土壤粘质沙雷氏菌VS56产serratiopeptidase的工艺优化及抗炎活性研究

本研究针对临床重要蛋白酶serratiopeptidase（具有强效抗炎和镇痛特性）的工业化生产瓶颈，通过单因素优化和响应面法（RSM）对粘质沙雷氏菌VS56（OQ859929）的发酵工艺进行系统优化，最终使酶产量提升63.65%（6516.4 U/mL），纯度提高95倍（30658 U/mg）。该成果为关节炎、鼻窦炎等炎症性疾病的药物开发提供了高效、低成本的酶生产方案。

　　

在医药领域，一种名为serratiopeptidase的蛋白酶因其卓越的抗炎和镇痛能力备受关注，被广泛应用于关节炎、鼻窦炎等炎症性疾病的治疗。然而，这种酶的传统生产方式面临产量低、成本高的瓶颈，严重限制了其临床应用。如何通过微生物发酵技术实现高效、经济的serratiopeptidase生产，成为亟待解决的行业难题。

针对这一挑战，印度韦洛尔理工学院（Vellore Institute of Technology）生物技术与生物科学系的Sreelakshmi R. Nair和C.Subathra Devi团队开展了一项创新研究。他们从土壤中分离得到一株高产菌株——粘质沙雷氏菌VS56（GenBank登录号OQ859929），通过系统的工艺优化和纯化策略，成功将酶产量提升至6516.4 U/mL，较基础培养基提高63.65%，同时使酶纯度显著增加。这项突破性成果发表于《Scientific Reports》，为工业化生产高质量serratiopeptidase提供了可靠方案。

研究人员首先采用单因素优化（OFAT）确定关键参数：葡萄糖（最佳碳源，4022.6±0.9 U/mL）、牛肉浸膏（最佳氮源，4123.5±0.7 U/mL）、pH 7±0.3（3844.5±0.6 U/mL）和37℃（5230.6±1.2 U/mL）。随后通过响应面法（RSM）建立数学模型，发现葡萄糖（3 g/L）、牛肉浸膏（3 g/L）和pH 7.5的组合可使酶活达到6516.4 U/mL。在纯化工艺中，采用硫酸铵沉淀（20-80%饱和度）、透析和Sephadex G-100凝胶过滤三级纯化，最终获得比活30658 U/mg、纯度95倍的酶制剂。

生长动力学

研究发现菌株VS56在26小时达到产酶高峰（591±1.1 U/mL），此时生物量为1.8±0.1 mg/mL，生长速率k=1.96 h^-1。酶活与菌体生长呈正相关，表明该菌株具有快速产酶特性。

培养基筛选

在四种候选培养基中，含胰蛋白酶消化酪蛋白肽的D培养基表现最优，酶活达3981.87±0.6 U/mL，HRBC（人红细胞）膜稳定活性96.4%，显著高于其他配方。

抗炎活性验证

优化后的培养基使HRBC保护率提升至97.3±1.0%，较基础培养基提高1%，证实工艺优化不仅提高产量，还增强了生物活性。

纯化特性

SDS-PAGE显示纯化酶分子量约60 kDa，与文献报道一致。纯化后总蛋白从10.2 mg降至0.4 mg，但比活提升1.91倍，收率7.51%，符合工业酶制剂要求。

这项研究通过多维度优化策略，建立了粘质沙雷氏菌VS56产serratiopeptidase的标准化流程。其创新性体现在：首次将RSM模型应用于该菌株的工艺开发，通过数学建模精准预测最优条件；纯化方案兼顾效率与经济性，三级纯化即可获得药用级纯度；实验证实优化工艺能同步提升产量和生物活性。这些成果不仅为抗炎药物的原料供应提供了新思路，其研究方法也可拓展至其他工业酶的生产优化，具有显著的学术价值和产业化前景。