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固定化腺苷酸脱氨酶催化生产肌苷酸文献综述

 2020-04-07 15:41:16  

文 献 综 述

一、肌苷酸的性质及应用价值

肌苷酸(IMP),是嘌呤核苷酸生物合成过程中的第一个核苷酸产物,即6-羟基嘌呤核苷酸,又称次黄嘌呤核苷酸。腺嘌呤核苷酸(AMP)在脱氨酶作用下分解生成IMP,鸟嘌呤核苷酸(GMP)在鸟嘌呤核苷酸还原酶作用下分解亦生成IMP[1],即IMP可以作为AMP和GMP之间相互转变的桥梁,以保持AMP与GMP含量的平衡。IMP还适用于各种原因引起的白细胞减少症、血小板减少症、各种心脏疾患、急性及慢性肝炎、肝硬化等,此外尚可治疗中心视网膜炎、视神经萎缩等。除此之外,IMPNa2是一种食品增鲜剂,有”强力味精”之称[2],与GMPNa2合用可使谷氨酸钠(味精)[3]呈味效果增强数十倍甚至百倍[4]。同时,IMPNa2还是配方婴儿奶粉添加剂,具有很高的营养价值。

二、肌苷酸的生产

目前用于生产肌苷酸的方法主要有化学合成法、天然原料提取法、微生物发酵法、发酵-催化结合法以及酶转化法。

化学合成法[5]:得率低、副产物多且分离困难、设备要求较高等因素而不利于工业生产;天然原料提取法:由于受到原料来源限制而不能大规模生产,难以满足社会需求;微生物发酵法[6]及发酵-催化结合法:可以廉价原料实现次黄苷酸的生产,然而发现微生物积累次黄苷酸的量是有限的[7],从而导致发酵液中IMP的浓度偏低,给后期的分离提取造成困难。酶转化法:与前集中方法相比较,酶催化法具有明显的优势:如设备要求低、反应条件温和、产物纯度高、副产物少(只有NH3)等,可以满足婴儿食品添加剂对肌苷酸的需求。随着对肌苷酸需求的不断提高,IMP生产方法逐渐被酶催化法所取代。

1、腺苷酸脱氨酶(Adenylate deaminase)

腺苷脱氨酶是嘌呤核苷代谢中的关键酶,属于巯基酶类,由四个亚基结合形成四聚体酶蛋白,每个亚基蛋白分子至少含2个活性巯基,其活性被氯汞甲酸完全抑制,被Ca2 、Mg2 或其混合物所激活,是肌苷酸酶法生产主要用酶。腺苷酸脱氨酶最早由鼠骨骼肌随后又由人红血细胞制备,目前工业中通过培养酵母、青霉、曲霉和毛霉发酵产腺苷酸脱氨酶[8]。腺苷脱氨酶能催化腺嘌呤核苷转变为肌苷酸[9],最适pH及催化温度分别为5.9-6.4,45~55℃。

2、肌苷酸的酶法生产

肌苷酸的酶法生产中以AMP为原料,经腺苷酸脱氨酶催化生成IMP。AMP是核苷酸工业中的一种产物,占核苷酸总量的25%左右。与IMP相比,AMP的社会需求量低,生产过剩,故酶催化转化AMP为IMP具有很大的社会价值。

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