藥用酶生產(chǎn)技術(shù)的革新與改良

朱麗媛

（南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院 江蘇南京 225000）

藥用酶生產(chǎn)技術(shù)的革新與改良

朱麗媛

（南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院 江蘇南京 225000）

21世紀(jì)是高度發(fā)達(dá)的時(shí)代，各項(xiàng)技術(shù)都取得了巨大的進(jìn)步，而在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，藥用酶的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)，則為人們的健康生活提供了更多的保障。至今為止，藥用酶已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和生產(chǎn)的大約在120種左右，其在臨床使用中取得了巨大的成功，為人們的正常生活提供了充足的保障。為了能夠更好的保證人們的健康生活，在本文中對當(dāng)前的藥用酶的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了簡單的介紹，并對其中存在的問題提出了一些改進(jìn)意見。

藥用酶 生產(chǎn)技術(shù) 改良

對于藥用酶來說，其在日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛，像對人類糖尿病等的治療和對一些癌癥的治療等，都在采用藥用酶，其對人體的損傷是非常小的，且治療過程中很少會(huì)產(chǎn)生副作用。為了能夠更好的實(shí)現(xiàn)藥用酶的正常生產(chǎn)，降低其生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)量，本文對當(dāng)前的藥用酶生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了簡單的介紹，并對其中存在的問題進(jìn)行了簡單的分析，并提出了一些解決措施。

1 谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶的生產(chǎn)方法

在本文中主要介紹的是谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶生產(chǎn)方法，這是比較常見的一種藥用酶，其對人們的日常生活具有非常重要的影響，本文對其生產(chǎn)方法進(jìn)行了簡單的介紹。

1.1 動(dòng)植物組織提取法

這種谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶生產(chǎn)方法最早是由Folk發(fā)現(xiàn)的，其通過對動(dòng)植物組織進(jìn)行各種化學(xué)和生物處理，對動(dòng)植物組織中的谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶進(jìn)行了230倍的提純，從而大大提高了谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶的使用能力。隨著對谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶的生產(chǎn)研究和發(fā)展，其提純技術(shù)不斷進(jìn)行改善，目前，該酶已經(jīng)廣泛應(yīng)用在醫(yī)學(xué)中。而對于商業(yè)生產(chǎn)的谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶，其生產(chǎn)主要是依靠豚鼠的肝臟提取，但由于在生產(chǎn)的過程中豚鼠培養(yǎng)時(shí)間較長，且成本較高，另外，在提取的過程中比較復(fù)雜，導(dǎo)致該藥用酶的生產(chǎn)成本較高，這對于我國的谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶商業(yè)化發(fā)展是非常不利的。

1.2 微生物發(fā)酵法

該技術(shù)最早出現(xiàn)余上世紀(jì)的80年代，在1989年，該技術(shù)首次被世人所了解，通過微生物發(fā)酵法培養(yǎng)谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶逐漸成為各個(gè)商家研究的重點(diǎn)。對于微生物發(fā)酵法來說，其在生產(chǎn)的過程中所需要的工序相對簡單，且不需要較高的成本，是一種發(fā)展前景非常好的生產(chǎn)模式。隨著對這種生產(chǎn)方式的研究加深，其表現(xiàn)的優(yōu)勢越來越多，且由于其能夠更好的應(yīng)用在商業(yè)化生產(chǎn)中，許多的國內(nèi)外學(xué)者對其表現(xiàn)了很大的研究興趣。

2 微生物谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶發(fā)酵條件的改良

對于工業(yè)生產(chǎn)谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶來說，其不僅需要對酶的生產(chǎn)菌株進(jìn)行選擇，保證其具有較高的活性，另外，還需要對生產(chǎn)菌株的培養(yǎng)條件和培養(yǎng)基條件進(jìn)行很好的選擇，實(shí)現(xiàn)谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶的正常生產(chǎn)。

2.1 營養(yǎng)條件的改善

根據(jù)相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行菌株的培養(yǎng)時(shí)，采用天然的玉米粉和大豆的廢渣等進(jìn)行培養(yǎng)基的制作，然后對BL32菌株進(jìn)行培養(yǎng)，在相同的時(shí)間對培養(yǎng)基上的菌株數(shù)量進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)在大豆廢渣上進(jìn)行培養(yǎng)的菌株數(shù)量最多，且生長狀態(tài)良好，這主要是因?yàn)榇蠖箯U渣中含有菌株生長所需要的大量蛋白質(zhì)，能夠促進(jìn)菌株的生長。然后，隨著對培養(yǎng)基的研究，人們發(fā)現(xiàn)通過工農(nóng)業(yè)廢渣也能夠?qū)崿F(xiàn)對菌株的培養(yǎng)，且成本相對更低，還能對工農(nóng)業(yè)中的一些廢渣進(jìn)行回收利用。影響菌株培養(yǎng)的另一個(gè)因素則是碳源和氮源，這是菌株進(jìn)行正常生長必不可少的營養(yǎng)元素。通過對不同的碳源和氮源來源進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，最適合菌株生長的是葡萄糖中的碳源，其能夠促進(jìn)菌株的生長，而次一級的則是麥芽糖，這兩種是比較常用的碳源，在生產(chǎn)過程中來源較為廣泛，成本較低。而通過常忠義的研究可以發(fā)現(xiàn)，對于SK-2菌株來說，最有利的碳源是甘油，且在生產(chǎn)谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶的過程中，碳源對其影響非常大，添加一定數(shù)量的甘油后則能夠很好的解決這一問題。

2.2 環(huán)境條件的改善

對于微生物生長來說，合適的溫度和pH是實(shí)現(xiàn)TG正常發(fā)酵的基本條件之一，只有滿足了微生物生長的基本環(huán)境條件，才能促進(jìn)菌株的生長，保證谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶的產(chǎn)量。對于TG的發(fā)酵條件，著名生物學(xué)家Claucia Fernanda Volken de Souza等人對于其條件進(jìn)行了詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)和研究，并運(yùn)用中間復(fù)合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和二階多項(xiàng)式回歸數(shù)學(xué)模型等對各種條件的影響結(jié)果進(jìn)行了簡單的總結(jié)，從而找到了菌株生長的最佳環(huán)境條件，其通氣量大約為0.6L/min，而溫度則需要控制在33℃左右等，在這種條件下，酶的活性非常的穩(wěn)定，產(chǎn)量較高。而對于酶生產(chǎn)所需要的二價(jià)鈣和二價(jià)鎂，其也需要控制在合適的濃度條件下，才能保證酶活性的穩(wěn)定，提高谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶的產(chǎn)量。通過上述研究可以發(fā)現(xiàn)，最適合酶生長的最佳條件需要根據(jù)酶的生理特性，選擇合適的溫度和pH等。

2.3 分離提純過程

在生產(chǎn)谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶過程中，需要對制備的谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶進(jìn)行提純和處理，從而得到能夠應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上的谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶。比較常用的提純方法是采用硫酸銨鹽析法對產(chǎn)品進(jìn)行提純處理，然后對發(fā)酵液進(jìn)行離心處理，其能夠?qū)⒕w棄去，然后對留下的離心液進(jìn)行濃縮處理，在經(jīng)過不同濃度的硫酸銨的鹽析沉淀法對其進(jìn)行進(jìn)一步的除雜，經(jīng)過多重工序后能夠得到粗酶產(chǎn)品，然后通過透析和濃縮冷凍等純化處理過程，對粗酶產(chǎn)品進(jìn)行高度的提純，最終得到純化在120倍以上的高純度產(chǎn)品。該產(chǎn)品能夠正常使用在醫(yī)學(xué)治療中，且其濃度較高，能夠更好的對病人進(jìn)行治療。但這種處理方法較為繁瑣，成本較高，因此，人們開發(fā)了一種新型的提純方法，就是在菌液離心處理過程中，控制溫度在2℃左右，然后沉淀一段時(shí)間后將活力最高的上清液進(jìn)行收集，并將其放在一定條件的緩沖液中，最后對其進(jìn)行透析，收集活性成分，最終得到純度較高的產(chǎn)品。通過這種提純方法得到的谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶產(chǎn)品具有較高的純度，且其成本相對于傳統(tǒng)的提純方法要便宜很多。

3 總結(jié)

在本文中，對谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶的菌株選擇和條件控制以及提純工藝等進(jìn)行了全面的介紹，然后根據(jù)當(dāng)前的最新研究，提出了一些能夠更好控制菌株生長，提高產(chǎn)品純度，降低成本的建議，促進(jìn)我國的谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶生產(chǎn)。

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［2］喻致祥.藥用酶的開發(fā)與利用現(xiàn)狀［J］.中國藥學(xué)雜志，1993，11：686-689.

［3］李純健.醫(yī)藥用酶及其進(jìn)展概述［J］.臟器生化制藥，1983，03：58-61.

［4］熊振平.當(dāng)前藥用酶在科研及生產(chǎn)方面需要注意的幾個(gè)問題［J］.臟器生化制藥，1983，03：62-66.

TQ464.8

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1674-2060（2016）01-0167-01