微生物發(fā)酵法生產(chǎn)超氧化物歧化酶在化妝品生產(chǎn)中的研究進(jìn)展

張銀冰（湖北大學(xué)，湖北 武漢430062）

超氧化物歧化酶可以通過(guò)從牲畜血液中提取，或者是微生物發(fā)酵等方法來(lái)生產(chǎn)，但是從牲畜血液中提取的方法容易受到很多因素的干擾，比如說(shuō)原料的來(lái)源等，而且其生產(chǎn)的效率也比較低，生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)也不夠高，其安全性方面也缺少充分的保障。但是如果用微生物作為原料來(lái)生產(chǎn)超氧化物歧化酶的話，其不僅具備原料易得的優(yōu)點(diǎn)，而且可以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；纳a(chǎn)。關(guān)于微生物發(fā)酵法生產(chǎn)超氧化物歧化酶目前還在不斷的研究當(dāng)中，而超氧化物歧化酶不僅僅在化妝品行業(yè)有非常廣泛的應(yīng)用，在醫(yī)學(xué)以及食品行業(yè)也有非常廣泛的應(yīng)用，其在消炎、抗衰老以及抑制腫瘤等方面都有非常強(qiáng)的優(yōu)越性，所以受到了相關(guān)行業(yè)以及研究人員的深刻重視。如果利用微生物發(fā)酵法能夠?qū)崿F(xiàn)超氧化物歧化酶的規(guī)?；a(chǎn)，那么將會(huì)給化妝品行業(yè)以及其他行業(yè)的發(fā)展提供更多的動(dòng)力。

1 微生物發(fā)酵法與超氧化物歧化酶的簡(jiǎn)單介紹

1.1 微生物發(fā)酵法

微生物發(fā)酵法是在適當(dāng)?shù)那闆r下，通過(guò)代謝使得微生物轉(zhuǎn)變成為我們需要的物質(zhì)。微生物發(fā)酵的生產(chǎn)水平受到遺傳特性以及培養(yǎng)條件等的影響。發(fā)酵工程可以被應(yīng)用到醫(yī)學(xué)，食品以及能源工業(yè)等方面。根據(jù)發(fā)酵條件的不同，微生物發(fā)酵過(guò)程可以分成好氧發(fā)酵以及厭氧發(fā)酵，好氧發(fā)酵法可以分為在液體表面發(fā)酵，在多孔的培養(yǎng)基上進(jìn)行發(fā)酵以及通氧深層發(fā)酵等方法。而厭氧發(fā)酵主要是利用不通氧的深層發(fā)酵，所以說(shuō)不管是哪一種發(fā)酵狀態(tài)，都可以通過(guò)深層發(fā)酵的方式來(lái)進(jìn)行。

1.2 超氧化物歧化酶

超氧化物歧化酶是生物體抗氧化酶中的重要部分，在微生物，植物以及動(dòng)物體內(nèi)都有廣泛的分布。超氧化物歧化酶是一種抗氧化金屬酶，能夠發(fā)揮自身的催化作用，從而使得超氧陰離子自由基發(fā)生歧化反應(yīng)生成氧和過(guò)氧化氫，對(duì)于機(jī)體的氧化以及抗氧化平衡來(lái)說(shuō)其都發(fā)揮著不可替代的作用，很多疾病的發(fā)生與發(fā)展都與之有非常密切的關(guān)聯(lián)。超氧化物歧化酶的主要功能是清除生物體內(nèi)的多余自由基，對(duì)于因?yàn)樽杂苫挠绊懚a(chǎn)生的衰老現(xiàn)象進(jìn)行緩解，同時(shí)也能夠增強(qiáng)生物體抵抗因自由基而引發(fā)的諸多疾病。在真核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中其主要呈現(xiàn)的是藍(lán)綠色，比如說(shuō)豬血以及豬肝等。在原核及真核細(xì)胞線粒體中呈現(xiàn)的是紫紅色，在原核細(xì)胞中呈現(xiàn)的是黃褐色。超氧化物歧化酶至少可以分為三種：Cu，Zn-SOD，F(xiàn)e-SOD，Mn-SOD。該酶具有較好的耐熱性，同時(shí)也比較的穩(wěn)定，是一種酸性蛋白質(zhì)，一般在強(qiáng)酸性以及強(qiáng)堿性的情況下性質(zhì)不夠穩(wěn)定。

2 超氧化物歧化酶的使用現(xiàn)狀

超氧化物歧化酶最先是從牛紅細(xì)胞中分離出來(lái)的，后來(lái)人們又在其他動(dòng)物的紅細(xì)胞以及肝臟等組織以及植物中分離出了這種酶。超氧化物歧化酶的藥用價(jià)值已經(jīng)被應(yīng)用到了臨床之中，其在抗衰老，抗腫瘤等方面有非常突出的優(yōu)勢(shì)，另外也包括抵抗一些因?yàn)樽杂苫绊懰鶐?lái)的疾病。目前超氧化歧化酶的使用范圍還主要是集中在化妝品以及食品行業(yè)，國(guó)內(nèi)的研究也取得了很多具有突破性的成果。當(dāng)前我們還主要是從動(dòng)物的血液種進(jìn)行該酶的提取，利用發(fā)酵法進(jìn)行生產(chǎn)的方法還不夠成熟，還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?/p>

3 微生物發(fā)酵法生產(chǎn)超氧化物歧化酶的工藝介紹

3.1 普通酵母菌

有研究顯示，對(duì)葡萄園地中的酵母菌進(jìn)行了稀釋，涂布，分離，純化，接種，培養(yǎng)等處理，提取出了超氧化物歧化酶，利用鄰苯三酚自氧化法來(lái)對(duì)超氧化物歧化酶的酶活力進(jìn)行測(cè)定，通過(guò)該方法選擇出了生產(chǎn)超氧化物歧化酶的高產(chǎn)菌株?？紤]到生物量以及超氧化物歧化酶酶活性方面的因素，X8 菌株在SOD的總量以及酶活力等方面都具有較高的優(yōu)勢(shì)，所以確定X8 菌株作為高產(chǎn)的SOD酵母菌，然后再根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)行發(fā)酵條件方面的研究。通過(guò)試驗(yàn)可以知道，酵母的生長(zhǎng)以及SOD的產(chǎn)量與很多方面的因素有關(guān)，像碳源，氮源，PH值，碳氮比以及培養(yǎng)時(shí)間等等，通過(guò)相關(guān)的結(jié)果表明該實(shí)驗(yàn)的最佳碳源為麥芽糖，最佳氮源為蛋白胨，碳氮比最佳為6:1，最良好的pH 條件為5.0左右，而發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)最好是18h。

3.2 啤酒廢酵母

有學(xué)者對(duì)啤酒廢酵母進(jìn)行了洗滌，分離以及漂洗等預(yù)處理，然后再將其接種到酵母培養(yǎng)基中進(jìn)行復(fù)壯操作，最后通過(guò)異丙醇破壁提取法來(lái)提取酵母中的SOD，并且要用丙醇溶液來(lái)對(duì)提取出的超氧化物歧化酶進(jìn)行兩次純化。此方法在生產(chǎn)超氧化物歧化酶方面有著較高的產(chǎn)率，同時(shí)所提取得到的超氧化物歧化酶也具有較強(qiáng)的酶活性。在利用異丙醇進(jìn)行酵母中的超氧化物歧化酶提取時(shí)，異丙醇的濃度最好為90%左右，提取時(shí)間為2h，提取的pH 環(huán)境為7.0 左右，在該條件下所得到的超氧化物歧化酶具有較強(qiáng)的活性，而且其產(chǎn)率也比較高。在利用丙酮進(jìn)行超氧化物歧化酶的純化時(shí)，最好能夠在4～10℃的情況下進(jìn)行，因?yàn)檫@樣能夠有效的保證蛋白沉淀的沉淀效果，同時(shí)也是對(duì)酶活性的一種保障。第一次純化的提取液PH最好為5.0左右，丙酮與粗酶液的比值為0.8:1，這個(gè)時(shí)候得到的雜蛋白沉淀的量是最多的，同時(shí)也達(dá)到了非常良好的純化效果，同時(shí)丙酮粗酶液的酶比活性是最高的。通過(guò)離心分離操作后，將雜蛋白沉淀除去，上清液的部分利用pH=4.0的提取液進(jìn)行進(jìn)一步的純化，而且當(dāng)丙酮與超氧化物歧化酶清夜的比值為0.3:1時(shí)，超氧化物歧化酶的酶比活力是最高的。結(jié)果證明，利用異丙醇來(lái)提取啤酒廢酵母中的超氧化物歧化酶時(shí)，利用丙酮進(jìn)行兩次純化操作，得到的超氧化物歧化酶的量非常高。

3.3 霉菌

有學(xué)者對(duì)青霉，毛霉，米曲霉和根霉進(jìn)行了斜面活化，培養(yǎng)，擴(kuò)大培養(yǎng)等一系列的操作，在進(jìn)行細(xì)胞破壁時(shí)分別利用了研磨法，超聲波法，高壓勻漿法以及助融法這四種方法，分別對(duì)其進(jìn)行對(duì)比研究，最終通過(guò)對(duì)超氧化物歧化酶粗酶液的提取以及酶活力的檢測(cè)來(lái)比較四種方法哪一種對(duì)于酶活性的影響更大。結(jié)果證明，助融劑融化破壁法處理的效果比其他三種方法的效果都好，超氧化物歧化酶的活性明顯要高于其他的三種方法。

3.4 云芝菌絲體

有學(xué)者對(duì)11種真菌進(jìn)行了研究和處理，這些真菌包括金針菇，灰樹(shù)花，野生平菇，猴頭菇，草菇，香菇，云芝等，這些真菌被接入到馬鈴薯聯(lián)合培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，并實(shí)時(shí)的觀測(cè)其生長(zhǎng)的狀況，并利用NBT光華還原法來(lái)對(duì)超氧化物歧化酶的酶活力進(jìn)行測(cè)定，通過(guò)酶活性測(cè)定的結(jié)果得到相關(guān)的結(jié)論，云芝的菌絲體生長(zhǎng)的是這集中真菌中最快的，然后就是草菇以及平菇，如果按單位時(shí)間的菌絲體來(lái)計(jì)算的話，茶薪菇是單位質(zhì)量中菌絲體超氧化物歧化酶活性最高的，其發(fā)酵液中的超氧化物歧化酶的活性也很高，云芝中的超氧化物歧化酶的活性與之相近。綜合各方面的因素可以得到以下的這些結(jié)果：云芝的生長(zhǎng)周期比較的短暫，同時(shí)菌絲體的含量也比較高，發(fā)酵液中超氧化物歧化酶的總活性也具有很高的優(yōu)勢(shì)，并且其在發(fā)酵的過(guò)程中還會(huì)發(fā)出非常濃郁的果香氣息，所以其在生產(chǎn)超氧化物歧化酶方面具有非常廣闊的發(fā)展前景。

3.5 枯草芽孢桿菌

有學(xué)者對(duì)枯草芽孢桿菌的轉(zhuǎn)酮醇酶變異株，地衣芽孢桿菌，蠟樣芽孢桿菌以及枯草芽孢桿菌這四種菌種進(jìn)行了斜面活化，液體種子制備，菌種培養(yǎng)液制備以及超聲波破碎等處理，然后在進(jìn)行超氧化物歧化酶粗酶液的提取，最后在相同的條件下進(jìn)行酶活力的測(cè)定，這一過(guò)程主要利用的是鄰苯三酚自氧化法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌轉(zhuǎn)酮醇酶變異株是得到超氧化物歧化酶酶活力最高的菌株。

3.6 大腸桿菌

有學(xué)者利用的是經(jīng)過(guò)紫外線誘變過(guò)的能夠抗過(guò)氧化氫的菌株，該菌株不管是在生物量還是在超氧化物歧化酶的酶活性等方面都明顯的比出發(fā)菌株優(yōu)越。有學(xué)者通過(guò)對(duì)液體發(fā)酵條件的研究得到了更加良好的液體發(fā)酵條件。

3.7 乳酸菌

有學(xué)者利用的是最常規(guī)的方法來(lái)對(duì)不同種屬的乳酸菌進(jìn)行篩選，選出超氧化物歧化酶產(chǎn)量較高的菌株來(lái)作為出發(fā)菌株，在經(jīng)過(guò)一系列的誘變操作后篩選出更加高產(chǎn)的菌株。經(jīng)過(guò)選育出的菌株有非常良好的耐高溫性能，而且還能夠直接食用，屬于對(duì)人體有益的微生物菌群。

4 微生物發(fā)酵法生產(chǎn)超氧化物歧化酶的未來(lái)展望

近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在微生物發(fā)酵法生產(chǎn)超氧化物方面都取得了很多突破性的進(jìn)展，同時(shí)微生物發(fā)酵法也具備著很多的優(yōu)點(diǎn)，比如說(shuō)原料易得以及工藝簡(jiǎn)單易行，產(chǎn)物質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)等等，所以其經(jīng)常被廣闊的應(yīng)用到工業(yè)化的生產(chǎn)當(dāng)中。利用微生物發(fā)酵法所獲得的超氧化物歧化酶可以直接的應(yīng)用在食品以及化妝品行業(yè)中，同時(shí)也可以應(yīng)用到其他的行業(yè)當(dāng)中。相信隨著研究力度的不斷加大，利用微生物來(lái)生產(chǎn)超氧化物歧化酶將進(jìn)一步的走向產(chǎn)業(yè)化，并且會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，超氧化物歧化酶因?yàn)樽陨砭邆浞浅Ａ己玫男再|(zhì)，所以在化妝品以及食品行業(yè)都得到了非常廣泛的應(yīng)用。超氧化物歧化酶具有良好的抗衰老的能力，同時(shí)能夠抵抗腫瘤及一些因?yàn)槎嘤嘧杂苫l(fā)的疾病。超氧化物歧化酶起初都是直接從動(dòng)物血液種進(jìn)行提取，但是因?yàn)檫@種方法總是要受到很多因素的限制，所以人們就其生產(chǎn)方法展開(kāi)了新的研究，其中微生物發(fā)酵法就是其中研究的關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)外在該研究上都取得了很多的進(jìn)展，但是超氧化物歧化酶還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)，所以在該方面的研究還需要相關(guān)的人員繼續(xù)努力。超氧化物歧化酶的研究是非常重要的，如果能夠大量的生產(chǎn)超氧化物歧化酶，那么它不僅僅回去化妝品以及食品產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生很大的推動(dòng)作用，對(duì)其他的行業(yè)發(fā)展也能夠發(fā)揮很重要的作用。