枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌产酶分析

一、概述

1.枯草芽孢杆菌

枯草芽孢杆菌是芽孢杆菌属的一种。单个细胞0.7～0.8×2～3微米，着色均匀。无荚膜，周生鞭毛，能运动。革兰氏阳性菌，芽孢0.6～0.9×1.0～1.5微米，椭圆到柱状，位于菌体或稍偏，芽孢形成后菌体不膨大。菌落表面粗糙不透明，污白色或微黄色，在液体培养基中生长时，常形成皱醭。需氧菌。可利用蛋白质、多种糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚。   

有的菌株是α-淀粉酶和中性蛋白酶的重要生产菌；有的菌株具有强烈降解核苷酸的酶系，故常作选育核苷生产菌的亲株或制取5'-核苷酸酶的菌种。在遗传学研究中应用广泛，对此菌的嘌呤核苷酸的合成途径与其调节机制研究较清楚。广泛分布在土壤及的有机物中，易在枯草浸汁中繁殖，故名。 

2.地衣芽孢杆菌

    地衣芽孢杆菌，种属芽孢杆菌科细菌为革兰氏阳性杆菌；细胞大小：0．8μm×（1．5～3．5）μm；细胞形态及特点：细胞形态和排列呈杆状、单生。细胞内无聚-β-羟基丁酸盐（PHB）颗粒，产生近中生的椭圆状芽孢，孢囊稍膨大。在肉汁培养基上的菌落为扁平、边缘不整齐、白色、表面粗糙皱褶，24h后菌落直径为3mm。本菌有动力。可调整菌群失调达到治疗目的，可促使机体产生抗菌活性物质、杀灭致病菌。能产生抗活性物质，并具有独特的生物夺氧作用机制，能抑制致病菌的生长繁殖。

二、产酶的种类

1.枯草芽孢杆菌代谢产酶种类

枯草芽孢杆菌产生多种酶和其他代谢产物，主要由以下几个方面：

●枯草芽孢杆菌菌体在生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用； 

●枯草芽孢杆菌能迅速消耗消化道内环境中的游离氧，形成肠道低氧环境，促进有益厌氧菌生长，并产生乳酸等有机酸类，降低肠道PH值，间接抑制其它致病菌的生长； 

●枯草芽孢杆菌能刺激动物免疫器官的生长发育，激活淋巴细胞，提高免疫球蛋白和抗体水平，增强细胞免疫和体液免疫功能，提高群体免疫力； 

●枯草芽孢杆菌菌体能自身合成消化性酶类，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶等，在消化道中与内源酶共同发挥作用，提高饲料消化率； 

●枯草芽孢杆菌能合成多种维生素，提高动物体内干扰素和巨噬细胞的活性。

    最值得一提的是枯草芽孢杆菌产生的高活性蛋白酶，它是蛋白酶生产的主要菌种之一，其产生的蛋自酶具有广泛的应用前景。从高温大曲中分离的兼性嗜热芽孢杆菌可以产生比较高活性的蛋白酶，初步研究证明，这些酶对发酵产酱香有促进作用，所以可以利用其蛋白酶生产风味物质。目前，应用较广泛的有：产蛋白酶枯草芽孢杆菌菌株：10081产中性蛋白酶；10075产蛋白酶；10163 产中性蛋白酶。

2.地衣芽孢杆菌代谢产酶种类

地衣芽孢杆菌能产生多种活性酶，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、果胶酶、葡聚糖酶、纤维素酶等，同时还能产生多种酶促因子，增强动物消化酶的活性，促进养殖动物的生长，提高饲料利用率。

地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）产生最多的三类酶是：高效的胞外蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶。近年来，地衣芽孢杆菌作为一种生态制剂广泛应用于水产养殖业中，它和其他种类的芽孢杆菌、光合细菌等有益微生物共同作用，可有效改善养殖水质，促进水产养殖生物的生长和发育。

三、产酶菌种

1.高产碱性蛋白酶的菌种

碱性蛋白酶是由造育的地衣芽孢杆菌发酵而得，主要成分为枯草杆菌蛋白酶，是一种内切酶，催化部位为丝氨酸，分子量约为27300。碱性蛋白酶外观为褐色粉末，有酵曲的特殊臭味。

碱性蛋白酶种类繁多。在关于微生物产碱性蛋白酶的文献中，产酶菌株多为从土壤中分离到的芽孢杆菌，尤其是地衣芽孢杆菌。近年来，某些碱性蛋白酶的分离纯化、代谢及基因克隆的工作已经进行，也有人进行了筛选和诱变能够产生可抗有机溶剂和耐热的碱性蛋白酶的菌株。另外，对枯草芽孢杆菌研究，它主要是产生低温碱性蛋白酶。

除此之外，假丝酵母、海洋细菌L1-9、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilisE<20>和B<1>、细菌Bs3210菌株等都是高产蛋白酶的菌株。

2.脂肪酶的高产菌种

在传统酶学中,脂肪酶(EC 3.1.1.3)是一类水解长链脂肪酶酯的界面酶，广泛应用于食品、洗涤、制革、纺织等领域。

脂肪酶在微生物界分布很广。据不完全统计，细菌有28个属、放线菌4个属、酵母菌10个属、其它真菌23个均产脂肪酶。假单胞菌产生的脂肪酶是重要的工业用脂肪酶。它广泛应用于洗涤、食品、医药、有机合成、以及生物能源等诸多领域。鉴于假单胞菌脂肪酶重要的工业应用价值和巨大的需求潜力，以及当前制备的高成本，寻找合适的产酶菌仍然是所有研究开发工作的基础。

毛霉、沙雷氏菌、白地霉、黑根霉是高产脂肪酶的菌株。

3.淀粉酶高产菌种

最常见的产淀粉酶的细菌是枯草芽孢杆菌，除此之外，大多数的霉菌，酵母菌，少数的乳酸菌也可以产生淀粉酶的。

此外，一般利用曲霉属微生物生产真菌α—淀粉酶。但是高产的的菌株都是经诱变来得，例如出发菌株是米曲霉2197产酶148u/g，通过紫外线得到突变株：米曲霉ZLA16产酶324u/g，最终通过微波得到突变株：米曲霉ZLD14产酶788u/g 

和通过离子束得到突变株：米曲霉ZLF13产酶946u/g。

黄杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌及纳豆芽孢杆菌都是高产淀粉酶的菌种。

4.纤维素酶高产菌种

    高产纤维素酶菌株中有细菌、真菌和放线菌等，其中纤维素酶高产菌野生菌株中，主要是丝状真菌、放线菌、青霉、木霉、根霉。枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌也是产纤维素酶的主要菌种。