谷氨酰胺转胺酶发酵过程优化

1、第七章第七章 谷氨酰胺转胺酶谷氨酰胺转胺酶 发酵过程优化发酵过程优化第一节第一节 谷氨酰胺转胺酶发酵概述谷氨酰胺转胺酶发酵概述一、新型蛋白食品与谷氨酰胺转胺酶一、新型蛋白食品与谷氨酰胺转胺酶 许多食品蛋白质，由于氨基酸组成不理想，或许多食品蛋白质，由于氨基酸组成不理想，或缺乏适当的结构和构像，因而使得这些蛋白质缺缺乏适当的结构和构像，因而使得这些蛋白质缺乏良好的功能性质，且本身的营养价值也不高。乏良好的功能性质，且本身的营养价值也不高。谷氨酰胺转胺酶谷氨酰胺转胺酶( (蛋白质蛋白质- -谷氨酸谷氨酸- -谷氨酰胺转移谷氨酰胺转移酶，酶，transglutaminase EC 2.3.2.13t

2、ransglutaminase EC 2.3.2.13，TG)TG)，可，可以催化蛋白质分子内的交联、分子间的交联、蛋以催化蛋白质分子内的交联、分子间的交联、蛋白质和氨基酸之间的连接以及蛋白质分子内谷氨白质和氨基酸之间的连接以及蛋白质分子内谷氨酰胺酰胺基的水解，从而可进一步改善蛋白质功酰胺酰胺基的水解，从而可进一步改善蛋白质功能性质，提高蛋白质的营养价值。能性质，提高蛋白质的营养价值。v谷氨酰胺转胺酶的来源、主要结构、组成及性质谷氨酰胺转胺酶的来源、主要结构、组成及性质 动物中谷氨酰胺转胺酶称为动物中谷氨酰胺转胺酶称为GTGGTG，微生物谷氨酰，微生物谷氨酰胺转胺酶称为胺转胺酶称为MTGMTG

3、，MTGMTG是一种胞外酶，具有很多优是一种胞外酶，具有很多优点点: :对钙离子的非依赖性对钙离子的非依赖性对热和对热和pH的稳定性的稳定性易贮存性易贮存性v谷氨酰胺转胺酶在食品工业中的应用谷氨酰胺转胺酶在食品工业中的应用保护食品蛋白质中的赖氨酸避免发生化学反应保护食品蛋白质中的赖氨酸避免发生化学反应提高蛋白质的营养性；提高蛋白质的营养性；包埋脂类或脂溶性物质；包埋脂类或脂溶性物质；形成耐热耐水性的膜；形成耐热耐水性的膜；提高食品的弹性和持水能力等。提高食品的弹性和持水能力等。谷氨酰胺转胺酶的功能性质谷氨酰胺转胺酶的功能性质谷谷氨氨酰酰胺胺转转胺胺酶酶的的生生产产谷氨酰胺转胺酶生产过程中存在的

4、问题谷氨酰胺转胺酶生产过程中存在的问题p原料原料p发酵过程操作与发酵环境条件发酵过程操作与发酵环境条件p发酵过程的搅拌与溶氧浓度发酵过程的搅拌与溶氧浓度p菌丝球形成过程及工程特性菌丝球形成过程及工程特性pMTGMTG合成氨基酸的代谢流分析合成氨基酸的代谢流分析接种量对菌体生长和接种量对菌体生长和MTGMTG合成的影响合成的影响谷氨酰胺转胺酶的摇瓶发酵条件研究谷氨酰胺转胺酶的摇瓶发酵条件研究u菌种：茂原链轮丝菌菌种：茂原链轮丝菌(Streptoveticillium mobaraense)u种子生长过程曲线及种龄种子生长过程曲线及种龄u环境条件对环境条件对MTG摇瓶发酵过程的影响摇瓶发酵过程的影

5、响初始初始pH值对菌体生长和值对菌体生长和MTG合成的影响合成的影响温度对菌体生长和温度对菌体生长和MTG酶活的影响酶活的影响装液量对菌体生长和装液量对菌体生长和MTGMTG合成的影响合成的影响营养条件对营养条件对MTG发酵过程的影响发酵过程的影响p不同碳源种类对不同碳源种类对MTGMTG发酵的影响发酵的影响: :可溶性淀粉可溶性淀粉p初始碳源浓度对初始碳源浓度对MTGMTG发酵的影响：发酵的影响：p蛋白胨种类对蛋白胨种类对MTGMTG发酵的影响：发酵的影响：p蛋白胨浓度浓度对蛋白胨浓度浓度对MTGMTG发酵的影响：发酵的影响：p酵母膏浓度对酵母膏浓度对MTGMTG发酵的影响：发酵的影响：p产

6、酶促进剂对产酶促进剂对MTGMTG发酵的影响：发酵的影响：MTGMTG发酵培养基组成的正交试验优化发酵培养基组成的正交试验优化MTGMTG合成的摇瓶发酵过程分析合成的摇瓶发酵过程分析第三节第三节 谷氨酰胺转胺酶分批发酵的谷氨酰胺转胺酶分批发酵的pH及温度控制策略及温度控制策略p未控制未控制pH的的MTG发酵过程发酵过程p控制控制pH的发酵过程的发酵过程ppH对细胞比生长速率的影响对细胞比生长速率的影响第三节第三节 谷氨酰胺转胺酶分批发酵的谷氨酰胺转胺酶分批发酵的pH及温度控制策略及温度控制策略ppH对对MTG产率、生产强度及产率、生产强度及MTG比合成速率的影响比合成速率的影响v 培养条件对透

7、明质酸发酵的影响培养条件对透明质酸发酵的影响温度对透明质酸发酵的影响温度对透明质酸发酵的影响供氧对透明质酸发酵的影响供氧对透明质酸发酵的影响v透明质酸摇瓶发酵过程曲线透明质酸摇瓶发酵过程曲线v透明质酸摇瓶补料发酵实验透明质酸摇瓶补料发酵实验透明质酸摇瓶的发酵条件透明质酸摇瓶的发酵条件乳酸对透明质酸发酵的影响乳酸对透明质酸发酵的影响v 初糖浓度对透明质酸发酵的影响初糖浓度对透明质酸发酵的影响初糖浓度对菌体生长的影响初糖浓度对菌体生长的影响初糖浓度对产物合成的影响初糖浓度对产物合成的影响vpH对透明质酸发酵的影响对透明质酸发酵的影响pH对菌体生长的影响对菌体生长的影响pH对产物合成的影响对产物合成

8、的影响v搅拌转速对透明质酸发酵的影响搅拌转速对透明质酸发酵的影响v通气量对透明质酸发酵的影响通气量对透明质酸发酵的影响v分批发酵培养条件的优化与控制分批发酵培养条件的优化与控制分批发酵生产透明质酸的条件分批发酵生产透明质酸的条件课后思考题课后思考题1.1.透明质酸的生产方法有那些透明质酸的生产方法有那些? ?2.2.如何对一个发酵过程进行建模？如何对一个发酵过程进行建模？v谷氨酰胺转胺酶的来源、主要结构、组成及性质谷氨酰胺转胺酶的来源、主要结构、组成及性质 动物中谷氨酰胺转胺酶称为动物中谷氨酰胺转胺酶称为GTGGTG，微生物谷氨酰，微生物谷氨酰胺转胺酶称为胺转胺酶称为MTGMTG，MTGMTG

9、是一种胞外酶，具有很多优是一种胞外酶，具有很多优点点: :对钙离子的非依赖性对钙离子的非依赖性对热和对热和pH的稳定性的稳定性易贮存性易贮存性v谷氨酰胺转胺酶在食品工业中的应用谷氨酰胺转胺酶在食品工业中的应用保护食品蛋白质中的赖氨酸避免发生化学反应保护食品蛋白质中的赖氨酸避免发生化学反应提高蛋白质的营养性；提高蛋白质的营养性；包埋脂类或脂溶性物质；包埋脂类或脂溶性物质；形成耐热耐水性的膜；形成耐热耐水性的膜；提高食品的弹性和持水能力等。提高食品的弹性和持水能力等。谷氨酰胺转胺酶的功能性质谷氨酰胺转胺酶的功能性质营养条件对营养条件对MTG发酵过程的影响发酵过程的影响p不同碳源种类对不同碳源种类对MTGMTG发酵的影响发酵的影响: :可溶性淀粉可溶性淀粉p初始碳源浓度对初始碳源浓度对MTGMTG发酵的影响：发酵的影响：p蛋白胨种类对蛋白胨种类对MTGMTG发酵的影响：发酵的影响：p蛋白胨浓度浓度对蛋白胨浓度浓度对MTGMTG发酵的影响：发酵的影响：p酵母膏浓度对酵母膏浓度对MTGMTG发酵的影响：发