固态发酵技术优化土曲霉AUMC 10198产L-谷氨酰胺酶的生化特性及其抗菌活性研究

本研究针对传统L-谷氨酰胺酶(L-glutaminase)生产成本高、效率低的问题，通过固态发酵(SSF)技术优化土曲霉(Aspergillus tamarii)AUMC 10198的酶产量，获得12.9倍纯化效果，并发现其对金黄色葡萄球菌(36.8±1.2 mm)等病原体具有显著抑制活性，为抗癌治疗和食品工业提供新型生物催化剂。

　　

在生物医药和食品工业领域，L-谷氨酰胺酶(L-glutaminase)因其能催化L-谷氨酰胺水解生成具有抗癌作用的谷氨酸而备受关注。然而，传统酶制剂存在产量低、稳定性差等问题，且海洋微生物来源的酶生产成本较高。如何通过低成本农业废弃物实现高效生产，并拓展其治疗应用，成为研究者亟待解决的难题。

埃及亚历山大大学理学院植物与微生物学系的研究团队在《Microbial Cell Factories》发表论文，报道了利用本土分离的土曲霉(Aspergillus tamarii)AUMC 10198菌株，通过小麦麸皮固态发酵技术实现L-谷氨酰胺酶的高效生产。该研究通过三步纯化获得比活性54.17 U/mg的酶制剂，发现其对多种病原微生物具有显著抑制效果，特别是对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的抑菌圈达36.80±1.20 mm，为开发新型抗菌剂和抗癌药物提供了重要依据。

研究采用四大关键技术：1）从埃及亚历山大市农产品市场采集的14株真菌中筛选高活性菌株；2）通过单变量优化法(OVAT)调控发酵参数使酶活提高3.2倍；3）采用乙醇分级沉淀、DEAE-Sephadex A-50离子交换层析和Sephadex G-100凝胶过滤三步纯化；4）通过Nesslerization法和Lowry法分别测定酶活性和蛋白含量。

筛选与鉴定

通过酚红显色法从14株真菌中筛选出产酶最强的土曲霉AUMC 10198（GenBank登录号OQ976977），其发酵液酶活性达2.32±0.2^a U/mL，显著高于其他菌株（p<0.05）。

固态发酵优化

小麦麸皮作为底物时酶活性最高（3.85±0.4 U/mL），最佳条件为：35°C、pH 8.0、2%含水量和4%接种量，此时酶产量较未优化状态提升3.20倍。

酶学特性

纯化后酶分子量约62 kDa（SDS-PAGE验证），在pH 8.0和45°C时活性最高，且能耐受60°C高温。Fe²⁺和Ca²⁺可使酶活提升1.8倍，而Cd²⁺则抑制75%活性。

抗菌效果

该酶对革兰氏阳性菌抑制作用显著，尤其对金黄色葡萄球菌抑菌圈达36.80±1.20 mm，优于庆大霉素（28.20±1.60 mm），对白色念珠菌(Candida albicans)也有中度抑制效果（22.40±0.50 mm）。

该研究首次系统阐明了土曲霉来源L-谷氨酰胺酶的工业化生产潜力，其抗菌特性为开发替代抗生素的生物制剂提供了新思路。通过农业废弃物利用和工艺优化，使酶生产成本降低，符合绿色制造理念。未来可进一步探索该酶在肿瘤治疗中的代谢调控机制，推动其在医疗和食品添加剂领域的应用。