Bacillus safensis来源的新型碱性蛋白酶BS2在洗涤剂配方及山羊皮脱毛中的应用研究

《Biologia》：A novel protease from Bacillus safensis: application in detergent formulation and goatskins dehairing

本综述系统阐述了从Bacillus safensis S406菌株中纯化获得的新型碱性丝氨酸蛋白酶BS2的生化特性及其工业应用潜力。该酶分子量为16.8 kDa，在pH 10.0和60°C条件下具有最佳活性，且在Mg2+存在下热稳定性显著增强。研究证实BS2具有卓越的洗涤剂兼容性和有机溶剂耐受性，在山羊皮脱毛过程中可有效替代传统硫化碱工艺，为绿色生物制造提供了新策略。

　　

引言

蛋白酶是生物技术行业中最重要的酶类之一，占工业用生物分子产量的25%以上，占全球酶市场的60%。碱性蛋白酶是商业化程度最高的蛋白酶类型，其中芽孢杆菌属是主要工业生产者。随着洗涤剂和皮革行业对绿色工艺需求的增长，开发具有特殊性能的新型碱性蛋白酶成为研究热点。

材料与方法

菌株鉴定与培养

实验菌株S406分离自突尼斯斯法克斯太阳能盐田，通过16S rDNA测序鉴定为Bacillus safensis。采用含淀粉和酵母提取物的培养基进行发酵培养，离心后获得粗酶液。

BS2纯化工艺

通过硫酸铵分级沉淀（40-60%饱和度）、Sephadex G-75凝胶过滤、Mono Q-Sepharose阴离子交换层析和超滤四步纯化，获得比活性达31903.33 U/mg的纯酶，纯化倍数15.36，回收率23.57%。

生化特性分析

采用SDS-PAGE和zymography验证酶纯度，通过Edman降解进行N端测序。系统评估了温度、pH、金属离子、抑制剂、表面活性剂和有机溶剂对酶活性的影响。

应用性能测试

检测BS2与市售洗涤剂的兼容性，并通过血渍、蛋渍等实际污渍评估去污效果。同时建立山羊皮酶法脱毛模型，通过组织学和扫描电镜分析脱毛效果。

结果与讨论

BS2纯化与鉴定

纯化后的BS2在SDS-PAGE上显示单一条带，分子量16.8 kDa。zymography证实其为均一蛋白酶。N端序列MKKVLGRIVA与已知碱性蛋白酶具有同源性，但存在差异，表明其为新型蛋白酶。

生化特性

最适作用条件为pH 10.0和60°C，在pH 6.0-12.0范围内保持稳定。Mg²⁺和Mn²⁺可显著增强酶活性。PMSF完全抑制酶活，确认其为丝氨酸蛋白酶家族成员。在Tween系列表面活性剂中活性提升至139-141%，显示良好的洗涤剂兼容性。

有机溶剂耐受性

BS2在疏水性溶剂（log P≥2.5）中150天后仍保持完全活性，环己烷中活性提高至151%。这种卓越的溶剂稳定性使其在非水相催化中具有应用潜力。

洗涤剂应用性能

在30-50°C条件下，BS2与所有测试的固体和液体洗涤剂均表现出良好兼容性。添加BS2的洗涤剂在30°C低温下即可有效去除蛋白质类污渍，显示其在低温洗涤中的优势。

皮革脱毛应用

组织学分析显示，BS2处理的山羊皮表皮和毛囊清除彻底，胶原纤维结构完整。扫描电镜证实酶法脱毛的皮张表面更洁净，纤维束打开程度更均匀。生化分析表明酶法脱毛能有效去除73-85%的蛋白聚糖组分，且胶原蛋白含量保持稳定。

结论

BS2蛋白酶具有优异的碱性适应性、热稳定性和溶剂耐受性，在洗涤剂配方和皮革脱毛领域展现出巨大应用潜力。其低温高效去污特性和环保脱毛能力，为工业生物催化提供了新的绿色解决方案。