全 文 ：2003年5月 钱志良等：工业乳酸发酵的近期进展 ·25·
(如咖㈣h旆)乳酸脱氢酶基因Id}I的DNA序
列，设计了引物。采用反转录一聚合酶链式反应
(RT—PcR)扩增了米根霉乳酸脱氢酶基因Id}l片
段，编码接近72％。扩增片段含Ba口核苷酸结合位
点，底物结合部位和催化／活性部位，大小为700bp
左右。以此为基础进行米根霉基因工程菌生产乳酸
的开发研究。
2发酵工艺条件的改进和优化
乳酸发酵工艺条件的改进和优化是降低乳酸生
产成本的另一重要措施，近期这方面的研究显得特
别活跃。
2．1培养基和培养条件的优化 ．
Hui锄ental(2001)l驯对干酪乳杆菌NRRI．B一
441产L(+)乳酸的培养基和培养条件进行了优化，
作者发现在分批发酵时起始葡萄糖浓度为80～160
玑范围内，乳酸转化率与糖浓度成反比。在160
g／L葡萄糖时，最高乳酸浓度达到118．6g／L。在
100∥L葡萄糖时，最高容积产率在15h即达最大，
为4．4g／L．h。作者采用廉价的大麦芽提取物(Ⅱ曲8pr0Ⅲ删)加少量酵母膏(4g／L)，取代单独使用
酵母膏(22∥L)以节省成本，Kw∞etal(2000)”“采
用大豆粉的酶水解物——大豆蛋白胨(soytone)来代
替酵母膏，并适量添加维生素(如泛酸)。在这种大
豆蛋白胨中，以L(+)乳酸同型发酵菌鼠李糖乳杆
菌(如c枷n耐地呐omnos酣)A’rCCl0863为发酵菌种，
碳源为葡萄糖和乳糖，添加适量维生素的大豆蛋白
胨能有效促进L(+)乳酸的生产。由150叽葡萄
糖产生125g／L乳酸，容积产率为2．27目／L·h，乳酸
的转化率为92％，高于用15g／L酵母膏时所得到的
结果。原料的价格则下降至仅使用酵母膏时的
4l％左右。
2．2工业下脚料及废料的再开发利用
利用含糖废料和下脚料作廉价碳源进行乳酸发
酵，也是近期乳酸发酵研究的一大热点。在寻找廉
价原料方面，美国AIlbⅢ大学的研究人员陋J研究
利用城市固体废物来生产乳酸。废旧新闻纸、废木
料、废纸板等城市固体废物(mL】Ilicipal础dwaste，
Msw)中不乏纤维素之类物质。酸水解城市固体废
物(枷usw)中的单糖，可作为乳酸发酵的碳源。对
8株乳酸菌进行筛选，筛得的一株戊糖乳杆菌(zm．
m—丑W胛∞m)B一227可以代谢其中大部分糖
(62％)。在起始pH7．6，32．℃，3d静态发酵，乳糖
乳杆菌B一227可从水解物中所含的100．6叫mL
万方数据
万方数据
30 生物加工过程 第1卷第l期
我国是个酶制剂使用大国，但酶制剂的销售额
却只占全世界的4％，且产品的技术含量比较低。
几个主要产品的发酵水平普遍较低。国外已普遍使
用的工程菌在国内还很少见，相关的法规也不健全。
国内的酶制剂工厂的酶制剂的制造成本占销售额的
70％～80％，而国外仅占30％一35％。就产品质量
而言，国际上工业酶制剂一般经除菌除渣，产品剂型
以液体酶和颗粒酶为主，粉状酶已经淘汰。只是近
几年，我国液体酶发展较快，但颗粒酶方面，其质量
要求和国际标准相差较远。
2．2．3研发能力差，新产品开发慢
我国目前用于酶工程领域的研发经费非常之
少，把企业和国家投入的经费加在一起。还不及国
外一家企业投入经费的l％，因此新酶种和新剂型
的研制开发非常缓慢，且研究力量分散，人才流失、
断层严重，无法与国外大公司进行竞争。
3发展策略及建议
在迈向迎接21世纪的知识经济时代之际，在我
国加入wm后，世界各大公司正虎视眈眈瞄准我国
酶制剂市场之时，我国的酶制剂行业正面临历史上
最严重的挑战。酶工程是当代生物工程的重要支
柱，酶制剂同国民经济发展息息相关，为使我国的酶
制剂工业走出低谷，健康发展，适应需要，积极参与
国际竞争，提出以下发展策略及建议。
3．1加大科技投入。组建我国酶工程研究中心
长期以来，我国在酶工程领域研究经费投入面
广量少，且研发力量分散，研究机构与企业脱钩，在
酶工程领域，没有突出的研究成果。而要摆脱这种
被动局面，一方面要联合科研企业单位，组建酶工程
研究中心，根据世界酶工程领域发展趋势，全面规
划，提出该领域的主攻方向；另一方面，通过企业重
组，扩大经营规模，组成几个大的企业集团，形成竞
争优势。
3．2发挥资源优势。大力开发新酶种
自然界蕴藏着巨大的微生物资源，我国地域广
大，地形复杂，微生物资源十分丰富，应该充分利用
这种优势。在全国范围内，从嗜热、嗜冷、嗜盐、嗜
酸、嗜碱、嗜压等极端环境微生物中，从一些特殊环
境的地域里，不可培养微生物中发现、寻找、研制、开
发具有特殊生物催化功能的并有自已知识产权的新
酶种，充实世界酶种库。
3．3利用现代生物技术进行育种．改良酶的特性
国际上大的酶制剂公司广泛采用了基因工程、
蛋白质工程、定向进化等高新技术，大大提高了菌种
产酶能力，增加了酶的稳定性，提高了酶在各种环境
中反应效率。菌种是发酵工程的根本，改良菌种是
酶工程发展的必由之路。必须下大力量支持和发展
以基因工程为代表的现代生物技术来改良菌种，并
逐渐规范酶制剂安全生产评估的标准uoJ。
3．4结合我国特点．调整酶制剂产品结构
根据我国目前酶制剂研究生产水平，无论在品
种和质量上与发达国家全面抗衡是不现实的。只能
有所为，有所不为。首先彻底改变三种酶一统天下
的局面，大力开发有各种特色新酶种，特别要注意非
水解酶类的开发。其次，根据各行业的需要，市场需
要，扩大酶的应用范围，针对中国国内市场，走中国
自已发展的路。
‘
3．4．1食品工业用酶
食品行业是产值最大的工业部门，与人民生活
息息相关。有营养、口味好、方便快捷是人们对食品
的要求。而酶制剂在提高食品品质，改善食品性状，
提高可加工性以及功能性食品生产等方面，可发挥
巨大作用。它涉及到粮食加工、油脂加工、调味品工
业、乳品工业、特种营养食品制备等相关的企业，是
一个尚未很好开发但有广阔前途的领域15’⋯。
3．4．2饲料工业用酶
我国饲料工业已发展成为我国工业体系中重要
支柱产业之一，而饲用酶制剂可在辅助动物消化、提
高动物的消化能力、改善饲料的利用率、消除抗营养
因子、扩大可利用饲料资源范围、改善养殖的生态环
境中发挥重要作用。2000年我国配合饲料年产量
达6500万吨，如全部加酶，添加量以o．1％计，需
65000Ⅱ屯，而实际仅用ll∞o吨，占配合饲料的
16．9％，尚有很大差距。
3．4．3新型纸浆工业用酶
在造纸工业上，使用生物技术已越来越受到重
视。它不仅可提高纸张质量，且减少污染。如用脂
肪酶来分解木浆中树脂提高纸浆质量；用木聚糖酶、
漆酶进行纸浆生物漂白降低活性氯的用量，减少污
染；用纤维素酶处理回收的废纸既可脱油墨，又可二
次利用。
3，4．4化学合成和化学转化用酶
酶化学技术是酶与有机化学结合的交叉的学
科。酶在有机合成中的研究和应用范围不断扩大，
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2003年5月 钱世钧等：酶制剂研制的国内外进展和发展策略
特别在手性化合物的合成和拆分上酶显示巨大威
力，且涉及到水解酶、氧化还原酶、裂解酶、异构酶、
转移酶等各种类型，这是酶工程领域的一个热点。
通过酶和微生物细胞，将能合成转化出各种各样化
学家难以合成的新产品。
3．4．5环境保护用酶
中国正面临着规模大，涉及面广，后果严重的生
态破坏及环境污染。这已经危及到国民经济的发展
及人类赖以生存的空问，环境污染已到了非治理不
可的地步。而以前常用的化学物理治理方法，已很
难达到完全清除污染物的目的。微生物及酶在环境
治理研究和应用已成为环境保护领域的一个热点课
题。酶可在食品、造纸、石油、化工、纺织、印染、冶
金、制药、农药、采矿、电镀、橡胶等各种工业废水及
生活废水的治理中发挥越来越大的作用。
3．4．6糖生物学和糖工程用酶
糖的研究在世界范围内引起广泛的重视和关
注，成为一个世界性的攻关课题。由于糖的结构和
糖链的复杂性和多样性，要进行糖链的结构与功能
研究，单靠化学手段是有限的，必须要有专一性相当
强的工具酶。同样，功能性低聚寡糖及新一代寡糖
药物的制备也离不开酶。因此在“糖”研究中酶的应
用是一个大有前途的领域。
3．4．7蛋白水解用酶
作为人类三大营养要素之一的蛋白质资源，在
我国极为丰富。对于动植物来源的蛋白等用酶法水
解，所得到的各种用途的水解蛋白、肽类营养食品、
保健食品、药用蛋白酶品种相当多，用途专一。研究
蛋白酶新品种，搞清其机理。充分利用各种廉价蛋
白资源，扩大在营养食品、保健食品和药品的应用。
3．5重视新技术的开发应用
一种新酶的发现研制成功并不能说明它在实践
中就能很好应用，必须要重视在应用中采用一些新
技术，提高酶的作用效率。
固定化酶是应用中最多的一种技术，目前已趋
于简单化、实用化。最近提出，酶的定向固定化和酶
的共固定化技术。前者使酶能有序附着在载体表
面，使酶活损失降低到最小程度，后者使几步反应的
生产过程能在一个体系完成。酶制剂产品的徽胶囊
化技术，检测手段的电子化技术也必须给予重视。
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