黑曲霉作為細(xì)胞工廠：知識(shí)準(zhǔn)備與技術(shù)基礎(chǔ)

郭艷梅，鄭平，孫際賓

中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所，天津 300308

1 概述

黑曲霉是一種廣泛存在于自然界的腐生真菌，其分生孢子頭呈褐黑色放射狀，分生孢子梗長(zhǎng)短不一。頂囊球形，雙層小梗 (圖 1)，多見于糧食、植物性產(chǎn)品和土壤中。黑曲霉又是重要的工業(yè)發(fā)酵微生物，在工業(yè)酶制劑、有機(jī)酸發(fā)酵方面應(yīng)用廣泛。可生產(chǎn)淀粉酶、酸性蛋白酶、纖維素酶、果膠酶、葡萄糖氧化酶等超過30種酶制劑。因?yàn)楹谇钩錾牡鞍踪|(zhì)分泌能力，黑曲霉也被開發(fā)為通用的異源蛋白表達(dá)載體。黑曲霉是檸檬酸、葡糖酸和沒食子酸等的主要生產(chǎn)菌。世界上檸檬酸年產(chǎn)量超過150萬t，其中 99%以上的檸檬酸都是通過黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)的，中國(guó)檸檬酸生產(chǎn)的技術(shù)和產(chǎn)能都居世界領(lǐng)先地位。另外黑曲霉在甾體轉(zhuǎn)化、傳統(tǒng)發(fā)酵食品釀制等方面也有所應(yīng)用。

圖1 黑曲霉分生孢子梗的掃描電鏡圖[1] (本圖由愛丁堡大學(xué)瑞德博士惠供)Fig. 1 Scanning electron microscope photo of Aspergillus niger conidial head[1] (with kindly permission from Dr. Nick Read).

黑曲霉具有強(qiáng)大的聚合物降解酶系，賦予其在各種廉價(jià)的培養(yǎng)基上快速生長(zhǎng)和發(fā)酵的能力，能夠在極低的pH下保持旺盛的代謝活性因而不易染菌，能夠適應(yīng)工業(yè)發(fā)酵中粗放的物料和理化環(huán)境，這些品質(zhì)使黑曲霉成為一種不可多得的工業(yè)生產(chǎn)宿主菌，即細(xì)胞工廠。但追溯起來，是黑曲霉在檸檬酸工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用首先奠定了其在工業(yè)發(fā)酵上的特殊地位。早在1923年黑曲霉就已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)檸檬酸。到目前為止，利用黑曲霉生產(chǎn)檸檬酸的發(fā)酵過程已經(jīng)成為微生物發(fā)酵工業(yè)的典范?！?br>