微生物发酵法生产超氧化物歧化酶在化妆品生产中的研究进展

张银冰（湖北大学，湖北 武汉430062）

超氧化物歧化酶可以通过从牲畜血液中提取，或者是微生物发酵等方法来生产，但是从牲畜血液中提取的方法容易受到很多因素的干扰，比如说原料的来源等，而且其生产的效率也比较低，生产的产品品质也不够高，其安全性方面也缺少充分的保障。但是如果用微生物作为原料来生产超氧化物歧化酶的话，其不仅具备原料易得的优点，而且可以实现规模化的生产。关于微生物发酵法生产超氧化物歧化酶目前还在不断的研究当中，而超氧化物歧化酶不仅仅在化妆品行业有非常广泛的应用，在医学以及食品行业也有非常广泛的应用，其在消炎、抗衰老以及抑制肿瘤等方面都有非常强的优越性，所以受到了相关行业以及研究人员的深刻重视。如果利用微生物发酵法能够实现超氧化物歧化酶的规模化生产，那么将会给化妆品行业以及其他行业的发展提供更多的动力。

1 微生物发酵法与超氧化物歧化酶的简单介绍

1.1 微生物发酵法

微生物发酵法是在适当的情况下，通过代谢使得微生物转变成为我们需要的物质。微生物发酵的生产水平受到遗传特性以及培养条件等的影响。发酵工程可以被应用到医学，食品以及能源工业等方面。根据发酵条件的不同，微生物发酵过程可以分成好氧发酵以及厌氧发酵，好氧发酵法可以分为在液体表面发酵，在多孔的培养基上进行发酵以及通氧深层发酵等方法。而厌氧发酵主要是利用不通氧的深层发酵，所以说不管是哪一种发酵状态，都可以通过深层发酵的方式来进行。

1.2 超氧化物歧化酶

超氧化物歧化酶是生物体抗氧化酶中的重要部分，在微生物，植物以及动物体内都有广泛的分布。超氧化物歧化酶是一种抗氧化金属酶，能够发挥自身的催化作用，从而使得超氧阴离子自由基发生歧化反应生成氧和过氧化氢，对于机体的氧化以及抗氧化平衡来说其都发挥着不可替代的作用，很多疾病的发生与发展都与之有非常密切的关联。超氧化物歧化酶的主要功能是清除生物体内的多余自由基，对于因为自由基的影响而产生的衰老现象进行缓解，同时也能够增强生物体抵抗因自由基而引发的诸多疾病。在真核细胞细胞质中其主要呈现的是蓝绿色，比如说猪血以及猪肝等。在原核及真核细胞线粒体中呈现的是紫红色，在原核细胞中呈现的是黄褐色。超氧化物歧化酶至少可以分为三种：Cu，Zn-SOD，Fe-SOD，Mn-SOD。该酶具有较好的耐热性，同时也比较的稳定，是一种酸性蛋白质，一般在强酸性以及强碱性的情况下性质不够稳定。

2 超氧化物歧化酶的使用现状

超氧化物歧化酶最先是从牛红细胞中分离出来的，后来人们又在其他动物的红细胞以及肝脏等组织以及植物中分离出了这种酶。超氧化物歧化酶的药用价值已经被应用到了临床之中，其在抗衰老，抗肿瘤等方面有非常突出的优势，另外也包括抵抗一些因为自由基影响所带来的疾病。目前超氧化歧化酶的使用范围还主要是集中在化妆品以及食品行业，国内的研究也取得了很多具有突破性的成果。当前我们还主要是从动物的血液种进行该酶的提取，利用发酵法进行生产的方法还不够成熟，还没有实现规模化。

3 微生物发酵法生产超氧化物歧化酶的工艺介绍

3.1 普通酵母菌

有研究显示，对葡萄园地中的酵母菌进行了稀释，涂布，分离，纯化，接种，培养等处理，提取出了超氧化物歧化酶，利用邻苯三酚自氧化法来对超氧化物歧化酶的酶活力进行测定，通过该方法选择出了生产超氧化物歧化酶的高产菌株。考虑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的总量以及酶活力等方面都具有较高的优势，所以确定X8 菌株作为高产的SOD酵母菌，然后再根据这一发现进行发酵条件方面的研究。通过试验可以知道，酵母的生长以及SOD的产量与很多方面的因素有关，像碳源，氮源，PH值，碳氮比以及培养时间等等，通过相关的结果表明该实验的最佳碳源为麦芽糖，最佳氮源为蛋白胨，碳氮比最佳为6:1，最良好的pH 条件为5.0左右，而发酵时长最好是18h。

3.2 啤酒废酵母

有学者对啤酒废酵母进行了洗涤，分离以及漂洗等预处理，然后再将其接种到酵母培养基中进行复壮操作，最后通过异丙醇破壁提取法来提取酵母中的SOD，并且要用丙醇溶液来对提取出的超氧化物歧化酶进行两次纯化。此方法在生产超氧化物歧化酶方面有着较高的产率，同时所提取得到的超氧化物歧化酶也具有较强的酶活性。在利用异丙醇进行酵母中的超氧化物歧化酶提取时，异丙醇的浓度最好为90%左右，提取时间为2h，提取的pH 环境为7.0 左右，在该条件下所得到的超氧化物歧化酶具有较强的活性，而且其产率也比较高。在利用丙酮进行超氧化物歧化酶的纯化时，最好能够在4～10℃的情况下进行，因为这样能够有效的保证蛋白沉淀的沉淀效果，同时也是对酶活性的一种保障。第一次纯化的提取液PH最好为5.0左右，丙酮与粗酶液的比值为0.8:1，这个时候得到的杂蛋白沉淀的量是最多的，同时也达到了非常良好的纯化效果，同时丙酮粗酶液的酶比活性是最高的。通过离心分离操作后，将杂蛋白沉淀除去，上清液的部分利用pH=4.0的提取液进行进一步的纯化，而且当丙酮与超氧化物歧化酶清夜的比值为0.3:1时，超氧化物歧化酶的酶比活力是最高的。结果证明，利用异丙醇来提取啤酒废酵母中的超氧化物歧化酶时，利用丙酮进行两次纯化操作，得到的超氧化物歧化酶的量非常高。

3.3 霉菌

有学者对青霉，毛霉，米曲霉和根霉进行了斜面活化，培养，扩大培养等一系列的操作，在进行细胞破壁时分别利用了研磨法，超声波法，高压匀浆法以及助融法这四种方法，分别对其进行对比研究，最终通过对超氧化物歧化酶粗酶液的提取以及酶活力的检测来比较四种方法哪一种对于酶活性的影响更大。结果证明，助融剂融化破壁法处理的效果比其他三种方法的效果都好，超氧化物歧化酶的活性明显要高于其他的三种方法。

3.4 云芝菌丝体

有学者对11种真菌进行了研究和处理，这些真菌包括金针菇，灰树花，野生平菇，猴头菇，草菇，香菇，云芝等，这些真菌被接入到马铃薯联合培养基中进行培养，并实时的观测其生长的状况，并利用NBT光华还原法来对超氧化物歧化酶的酶活力进行测定，通过酶活性测定的结果得到相关的结论，云芝的菌丝体生长的是这集中真菌中最快的，然后就是草菇以及平菇，如果按单位时间的菌丝体来计算的话，茶薪菇是单位质量中菌丝体超氧化物歧化酶活性最高的，其发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与之相近。综合各方面的因素可以得到以下的这些结果：云芝的生长周期比较的短暂，同时菌丝体的含量也比较高，发酵液中超氧化物歧化酶的总活性也具有很高的优势，并且其在发酵的过程中还会发出非常浓郁的果香气息，所以其在生产超氧化物歧化酶方面具有非常广阔的发展前景。

3.5 枯草芽孢杆菌

有学者对枯草芽孢杆菌的转酮醇酶变异株，地衣芽孢杆菌，蜡样芽孢杆菌以及枯草芽孢杆菌这四种菌种进行了斜面活化，液体种子制备，菌种培养液制备以及超声波破碎等处理，然后在进行超氧化物歧化酶粗酶液的提取，最后在相同的条件下进行酶活力的测定，这一过程主要利用的是邻苯三酚自氧化法，结果发现枯草芽孢杆菌转酮醇酶变异株是得到超氧化物歧化酶酶活力最高的菌株。

3.6 大肠杆菌

有学者利用的是经过紫外线诱变过的能够抗过氧化氢的菌株，该菌株不管是在生物量还是在超氧化物歧化酶的酶活性等方面都明显的比出发菌株优越。有学者通过对液体发酵条件的研究得到了更加良好的液体发酵条件。

3.7 乳酸菌

有学者利用的是最常规的方法来对不同种属的乳酸菌进行筛选，选出超氧化物歧化酶产量较高的菌株来作为出发菌株，在经过一系列的诱变操作后筛选出更加高产的菌株。经过选育出的菌株有非常良好的耐高温性能，而且还能够直接食用，属于对人体有益的微生物菌群。

4 微生物发酵法生产超氧化物歧化酶的未来展望

近些年来，国内外在微生物发酵法生产超氧化物方面都取得了很多突破性的进展，同时微生物发酵法也具备着很多的优点，比如说原料易得以及工艺简单易行，产物质量优质等等，所以其经常被广阔的应用到工业化的生产当中。利用微生物发酵法所获得的超氧化物歧化酶可以直接的应用在食品以及化妆品行业中，同时也可以应用到其他的行业当中。相信随着研究力度的不断加大，利用微生物来生产超氧化物歧化酶将进一步的走向产业化，并且会得到更加广泛的应用。

5 结语

综上所述，超氧化物歧化酶因为自身具备非常良好的性质，所以在化妆品以及食品行业都得到了非常广泛的应用。超氧化物歧化酶具有良好的抗衰老的能力，同时能够抵抗肿瘤及一些因为多余自由基而引发的疾病。超氧化物歧化酶起初都是直接从动物血液种进行提取，但是因为这种方法总是要受到很多因素的限制，所以人们就其生产方法展开了新的研究，其中微生物发酵法就是其中研究的关键。目前国内外在该研究上都取得了很多的进展，但是超氧化物歧化酶还没有实现规模化的产业生产，所以在该方面的研究还需要相关的人员继续努力。超氧化物歧化酶的研究是非常重要的，如果能够大量的生产超氧化物歧化酶，那么它不仅仅回去化妆品以及食品产业产生很大的推动作用，对其他的行业发展也能够发挥很重要的作用。