孙 迪, 杨 雪 莹, 曾 超, 高 子 晴

( 大连工业大学 生物工程学院, 辽宁 大连 116034 )

0 引 言

咖啡因是一种嘌呤类生物碱，是茶、咖啡和可乐等的重要组成成分。随着茶产品的不断流行，茶渣的排放问题亟待解决。一方面由于咖啡因在自然条件下不易被降解，会引起土壤盐碱化，进而影响农作物的生长，污染环境[1]；另一方面因茶渣富含蛋白质和糖类，可代替传统谷类作为饲料，但由于咖啡因的存在，动物食用含咖啡因的茶渣会出现异常躁动和睡眠障碍，进而影响肉质产量[2-3]。因此，在排放及利用茶渣前对其进行脱咖啡因处理显得尤为重要。相较于常见的脱咖啡因技术[4]，生物降解法脱咖啡因具有成本低廉、操作简便和环境友好等特点，因此受到人们越来越多的关注[5]。

研究表明，细菌对咖啡因的降解主要存在两种途径：脱甲基途径和氧化途径。在已报道的具有咖啡因降解能力的菌株中，80%都通过N-脱甲基途径降解咖啡因[6]。N-脱甲基途径是指在降解咖啡因过程中，咖啡因先后在N1和N3位脱甲基酶催化下生成3,7-二甲基黄嘌呤或1,7-二甲基黄嘌呤，经代谢中间体7-甲基黄嘌呤转化成甲基尿酸或黄嘌呤，再氧化或水解成甲酸或甲醇，随后转化成CO2和H2O[7-8]。相较于咖啡因降解菌株的筛选及降解途径的解析，咖啡因降解酶类的研究却相对滞后。Woolfolk[9]于1975年确定了N-脱甲基酶的存在及在咖啡因降解中的作用，但由于该酶在提取纯化过程中快速失活，使得N-脱甲基酶的研究一直处于停滞状态。……