Pseudomonas stutzer S12过氧化氢酶基因的表达及酶学特性研究

赵书雪， 刘晓青， 伍宁丰， 田健

(1.河北农业大学食品科技学院，河北 保定071000；2.中国农业科学院生物技术研究所，北京 100081)

生物体代谢会产生过氧化氢，过氧化氢酶(catalase，CAT)催化过氧化氢分解为水和氧气，几乎所有好氧生物体内都通过这一抗氧化反应来保护生物体机能[1]。过氧化氢酶由于其独特的抗氧化能力在生物[2]、医学[3]、临床[4]和食品[5]等方面具有广泛应用。另外，过氧化氢酶作为过氧化氢消毒的后处理工艺中的重要酶制剂，在机械消毒、纺织漂白[6]和废水处理[7]方面有着积极作用。此外，过氧化氢酶在畜牧[8]、乳品[9]、食品保鲜[10]等方面也有着广泛的应用。

商品过氧化氢酶主要来源于动物肝脏[11]和黑曲霉[12]。但是动物肝脏中的过氧化氢酶提取工艺复杂。黑曲霉过氧化氢酶一般通过黑曲霉自身发酵[13]产生，耐碱耐高温，但一般商业销售的黑曲霉过氧化氢酶的比活为100 U·mg-1，酶活力不高，且热稳定性不好。目前研究的过氧化氢酶多为中温酶，最适温度是30～50 ℃，比如葡萄球菌[14]、创伤弧菌[15]、地芽孢杆菌属[16]来源的过氧化氢酶等。中温酶在低温或常温条件下催化效率低，极大限制了其在食品、洗涤、低温环境修复等产业中的应用。对低温过氧化氢酶的研究并不多，且热稳定性不好，严重制约了其在生产实践中的应用，亟待改进。比如Lorentzen等[17]从嗜冷海洋细菌VibriosalmonicidaLFI1238中克隆的过氧化氢酶最适温度是0～10 ℃，60 ℃处理不到10 min失活；Zeng等[18]从SerratiamarcescensSYBC08分离的过氧化氢酶最适温度是20 ℃，在60 ℃处理45 min剩余酶活40%；王伟[19]从南极海洋微生物中分离的芽孢杆菌Bacillussp.N2a的过氧化氢酶的最适温度是25 ℃，在60 ℃处理30 min失活。……