¿Qué tipo de macromolécula es una enzima?

Respuesta rápida: Las enzimas y los ingredientes de procesamiento de alimentos generalmente se seleccionan según el ajuste del sustrato, el intervalo de pH y temperatura, la dosis y si la especificación de uso final es aceptable para el proceso objetivo. La opción comercial más sólida es aquella que funciona consistentemente en condiciones de procesamiento reales.

Como todos sabemos, los organismos vivos están compuestos de células. Las enzimas son los catalizadores del metabolismo en el cuerpo humano, y sólo cuando las enzimas están presentes pueden tener lugar reacciones químicas en el cuerpo humano, el metabolismo en el cuerpo puede continuar y cada célula puede mostrar todo tipo de actividades vitales. Cuantas más enzimas haya en el cuerpo, más completa y más saludable será la vida. La mayoría de las enfermedades humanas están relacionadas con una deficiencia de enzimas o un trastorno de síntesis.

De hecho, las enzimas se encuentran a menudo en nuestras vidas, como los detergentes para ropa enriquecidos con enzimas, la creatina quinasa y otros tipos de indicadores «enzimáticos» en la sangre, etc., que son «enzimas» en todas partes. Hoy, echemos un vistazo a las enzimas y sus funciones.

¿Qué es una enzima?

Las enzimas son proteínas con alta eficiencia y efectos catalíticos específicos. Casi todas las reacciones metabólicas del cuerpo requieren la participación de enzimas, y el control del metabolismo material se realiza principalmente mediante la regulación de la actividad enzimática. Ahora está claro que muchas enfermedades humanas se deben a la mutación, reducción o ausencia de ciertas enzimas y, por lo tanto, la deficiencia o mutación de enzimas puede causar trastornos metabólicos y provocar enfermedades. Un catalizador sólo acelera una reacción química hasta un punto de equilibrio, no cambia el punto de equilibrio.

Lo mismo ocurre con las enzimas, aunque son extremadamente eficientes en comparación con los catalizadores no enzimáticos; Además, las enzimas catalizan sólo determinadas reacciones químicas de sustancias específicas (llamadas efectores), produciendo determinados productos sin subproductos, es decir, las enzimas tienen un grado muy alto de especificidad. La capacidad catalítica de una enzima se llama actividad enzimática, que puede medirse y la cantidad de enzima a menudo se expresa en términos de su actividad. La medición de la actividad de determinadas enzimas suele ayudar en el diagnóstico de enfermedades, por lo que la enzimología está muy cerca de la etiología, el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades.

La naturaleza de las enzimas

Durante las dinastías Shang y Zhou en China, existen registros de las actividades de producción de enzimas en microorganismos, como la elaboración de cerveza, la elaboración de salsas y la elaboración de almíbar. Sin embargo, no fue hasta principios del siglo XX que se llegó a una conclusión sobre la naturaleza de las enzimas;a mediados del siglo XIX todavía se creía que las enzimas tenían que funcionar en los organismos vivos; El significado griego original de la palabra «enzima» era «en la levadura», y sólo cuando se descubrió en 1897 que los extractos de levadura libres de células podían fermentarse se comprendió que las enzimas aún podían funcionar fuera de la célula.

En 1926, J.B. Sumner, un bioquímico estadounidense, purificó la ureasa y la cristalizó, demostrando que se trataba de una proteína, quien fue el primero en proponer el concepto de que las enzimas son proteínas. Sin embargo, la autoridad académica de la época, más objetada, no cree que la enzima se haya cristalizado, por el contrario, piensa que la cristalización de la proteína no está funcionando, mientras que el papel de los contaminantes se atribuye a la naturaleza de lo desconocido. Posteriormente, otros científicos también purificaron y cristalizaron pepsina y tripsina y otras proteínas hidrolasas, y también demostraron que son proteínas, la esencia de la enzima es una proteína, esta conclusión es reconocida por la comunidad científica.
Se han descubierto miles de enzimas, se han purificado y cristalizado cientos de enzimas, además de analizarse y determinarse la estructura química del primer nivel de la enzima, se ha demostrado que son proteínas. El concepto de que las enzimas son proteínas es tan sólido que sería inapropiado llamarlas enzimas si se descubrieran macromoléculas con propiedades catalíticas distintas a las proteínas. Por lo tanto, varios ácidos ribonucleicos recientemente descubiertos con actividad catalítica se han denominado similares a enzimas.

Especificidad de la enzima

Una de las características más llamativas de una enzima es la especificidad (o especificidad) de la reacción que cataliza. Esto se refiere tanto a la elección de efectores de la enzima como a la especificidad de la reacción que cataliza. El grado de especificidad varía de una enzima a otra.
Por ejemplo, la ureasa sólo cataliza la hidrólisis de la urea a CO2 y NH3; la succinato deshidrogenasa solo tiene ácido succínico como efector, su especificidad es extremadamente estricta, lo que puede denominarse especificidad absoluta, más enzimas tienen un grupo común o selectividad de enlace químico; como la fosfatasa puede catalizar la hidrólisis de muchos tipos de compuestos que contienen ácido fosfórico para eliminar el ácido fosfórico, y las esterasas catalizan la hidrólisis del enlace éster de muchos compuestos diferentes, eligiendo los menos estrictos. A esto se le puede llamar especificidad relativa.

Se puede observar que la especificidad de diferentes enzimas para la acción de sustancias varía mucho, incluso la misma clase de enzimas, debido a diferentes fuentes, el grado de especificidad del grado estricto de inconsistencia.

Importancia de las enzimasEl cuerpo humano y otros organismos sufren miles de reacciones químicas diferentes. Todas las actividades como la digestión, la absorción, el transporte, la síntesis, la secreción, la locomoción y la reproducción (comúnmente denominadas metabolismo de sustancias) se basan en reacciones químicas. La mayoría de estas reacciones son lentas, pero las enzimas las aceleran para que las diversas actividades de las que depende la vida puedan llevarse a cabo en el momento oportuno. La gran mayoría de estas reacciones tienen lugar en la célula; cada reacción está catalizada por una enzima diferente; la célula contiene miles de enzimas, segregadas en varios orgánulos, que catalizan metódicamente reacciones críticas para la vida.

Tomemos como ejemplo el almidón que comemos todos los días, el almidón se digiere en el tracto digestivo y se hidroliza a glucosa por la amilasa y otras enzimas catalíticas, mientras que la glucosa ingresa a la célula, que también es catalizada por enzimas, y los diversos metabolismos de la glucosa en la célula son aún más una serie de reacciones catalizadas por enzimas, que oxidan la glucosa en dióxido de carbono y agua y suministran energía, y también se pueden convertir en otras sustancias como la grasa. En comparación con la oxidación de la glucosa en el cuerpo y su combustión fuera del cuerpo, aunque los productos son dióxido de carbono y agua, y ambos liberan energía, la oxidación de la glucosa en el cuerpo es catalizada por enzimas y se lleva a cabo en condiciones suaves, como temperatura ambiente, y pasa por una serie de pasos y libera gradualmente energía que puede utilizarse fácilmente, lo cual es extremadamente diferente de la combustión fuera del cuerpo.

I. En la industria de fermentación de alimentos

La elaboración de salsa de soja implica el uso de proteasas secretadas por Aspergillus oryzae para descomponer las proteínas de las materias primas y degradarlas en péptidos, aminoácidos, etc., para producir salsa de soja con color, aroma y sabor. Por ejemplo, la proteasa ácida utilizada en la producción de salsa de soja puede compensar la falta de enzima en las grosellas, promover la descomposición de proteínas en las materias primas de la salsa de soja y el vinagre, fortalecer el proceso de producción y facilitar la producción a gran escala. Además, la hidrólisis de la proteasa puede aumentar el contenido de aminonitrógeno en los licores de salsa de soja, promoviendo así el proceso de fermentación y la formación de sustancias aromáticas y gustativas. Al mismo tiempo, también ayuda a mejorar la tasa de utilización de materias primas, ahorrar alimentos, reducir costos y contribuir a la mejora de la producción y la estabilidad de la calidad del producto.

II. En elaboración de cervezaCuando se reduce la cantidad de malta y se aumentan los materiales auxiliares, a menudo se necesita proteasa suplementaria para degradar completamente las proteínas, y la proteasa ácida microbiana también es un clarificador de cerveza eficaz.

III. En producción de curtido

La proteína fibrosa de la piel, materia prima del curtido, es un componente útil del cuero, pero también existen muchas proteínas no fibrosas en el espacio de la fibra y la epidermis. El contenido de estas proteínas es pequeño; si no se elimina, el cuero terminado se volverá rígido y quebradizo. Por lo tanto, tenemos que depender de la proteasa, la proteasa se usa en el procesamiento del cuero para la descomposición de proteínas intersticiales, la producción nacional de preparaciones de proteasa neutra y alcalina se puede usar para el depilado enzimático.

Cuatro. Utilizado en la fabricación de gelatina y fibra de colágeno soluble:

Industria con agua de cal que lixivia piel, huesos y otras materias primas en el aceite y la grasa y proteínas diversas, etc., este proceso requiere mucho tiempo hasta varios meses, requiere mucha mano de obra, baja tasa de gelatina y consumo de energía, con purificación de proteasa del colágeno, pureza de la gelatina, calidad, uniformidad relativa de la masa molecular, disposición molecular del conjunto, el ciclo de producción es corto, el rendimiento de la gelatina es alto.

V. Utilizado para el pretratamiento de teñido de lana a baja temperatura:

La lana teñida a alta temperatura dañará la resistencia de la lana y causará fácilmente la contracción del fieltro de la fibra y la erección del cuerpo del cabello, con tratamiento de proteasa de la lana, teñido en el punto de ebullición, la tasa de color de 2 minutos casi hasta el 100%, el color y el brillo del producto terminado son brillantes, se sienten regordete y el agua residual en el contenido de combustible se reduce considerablemente.

Para desgomado de seda:

Las telas de seda cruda deben desgomarse, el pegamento de seda es una proteína, nuestro país ha utilizado tradicionalmente el método de jabón alcalino de refinación a alta temperatura para el desgomado, muchas deficiencias, la invasión alcalina del pigmento de seda, fácil de afectar el brillo, y con el desgomado con proteasa, el producto terminado está lubricado y suave al tacto, brillante y brillante, y el tiempo de desgomado es corto, la temperatura de funcionamiento es baja y aumenta la productividad.

Ingeniería genética enzimática y biocatálisis industrial de ingeniería de proteínas en la década de 1990, el auge de la evolución dirigida por proteínas, el desarrollo de tecnologías genómicas y proteómicas. El núcleo de la biocatálisis industrial es la aplicación de enzimas.En comparación con la catálisis química tradicional, la biocatálisis tiene las ventajas de la especificidad de sitio y la estereoespecificidad, lo que permite a las personas llevar a cabo una «reevolución» según los deseos humanos sin la necesidad de comprender la estructura de la enzima, y ​​puede usarse para la clonación de genes, la mutación o hibridación aleatoria, la mutación dirigida y la construcción de bibliotecas de mutaciones mediante métodos de PCR propensos a errores. Las bibliotecas de mutaciones se pueden construir mediante clonación, mutación aleatoria o hibridación, mutación dirigida y PCR propensa a errores, que se pueden combinar con estrategias de detección de alto rendimiento para mejorar la actividad enzimática, la estabilidad, la estereoselectividad y las propiedades de reacción no acuosa.

La xilanasa es una enzima clave para la degradación de la hemicelulosa y, en China, utilizamos el gen de Streptomyces olivaceus para transferirlo a la levadura Pichia piscine Pichiapastoris para obtener una expresión eficiente. La actividad enzimática fue de 1.200 U/mL y la actividad específica fue de 2.869 U/mg. Tiene muy buena resistencia a la degradación de proteasa [3]. Los cuatro genes del hongo acidófilo Biospora sp. MEY-1 se clonó con éxito en Saccharomyces cerevisiae para expresión heteróloga, y la actividad específica de la enzima XYL11 de levadura recombinante fue de 1,8831 U/mg, y la enzima retuvo más del 87 % de su viabilidad a 90 ℃ durante 10 min. La degradación del xilano de avena produce principalmente xilosa y xilano-disacárido, que tiene buena resistencia a la degradación de la proteasa [8]. El gen productor de xilano de grosella negra IME-216 se clonó y expresó en Saccharomyces cerevisiae, y el vigor se incrementó a 90 000 U/mL [8], y el resto de los más de 30 genes de xilanasa se expresaron en Escherichia coli y otros artículos no se mencionarán en detalle.

Las enzimas para piensos se han convertido en la industria de enzimas más fuerte y de más rápido crecimiento en la industria mundial de enzimas industriales. La fitasa es un aditivo alimentario para la degradación del ácido fítico en fosfato inorgánico e inositol en los piensos. El Instituto de Investigación de Piensos de la Academia China de Ciencias Agrícolas, recombinó el gen de fitasa de Aspergillus niger963 en Saccharomyces cerevisiae para obtener una expresión altamente eficiente, y la actividad enzimática alcanzó 8×105 UI/mL, que fue más de 3000 veces mayor que la del Aspergillus niger original, y fue mucho mayor que la de los hongos modificados reportados en el extranjero [4, 11]. 11], y se han establecido varias empresas de producción en China.

La celulasa es un sistema enzimático complejo multienzimático, el diseño irracional es el método actual de evolución dirigida por la celulasa, la exonucleasa de celulosa de Aspergillus xylosus y la endonucleasa de celulosa han estado en fagos para demostrar la función.En la actualidad, se han clonado y expresado varios genes de celulasa alcalina media, que pueden usarse en textiles y detergentes, y el cultivo optimizado de bacterias de ingeniería de endocelulasa neutra para uso en la industria papelera, con una actividad enzimática de hasta 32.529 U/mL [10], que aumentó 7,8 veces la cepa original. El gen de celulasa multifuncional de Fusarium ampullaia crossean se expresó en E. coli y se obtuvo una línea de celulasa de alta actividad específica, con buena actividad hidrolítica contra xilano, glucósidos de disacáridos de fibra de p-nitrofenol y carboximetilcelulosa [5]. La clonación del gen Swollenin de Mycobacterium antropophilum S38 puede estar alterando los enlaces de hidrógeno, que es un componente del sistema de celulasa de degradación fúngica [6]. Además, en China se han llevado a cabo investigaciones sobre el sistema enzimático degradante de lignocelulosa de la termita gigante de alas amarillas.

La lipasa es una clase de enzima importante en la biosíntesis. En la actualidad, China ha establecido una plataforma técnica para la modificación, producción y aplicación de tres genes de lipasa madurados mediante un diseño racional. La actividad enzimática de Penicillium expansum FS8486 aumentó en un 317 % utilizando la tecnología de reorganización genética [7]. Estructura de «tapa» de lipasa para la mutación dirigida, para obtener lipasa de tapa abierta, la actividad específica de la enzima aumentó 5,7 veces, la eficiencia catalítica de dos fases aumentó 1,8 veces [8].
China también construyó la bacteria de ingeniería de visualización de superficie, la bacteria de ingeniería E. coli, la bacteria de ingeniería Picrosporum y la plataforma de tecnología de cultivo de alta densidad, Pseudohyphae Candida sp. La actividad de lipasa 99-125 alcanzó más de 15 000 U/ml [9]. La lipasa clonada de Rhizopus miehei se expresó con éxito en dos levaduras Pichia y la actividad enzimática más alta alcanzó 18 000 U/ml. La actividad enzimática no disminuyó a 4 ℃ durante 6 meses y el rendimiento de biodiesel fue superior al 95 % a las 12 h [9]. El gen de la lipasa de Rhizopuschinensis se clonó con éxito en Picrosylla, y las dos proteínas chaperonas coexpresadas pudieron aumentar la actividad enzimática en un 30 %, y la actividad enzimática alcanzó 16 200 U/mL [10-11]. Paralelamente también se llevó a cabo el estudio de lipasas unidas a células con buena tolerancia a disolventes orgánicos y estabilidad térmica.

La amilasa es una enzima industrial muy importante y representa el 25% del mercado de enzimas. En la actualidad, la industria se centra principalmente en enzimas de alta temperatura, arqueas anaeróbicas termófilas de boca líquida de aguas profundas. El género Thermococcus produce una enzima extracelular resistente al calor de alta temperatura, la temperatura óptima de 95 ℃, 100 ℃ todavía tiene el 60% de la viabilidad del gen de la enzima se clonó mediante PCR y se expresó en E. coli [7].También se aislaron dos cepas de bacterias Geobacillus productoras de almidón resistentes al calor de Tengchong, Yunnan, y la viabilidad específica fue de 1320 y 890 U/mg después de la purificación [7]. El gen de Bacillus alcalophilus se clonó mediante PCR, en la que Bacillus subtilis se expresó heterólogamente con una actividad de 450 U/mL [9]. α-amilasa ácida mesófila, que ahorra y reduce energía para el procesamiento de almidón, Bacillus sp. El gen de la α-amilasa tiene una homología del 98 % con el gen de la α-amilasa de B. amyliquefaciens [7].

La mananasa pertenece a la hemicelulasa y es adecuada para la preparación de manano oligosacáridos. La empresa de preparación de enzimas de la ciudad de Zhaodong, Richeng, con la actividad de expresión de β-mananasa ácida de la bacteria de ingeniería Aspergillus niger de 20 000 U/mL, para el nivel actual de cepas de producción de 25 veces, en la posición de liderazgo de las bacterias de ingeniería genética fúngica [10]. El mutante de β-mananasa MAN 47 de A. tabescens con alta temperatura y resistencia a los ácidos se obtuvo mediante una mutación dirigida al intercambio de ADN, y la actividad enzimática a alta temperatura de 80 ℃ y pH 4,0 fue 10 veces mayor que la del tipo salvaje. La introducción selectiva de sitios de N-glicosilación permitió la expresión tanto de tipo salvaje como mutante en A. tabescens, y se mejoró la estabilidad al calor, la estabilidad a los ácidos y la resistencia a las proteasas. También se obtuvieron [10-11] tres mutantes con actividad mananasa 3-5 veces mayor que el tipo salvaje. Se clonó una β-1,4-mananasa termoestable a partir de Thermoanaerobacter thermophilus, que tuvo la mayor actividad a 80 ℃ en pozos petroleros de alta temperatura y baja permeabilidad y contra la goma hidroxiguar. La vida media de esta enzima es de 46 h [10].

La lacasa es una polifenol oxidasa que contiene cobre, una enzima ligninolítica que también puede catalizar la síntesis de fenoles, aminas aromáticas y oligómeros. La actividad de expresión del gen de lacasa clonado de Tanya ruderalis en Saccharomyces cerevisiae fue de 9,03 U/ml, 3 veces mayor que la de la cepa original [5]. La lacasa silvestre de Gramineae Panus rudis se transformó en levadura Picros para su secreción y expresión, y la actividad específica de la enzima fue de 16,17 U/mg, que aumentó 4,4 veces mediante la mutación dirigida y la mutación aleatoria [7]. La nueva lacasa bacteriana marina se sometió a mutagénesis dirigida a aminoácidos, y la vida media del mutante se extendió 3 veces y la proteína soluble aumentó en un 244% en comparación con la anterior a la optimización. El rendimiento de la fermentación fue 7,9 veces mayor que el del [10] de tipo salvaje. La actividad enzimática de lacasa de una cepa de hongo tropical de pudrición blanca alcanzó 11.400 U/L (método guaiacol) [7].La pululanasa, también conocida como taumatina polisacaridasa, es una enzima desramificante que rompe los enlaces α-1,6-glucosídicos. Termococo sp. HJ21 produce pululanasa extracelular de alta temperatura con una temperatura óptima de 95 ℃, y la actividad enzimática sigue siendo superior al 50 % a 100 ℃ durante 2 h [7]. El gen de esta enzima fue clonado mediante PCR. Anoxi bacilo sp. Se clonó p28 en la secuencia del gen purulanasa y se construyó un plásmido recombinante. Transformado en E. coli, el producto era una maltotriosa única, una pululanasa tipo I. El gen de la purulanasa de Bacillus sp. anaeróbico resistente al calor. aislado de las aguas termales de Tengchong se introdujo en Bacillus subtilis y se expresó. 60 ℃ y 48 h todavía conservaban más del 50 % de viabilidad, y la actividad enzimática extracelular fue de 42 U/ml, lo que supuso un aumento de 40 veces en la viabilidad de la expresión [10]. A través de tecnología de recombinación y eliminación de genes, Nanjing Bestjie Bioengineering Company modificó el gen del Bacillus Pullulanase salvaje y creó una enzima compuesta con glucoamilasa, que puede preparar glucosa con un valor DE superior a 96,5, y el nombre comercial es serie High DEX, que puede satisfacer la producción de glucosa y alcanza el nivel internacional [10].

La penicilina acilasa es la enzima clave en la industria de los antibióticos β-lactámicos. China ha ingresado con éxito en la industria de antibióticos de síntesis de enzimas, penicilina acilasa mediante mutagénesis para obtener una viabilidad de cepa mutante de 820 U/mL [2]. La clonación del gen de la penicilina acilasa de Bacillus megaterium se expresó en Bacillus subtilis con una viabilidad de 30 U/mL [4]. La penicilina acilasa se secretó y expresó en Bacillus subtilis a 864 U/L, lo que fue 144 veces mayor que el rendimiento del productor de tipo salvaje similar a Bacillus A. faecalis [5]. La penicilina acilasa de B. faecalis fue secretada y expresada en E. coli, y la actividad enzimática del cultivo mejorado de la bacteria modificada fue >2000 U/L. La acilasa del ácido 7-aminocefalosporánico (GL-7-ACA acilasa) pudo transformar la cefalosporina C y se expresó en E. coli, con la mayor actividad enzimática de hasta 266 U/L [5], y la penicilina acilasa de Bacillus megaterium inmovilizada en el vector Eupergitc produjo 30 lotes de transformaciones sucesivas. La enzima se inmovilizó con el vector Eupergitc y se produjo en 30 lotes consecutivos sin disminución de la actividad [6].

La D-aminoácido oxidasa puede catalizar la producción de D-aminoácidos para producir los correspondientes cetoácidos y amoníaco, esta enzima y la acilasa del ácido 7-aminocefalosporánico (7-ACA acilasa) producen en dos pasos cefalosporinas, materia prima importante, el ácido 7-aminocefalosporánico (7-ACA). Un Picrosporum spp recombinante altamente expresado.se construyó utilizando D-aminoácido oxidasa expresada por levadura metanólica, y la viabilidad de fermentación alcanzó 8 000-1 2000 U/L en tanques [5] de 14 L. Se construyó [5] D-aminoácido oxidasa expresada por fusión de levadura picot con una viabilidad de 1 700 U/L, y también se construyeron dos tipos de acilasas GL-7-ACA recombinantes, con cepas constitutivas de hasta 1 500 U/L y cepas inducibles de hasta 900 U/L, y la tasa de conversión de las enzimas inmovilizadas alcanzó el 97%. [5]. El gen de la D-aminoácido oxidasa de Saccharomyces cerevisiae se transfirió a E. coli con un vigor de expresión de 23,3 U/mL[5].
La D-aminoácido oxidasa se inmovilizó y se transformó en resina epoxi Amberzyme durante 14 lotes sin disminución de la viabilidad [6]. La P-hidroxifenilglicina es un intermedio importante en la semisíntesis de antibióticos β-lactámicos, que se pueden preparar mediante la preparación catalítica de dos pasos de Amberzyme y D-carbamoil hidrolasa, y la solubilidad aumentó 6 veces en E. coli mediante mutación aleatoria de D-carbamoil hidrolasa [6] y expresión recombinante de E. coli con poca solubilidad de D-arbamoil hidrolasa, y La coexpresión de chaperonas moleculares aumentó la solubilidad de la expresión en aproximadamente 3 veces [7].

La reducción asimétrica de compuestos carbonílicos por carbonil reductasa se usa ampliamente para la preparación de alcoholes quirales. El (S)-4-cloro-3-hidroxibutirato de etilo se preparó mediante carbonil reductasa de Streptomyces azureus. Su bacteria recombinante, E. coli BL21, preparó (S)-4-cloro-3-4-fenilbutirato de etilo y (S)-o-cloromandelato de metilo con conversión y valores de ee superiores al 99%. Se incrementaron los valores enantioméricos de ee y los rendimientos de los productos de expresión homóloga del gen de la carbonil reductasa de levadura de panadería. Se clonó una nueva carbonil reductasa de tipo (S) a partir del genoma de pseudohifas casi lisas, y la bacteria recombinante E. coliBL 21 pudo preparar (S)-fenilglicol con una pureza óptica del 99,1 % y un rendimiento del 89,6 % [8,11].

La β-glucosidasa es un componente importante del sistema celulasa, que puede hidrolizar la celobiosa y la celobiosa soluble en glucosa y los ligandos correspondientes, hidrolizar enlaces β-glucosídicos y sintetizar nuevos derivados de azúcar. La β-glucosidasa de Aspergillus suisse, mediante la desactivación genética y la mutación de aminoácidos, la actividad enzimática del mutante fue 143 veces mayor que la del [9] de tipo salvaje. El gen de la β-glucosidasa de Sphingobacterium neoformans se expresó con éxito en E. coli, que puede convertir los glucósidos de isoflavonas para producir los glucósidos correspondientes [10]. La expresión heteróloga de β-glucosidasa en el tracto intestinal de la termita de la leche de Taiwán E. coli utilizando un sistema de expresión procariota dio como resultado un 2.Aumento de 6 veces en la actividad de la enzima mutante en comparación con la enzima de tipo salvaje. También mejoró la tolerancia a la glucosa y la estabilidad térmica [10]. La β-glucosidasa de Penicillium obliquum se modificó genéticamente y se obtuvieron tres cepas de expresión mediante transformación, y la actividad enzimática aumentó entre 3,4 y 3,7 veces en comparación con la cepa original [10], y el gen de la β-glucosidasa resistente al calor se aisló de una bacteria priónica no incompetente y se clonó en E. coli, y la actividad enzimática aumentó 17 veces en [4]. Se seleccionó una β-glucosidasa tolerante a la glucosa a partir de un macrogenoma marino y se clonó en E. coli para una expresión eficiente, y las concentraciones de glucosa por debajo de 400 mmol/L promovieron la enzima, y ​​hasta una concentración de glucosa de 1000 mmol/L, la actividad enzimática fue del 50% [8,11]. Se utilizó la reorganización del ADN y la mutagénesis dirigida para mejorar la estabilidad de la β-glucosidasa, y la vida media de inactivación por calor a 61 ℃ de los cuatro mutantes aumentó 14,16, 68 y 44 veces en comparación con la del tipo salvaje. La resistencia al calor del [8] mejoró significativamente.

La galactosidasa, también conocida como lactasa, descompone la lactosa en grupos glucosa y galactosil y puede sintetizar oligosacáridos. La β-galactosidasa, una enzima transglicosilante eficaz, se obtuvo del lodo del fondo marino mediante un método macrogenómico y se solubilizó y expresó en E. coli, disolventes orgánicos tolerados y oligogalactosa sintetizada con rendimientos de hasta el 51,6 % [9]. La α-galactosidasa de Aspergillus se fermenta sólidamente con una actividad enzimática de 305 UI/g [6]. La β-galactosidasa de Sulfolobus solfataricus P2 se modificó molecularmente para construir un mutante, y la enzima mutante, F441Y, produjo oligogalactosa con un rendimiento del 61 %, que fue aproximadamente un 10 % mayor que el [9] de tipo salvaje.

La nitrilo hidratasa tiene importantes aplicaciones en la síntesis de amidas, ácidos carboxílicos y sus derivados, catalizando la producción de acrilamida a partir de acrilonitrilo, con una viabilidad de fermentación de hasta 6.000 unidades internacionales en Nocardia sp. YS-2002, que se expresa en E. coli y Picrosporum [5].

La inulinasa es una enzima hidrolítica que hidroliza el enlace fructósido β-2,1-D-fructofructosa de la inulina para producir oligofructosa y se divide en dos tipos: endonucleasa y exonucleasa. El gen de la inulina endonucleasa de Aspergillus niger se clonó en la levadura Bichiria para obtener una expresión eficiente, y la actividad de la enzima recombinante alcanzó 128 U/mL, lo que alcanzó el nivel internacional [9].Alginato sintasa, el alginato se usa ampliamente en el campo de los alimentos, la medicina y la industria ligera, se puede usar para producir alginato a partir de maltosa mediante el método de una sola enzima, mediante el diseño racional de moléculas enzimáticas y la tecnología de mezcla de ADN de dos cepas GRAS y dos bacterias termófilas clonadas en genes de alginato sintasa y llevó a cabo con éxito la expresión de alta eficiencia, y se ha realizado en la producción industrial [5].

La proteasa neutra se usa ampliamente en la producción industrial, el plásmido recombinante del gen Npr de Bacillus subtilis AS1398 se transfirió a B. subtilisAS 1398 para obtener una bacteria recombinante de copias múltiples, y la estabilidad del plásmido de la bacteria recombinante se mantuvo al 100% durante 30 generaciones consecutivas, y el nivel de expresión de la proteasa se incrementó en más de 1 veces para alcanzar 24 000-28. 000 U/[10]. ml [10]. La cepa de B. subtilis con virulencia nematicida eficiente se optimizó para el cultivo para obtener una actividad proteasa de hasta 12 379 U/mL, que era 5 veces mayor que antes de la optimización, y se aplicó el sistema de expresión de B. subtilis WB600 para construir una biblioteca de mutaciones aleatorias para obtener un mutante termoestable, que se usó como base para el biocida [8]. La metaloproteinasa de matriz humana está estrechamente relacionada con la metástasis tumoral, y la enzima se clonó y expresó con éxito en E. coli, lo que sienta las bases para el estudio del mecanismo de la enzima y la metástasis tumoral y la búsqueda de inhibidores específicos de la enzima [5].

La glucanasa es una hidrolasa, dividida en endonucleasa y exonucleasa, que se utiliza en la producción de cerveza y en la adición de piensos. El gen de β-1,3-1,4-glucanasa de Penicillium thermophilum se clonó en un vector de expresión procariótico y se transfectó en expresión inducida por E. coli BL 21 con una actividad enzimática de 240 U/mL [8], y Streptomyces sp. El gen de la endonucleasa S27 β-1,3-glucanasa se expresó eficientemente en E. coli, que hidroliza los polisacáridos de kombucha, etc., y puede inhibir los hongos patógenos y productores de toxinas [8]. El gen de la endoglucanasa de Aspergillus longum se introdujo en Picrosporum para expresarlo y la actividad enzimática de la bacteria recombinante III alcanzó 110 U/mL, que se optimizó para aumentar en un 50% [8]. Mutación puntual Thermotogamaritima endoglucanasa Cell-12B extremadamente resistente al calor, la temperatura óptima de la enzima de 95 ℃, 90 ℃ aún conserva el 70% de vida.
El ácido N-acetilneuramínico es uno de los ácidos salivales más importantes en los organismos vivos, y la cadena de azúcar del ácido salival está involucrada en muchos procesos de la vida, el ácido salival CMP promueve la regeneración de las células neuronales y la modificación de la base del gen de la sintetasa del ácido salival CMP dio como resultado una expresión altamente eficiente en E.coli, con una expresión enzimática que representa el 26,5% de la proteína total y una actividad enzimática de 100 U/L, que fue 850 veces mayor que la de la cepa de partida [4]. La enzima desintoxicante de aflatoxinas es una oxigenasa, y el gen se construyó mediante tecnología recombinante para expresarse en fermentación de alta densidad en Saccharomyces cerevisiae, y la enzima representó el 56 % de la proteína total, y la cantidad de expresión alcanzó 814,5 mg/L [6]. El plásmido recombinante del gen de mutación enzimática se introdujo en E. coli para amplificarlo y transferirlo a Saccharomyces cerevisiae, se estableció una biblioteca de mutaciones y la actividad enzimática del mutante A1773 se incrementó 5 veces. El mutante A1242 mostró un aumento de 3,5 veces en la resistencia a altas temperaturas. El mutante DS1474, con una actividad enzimática específica de 56 U/mg, y el mutante DS896, con una actividad enzimática específica de 44 U/mg [9], han sido aprobados como productos enzimáticos para la desintoxicación en piensos.

La infección por hongos por Aspergillus fumigatus es un problema difícil para la salud humana, el estudio sistemático del genoma de Aspergillus fumigatus ha clonado más de 50 genes relacionados con la vía de glicosilación a partir de Aspergillus fumigatus, quitinasa, fosfomanano isomerasa, O-manosiltransferasa, α-1,4-N-acetilglucosaminiltransferasa, α-glucosidasa I y Genes de CMP-salivaril sintetasa, comprensión del mecanismo de glicosilación de hongos, desarrollo de fármacos modificados genéticamente e infecciones antimicóticas [6].

La L-asparaginasa tiene un claro efecto terapéutico sobre la leucemia, a través de la tecnología de recombinación de ADN, el fragmento de anticuerpo monocatenario específico de la L-asparaginasa y la enzima para construir una proteína de fusión para mejorar la estabilidad de la enzima in vivo, la actividad de la enzima de ingeniería recombinante E. coli AS 1357 aumentó hasta 228 U/mL, lo que es comparable a la bacteria salvaje más de 50 veces. El gen de la esterasa se transfirió a E. coli mediante el método macrogenómico, y la bacteria de ingeniería construida mejoró el vigor, con una cantidad de expresión de 200 mg/L, el vigor de la enzima hasta 180 U/mg y la estabilidad térmica a 60 ℃ mejoró 144 veces y 196 veces en comparación con la del tipo salvaje, y una nueva esterasa mutante degradante de pesticidas de poliéster que podría degradar el clorpirifos. Se obtuvo deltametrina, deltametrina y flucitrina [9].
La pectinasa alcalina se produjo mediante fermentación de levadura Picher recombinante y la producción de enzima más alta fue de 1315 U/mL en el fermentador [8] de 1 t. La actividad pectinasa del cultivo de Aspergillus niger EIM-6 se optimizó a 30 231 U/mL [8,11]. Gen de salicilato hidroxilasa de Pseudomonas clonado en E.coli expresó dos enzimas degradantes de naftaleno que degradan el ácido salicílico, el ácido acetilsalicílico, el ácido sulfosalicílico, el salicilaldehído, el m-nitrobenzaldehído, el ácido 5-clorosalicílico, el octanal y el o-nitrobenzaldehído [5].
Los ésteres organofosforados son una clase de compuestos altamente tóxicos que se utilizan como insecticidas, herbicidas o agentes nerviosos. La hidrolasa del éster organofosforado de Pseudomonas aeruginosa se clonó y se expresó de forma recombinante en E. coli mediante mutación del sitio del aminoácido, lo que aumentó la capacidad de hidrólisis de los ésteres organofosforados en aproximadamente 7000 veces [10].

A Lista de verificación práctica de abastecimiento para temas de enzimas, biotecnología e ingredientes alimentarios

En proyectos de procesamiento de alimentos y enzimas, el marco de decisión más útil suele ser el ajuste de la aplicación más la estabilidad del proceso: qué ingrediente funciona bajo las condiciones de pH, temperatura, tiempo y sustrato previstas sin crear un problema de calidad o cumplimiento posterior.

• Defina primero el objetivo de procesamiento: Las aplicaciones de sabor, hidrólisis, textura, fermentación, limpieza y bioprocesos a menudo necesitan perfiles de actividad muy diferentes.
• Compruebe la ventana operativa real: El pH, la temperatura, el tiempo de residencia y el tipo de sustrato a menudo importan más que la afirmación principal del producto.
• Revisar la consistencia y el impacto posterior:La dosis, la influencia sensorial, la filtración y el comportamiento de vida útil de pueden afectar el valor comercial final.
• Use validación piloto: las pequeñas pruebas de producción generalmente revelan las diferencias más útiles en actividad, eficiencia y ajuste del proceso.

Referencias de productos recomendados

• Longzyme Lipasa: Una referencia directa del producto para debates sobre alimentos, limpieza o bioprocesos relacionados con la lipasa.
• Longzyme Beta-Amilasa: Una referencia práctica de enzimas cuando se están revisando la conversión del almidón y la actividad de procesamiento de alimentos.
• Glucoamilasa compuesta de longzima: Una referencia enzimática útil cuando la sacarificación o el rendimiento del procesamiento relacionado son importantes.
• YExtracto de levadura: Una referencia práctica de ingredientes cuando se trata de aplicaciones de sabor, fermentación o soporte de nutrientes.

Preguntas frecuentes para compradores y formuladores

¿Por qué una enzima de alta actividad no es automáticamente la mejor opción comercial?
Porque la mejor enzima es la que funciona de manera confiable en las condiciones reales del proceso y proporciona el resultado final deseado sin crear nuevos problemas.

¿Deben seleccionarse los ingredientes alimentarios y biotecnológicos únicamente a partir de hojas de datos?
Por lo general, es más seguro combinar la revisión de especificaciones con una prueba piloto o de aplicación porque los sustratos reales y las ventanas de proceso pueden cambiar mucho el resultado.

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Glucoamilasa compuesta	9032-08-0
Pullulanasa	9075-68-7
Xilanasa	37278-89-0
Celulasa	9012-54-8
Naringinasa	9068-31-9
β-amilasa	9000-91-3
Glucosa oxidasa	9001-37-0
alfa-amilasa	9000-90-2
Pectinasa	9032-75-1
Peroxidasa	9003-99-0
Lipasa	9001-62-1
Catalase	9001-05-2
TANNASE	9025-71-2
Elastase	39445-21-1
Urease	9002-13-5
DEXTRANASE	9025-70-1
L-Láctica deshidrogenasa	9001-60-9
Malato de deshidrogenasa	9001-64-3
Colesterol oxidasa	9028-76-6