热性糖化酶在国外已经进行多年研究,已有不少报道例如日本报道已选育出一株耐酸性α2淀粉酶( KOD - 1) ,在30 %淀粉浆中,pH4 5 ,105 ℃下反应10 分钟,残留酶活75 %将该酶在pH4 5 ,60 ℃时液化30 %粉浆60 分钟,得到DE14 液化液,加糖化酶0 1 %糖化48 小时,葡萄糖含量达95 5 % ,与对照枯草杆菌α2淀粉酶的结果于pH5 8 液化者相同(葡萄糖含量95 7 %) 此外,利用蛋白质工程将地衣芽孢杆菌α2淀粉酶分子中7个蛋氨酸用其它氨基酸置换后,耐酸性增强这类酶的产业化一旦成功,将大大改变糖化有关工业的面貌

3 结束语

随着世界能源的日益减少,而人口却在不断增加,水资源和粮食日见短缺由于人类对环保意识的加强,使得工业界用酶来改革传统工艺的需求更为迫切因此,提高酶的产量,降低生产成本,开发酶的新品种、新用途更是当务之急基因工程、蛋白质工程的发展,为酶制剂工业发展创造了有利条件开发耐热、耐酸碱,对底物有特殊作用的酶,以及将动植物生产的酶改由微生物发酵 *** 来生产,或者将还不能使用的微生物所产的酶改由安全菌种来生产,都将成为现实