纳豆激酶液态发酵生产的研究进展

纳豆激酶(EC 3.4.21.62)是一种具有强大溶栓活性的丝氨酸蛋白酶。与临床一线溶栓药物(尿激酶和链激酶)相比,纳豆激酶具有安全性好、成本低、半衰期长和可口服等优点,作为溶栓药物或保健食品备受关注。纳豆激酶主要通过固态和液态发酵生产来制备,但现有生产能力偏低,远不能满足市场需求。文中从高产纳豆激酶的菌株选育、培养基优化、发酵条件优化和培养方式等4个方面对近年来相关研究进行了综述,以期为纳豆激酶的生产和应用提供支持。     

鹰嘴豆纳豆液态发酵高产蛋白酶的培养基及发酵条件优化

为了提高纳豆中的蛋白酶活力,以纳豆芽孢杆菌为菌种,对鹰嘴豆纳豆液态发酵进行优化。以蛋白酶活力为指标,采用Plackett-Bnrmao法筛选出三个对蛋白酶活力影响最大的因素:装液量、转速和鹰嘴豆粉添加量。通过响应面优化鹰嘴豆纳豆液态发酵的培养基和发酵条件,建立二次回归模型的拟合度良好,对提高蛋白酶活力影响显著(p<0.005),所得最佳培养基为鹰嘴豆粉添加量5.9%,豆粕粉1.0%,葡萄糖0.6%,氯化钠0.5%,最佳发酵条件为:转速250 r/min,装液量76 mL/500 mL,温度37℃,发酵时间48 h。该条件下发酵所得蛋白酶活力达(3558.0±1.5) U/mL,相对于对照培养基的(2491.4±2.8) U/mL提高了42.8%,且纤维蛋白平板法验证的纳豆激酶溶解圈面积提高了108.6%。结果表明,优化后的鹰嘴豆纳豆液态发酵能有效提高蛋白酶活力。     

发酵罐中生产纳豆激酶的条件与动力学研究

对纳豆杆菌进行了10L发酵罐分批发酵试验,研究发酵罐装液量、接种量、搅拌桨转速对纳豆激酶发酵的影响,并采用Logistic方程、Luedking-Piret方程、Luedking-Piret-like方程描述了发酵中菌体生长、纳豆激酶生成、基质消耗特性。在装液量5L、接种量3%、搅拌桨转速400r/min条件下,发酵得到纳豆激酶活力4 476.25IU/mL,分批发酵过程的动力学模型与实验值拟合度较好。     

纳豆菌株Ⅰ液体发酵生产纳豆激酶发酵条件的优化

利用纳豆菌株I和筛选出的培养基液体发酵生产纳豆激酶。对影响生产纳豆激酶的pH、装样量、接种量、温度等进行筛选。确定了液体发酵生产纳豆激酶的最佳发酵条件:pH6.0、装样量50/500mL、接种量1.0%、温度37℃。     

纳豆菌液态发酵谷物产纳豆激酶及发酵产物抗氧化活性研究

本文研究了纳豆菌液态发酵时间对纳豆菌生物量、蛋白酶酶活、纳豆激酶酶活的影响。在此基础上,研究添加四种谷物(糙薏仁、玉米、荞麦和糙米)对纳豆菌液态发酵产蛋白酶酶活、纳豆激酶酶活、谷物总酚迁移率、总酚残留率以及发酵产物抗氧化活性的影响。结果表明:添加糙米和荞麦可显著促进纳豆菌产蛋白酶(2444.19、1813.71 U/mL)、纳豆激酶(719.67、681.38 U/mL),且以荞麦为底物所产发酵产物的谷物总酚迁移率最高(0.64 mg/g干谷物)、抗氧化活性最强(30.37μmol trolox equiv/mL);采用浸泡蒸煮处理四种谷物、延长发酵时间可显著提高其发酵产物的蛋白酶酶活、纳豆激酶酶活、谷物总酚迁移率以及抗氧化活性。采用浸泡蒸煮处理荞麦,利用纳豆菌液态发酵其48 h,可制备富含纳豆激酶、谷物多酚、肽类物质且具有强溶栓、抗氧化活性的功能性食品。     

纳豆激酶液体发酵条件的优化

以纳豆枯草芽孢杆菌 (Bacillussubtillisnatto ,BSN)为实验菌株 ,对其液体发酵生产进行了研究。实验考察了发酵条件 (温度、接种量、起始pH、装液量 )和培养基成分 (碳源、氮源、金属离子等 )对纳豆激酶产量的影响 ;在优化发酵条件和培养基的基础上 ,进行了 5L发酵罐放大实验 ,产酶量为 2 2 5 0IU/mL。     

苹果渣固态发酵产纳豆激酶的工艺优化

在单因素试验基础上,确定尿素添加量、培养基加水量、氧化钙添加量为影响酶产率的重要因素,应用响应面分析法对固态发酵苹果渣产纳豆激酶的工艺条件进行优化。优化得到最佳工艺条件为：尿素添加量2.58%、培养基加水量84.06mL、氧化钙添加量2.65%。采用最优化条件进行实验,结果表明：纳豆激酶产率可达到2150IU/g,比单因素试验的最高酶产率(1680IU/g)提高了27.98%。以廉价的工农业废料作为基本培养基获得了有较高酶活的产品,经济优势明显。     

花生粕固态发酵产纳豆激酶的工艺优化

探索纳豆菌固态发酵花生粕制备纳豆激酶的最佳工艺条件。以纳豆激酶活力为主要评价指标,在单因素实验基础上,通过正交实验优化花生粕固态发酵制备纳豆激酶的工艺条件。得出最佳发酵条件:发酵温度37℃,发酵时间24 h,接种量10%,料液比1∶0.4 g/m L。在此条件下测得发酵产物的纳豆激酶活力达到3162 U/m L,比单因素最高酶活提高了18%(2680 U/m L),可溶性氮含量为5.6 mg/m L,羟自由基清除率为74%,铁还原力的OD值为0.906。      

纳豆菌液态发酵荞麦产纳豆激酶及其代谢特性分析

对纳豆枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis natto）液态发酵荞麦产纳豆激酶揺瓶、2.5 L发酵罐条件进行优化。对比自制大豆分离蛋白酶解物与商业大豆蛋白胨作为补充氮源时菌体生长规律以及代谢物质（酶、可溶性蛋白、还原糖、多酚及抗氧化物质）变化规律。纳豆菌液态发酵荞麦产纳豆激酶2.5?L发酵罐最优条件为荞麦浸泡6?h后,按料液比1∶10（g/mL）加水打浆,加入0.4%?α-淀粉酶,90?℃加热40?min,补充NS37071酶解12?h时所得酶解物,调节发酵培养基pH?7.0,接种量3%,通气量3.5?L/min,转速300?r/min,装液量1.2?L,发酵36?h。与商业大豆蛋白胨相比,补充大豆分离蛋白酶解物时,纳豆菌生长对数期较长,可溶性蛋白与还原糖的消耗量较大,在36?h趋于平稳,纳豆激酶活力持续上升至36?h达到最大值,酚类物质比溶出速率在12?h达到最大值,抗氧化物质比生成速率在6?h达到最大值。以荞麦为原料,补充自制大豆分离蛋白酶解物,通过优化纳豆菌液态发酵条件,可制备具有高纳豆激酶活力（152.5?FU/mL）、富含谷物多酚（0.109?mg/mL）且具有强抗氧化活性（27.43?μmol/mL）的发酵产物。     

纳豆激酶液体深层发酵技术的研究

本文研究了纳豆菌株ZN-4 (Bacillus natto)的液体深层发酵条件及其对纳豆激酶活力的影响,结果表明:纳豆菌株ZN-4液体深层发酵的最佳培养基配方为:葡萄糖2 %,大豆蛋白胨1 %,Na2HPO4 0.6 %,NaH2PO4 0.1 %,MgSO4 0.05 %,CaCl2 0.02 %;最佳培养基起始pH 7.0,接种量为3 %,最适发酵温度为35 ℃.在此条件下,摇瓶、50 L罐和500 L罐发酵酶活最高分别达到1903 U/mL、2210 U/mL和1934 U/mL.     

纳豆激酶液体发酵条件的优化研究

从纳豆样品中分离筛选到一株产纳豆激酶的细菌,编号为BN-6。通过单因素实验和正交实验确定了液体发酵纳豆激酶的最佳条件：大豆蛋白胨1％、蔗糖2％、培养温度35℃,初始pH=8．0,培养时间24h。在最佳条件下。该菌产酶纤溶活力超过1000尿激酶单位／毫升发酵液。     

纳豆菌DU115菌株发酵豆乳产酶条件的优化

采用JMP软件(version 4.0.5,SAS Institute Inc.)筛选出影响DU115发酵豆乳产酶的关键因子。通过旋转中心组合设计得出产酶量最优多元线性回归方程(α=0.05)为:^Y=787.96+48.48x2-8.96x3-55.83x2x3-81.56x12-90.19x22-129.24x32,方程中x1=(装液量-25)/10,x2=(发酵时间-72)/24,x3=(温度-28.5)/3.5。当发酵时间为79h,温度为28℃,装液量为23 mL,酶活可达800.50 IU/mL。     

一株高产纳豆激酶菌株的筛选及其发酵条件的优化

通过紫外诱变、纤维蛋白原平板初筛、复筛得到了一株高产纳豆激酶的纳豆芽孢杆菌菌株。研究液体发酵产纳豆激酶的最佳条件,结果表明最佳培养基为营养肉汤,最佳培养时间为24h,最佳培养温度30℃。在优化条件下,发酵液酶活达640U/ml。该菌株的酶活比原始菌株酶活提高了258%。     

固体发酵纳豆激酶培养基的优化

研究蔗糖、葡萄糖、谷氨酸钠3种培养基对固体发酵纳豆激酶的影响,发现添加蔗糖和谷氨酸钠能提高纳豆激酶酶活,而添加葡萄糖反而抑制酶活.优化后的培养基为:4%蔗糖、0%葡萄糖、2%谷氨酸钠.     

纳豆激酶发酵条件的优化

利用Plackett-Burman 方法对影响纳豆芽孢杆菌液体发酵的各因素进行评价,筛选出对产纳豆激酶有显著效应的主要因素是豆饼粉浓度。在此基础上,用响应面分析法对发酵培养基中的豆饼粉浓度、CaCl2 浓度、葡萄糖浓度进行优化。所得的最优培养基成分为葡萄糖 1%、豆饼粉 3%、KH2PO4 0.2%、K2HPO4·3H2O 0.26%、MgSO4·7H2O 0.1%、CaCl2 0.12%。拟合实验结果显示,纳豆激酶液体发酵液的酶活由初始培养条件的约1800U/ml提高到优化后的2226.06U/ml。     

纳豆激酶高活性菌株的筛选及其发酵条件的优化

为开发具有特定生理活性的新型纳豆保健品,从24种豆制品中分离和筛选出3株有明显纤溶活性的芽孢杆菌菌株,其中BN-6菌株活性最高,达到900U/ml。通过单因素试验和正交实验确定了液体发酵纳豆激酶最佳条件培养液中豆粕粉2%,玉米粉1%,初始pH=6.5,温度37℃。