现代酶工程2酶的发酵生产

1、会计学1现代酶工程现代酶工程2酶的发酵生产酶的发酵生产微生物发酵法微生物发酵法微生物微生物酶酶优点优点商品酶的主要商品酶的主要生产方法生产方法微生物发酵法高产高产优良优良菌株菌株培养培养和和繁殖繁殖代谢代谢和和积累积累分离分离和和纯化纯化酶制剂酶制剂酶的发酵技术酶的发酵技术微生物发酵法产酶微生物产酶微生物菌种菌种保藏保藏机构机构自然界自然界研究研究或或生产生产机构机构温泉森林森林深海火山火山土壤土壤产酶微生物的来源微生物发酵法微生物的筛选微生物的筛选粗筛粗筛菌种菌种分离分离含菌含菌样品样品采集采集产酶产酶性能性能微微生生物物优良优良微生物微生物诱变诱变基因工程基因工程其它方法其它方法微生物发酵

2、法微生物发酵法固体发酵技术原理微生物发酵法微生物发酵法优点缺点液体发酵技术原理微生物发酵法酶的生物合成受酶的生物合成受基因基因和和代谢物代谢物的双重控制的双重控制基因基因决定形成酶决定形成酶分子的化学结构分子的化学结构代谢物代谢物（酶反应的底（酶反应的底物、产物或类似物）物、产物或类似物）控制和调节酶的合成控制和调节酶的合成诱变或基因工程诱变或基因工程来培育优良品种来培育优良品种工艺调控工艺调控生长因子生长因子 酶生产时需要供给微生物生长所需的氨基酸、酶生产时需要供给微生物生长所需的氨基酸、维生素、嘌呤碱和嘧啶碱等生长因子。一般通过加入玉米浆、酵维生素、嘌呤碱和嘧啶碱等生长因子。一般通过加入玉

3、米浆、酵母膏、麸皮、米糠，以及豆饼等来提供。例如：添加含有生长因母膏、麸皮、米糠，以及豆饼等来提供。例如：添加含有生长因子的大豆酒精提取物，可使米曲酶的蛋白酶产量提高子的大豆酒精提取物，可使米曲酶的蛋白酶产量提高1.91.9倍。倍。产酶促进剂产酶促进剂 少量加入之后能显著增加酶产量的物质。一少量加入之后能显著增加酶产量的物质。一般都是酶的般都是酶的诱导物诱导物或或表面活性剂表面活性剂。例如纤维素能诱导纤维素酶，。例如纤维素能诱导纤维素酶，吐温吐温8080可提高多种酶的产量。表面活性剂提高酶产量的作用机制可提高多种酶的产量。表面活性剂提高酶产量的作用机制目前还未完全了解，使用时必须考虑其对微生物

4、是否有毒性。生目前还未完全了解，使用时必须考虑其对微生物是否有毒性。生产上提高胞外酶的活力，一般都采用非离子表面活性剂。产上提高胞外酶的活力，一般都采用非离子表面活性剂。碳源、氮源、无机盐碳源、氮源、无机盐pHpH值的影响及控制值的影响及控制 酶生产的合适酶生产的合适pH pH 通常和酶反应的最适通常和酶反应的最适pHpH值相接近。生成值相接近。生成碱性蛋白酶的芽孢杆菌宜在碱性环境下培养；生产酸性蛋白酶的碱性蛋白酶的芽孢杆菌宜在碱性环境下培养；生产酸性蛋白酶的青霉和根霉应在酸性环境下培养。青霉和根霉应在酸性环境下培养。温度控制温度控制 为了有利于菌体生长和酶的合成，可进行变温生产。例如为了有利

5、于菌体生长和酶的合成，可进行变温生产。例如枯草杆菌枯草杆菌AS1.398AS1.398进行中性蛋白酶生产时，培养温度从进行中性蛋白酶生产时，培养温度从3131o oC C逐渐逐渐升温至升温至4040o oC C，然后再降温至，然后再降温至3131o oC C进行培养，产量提高进行培养，产量提高66%66%。重组重组E. coli一般先一般先37 ? RC培养，加诱导剂后培养，加诱导剂后28 ? RC产酶。产酶。生长期与产酶的关系生长期与产酶的关系 微生物生长期与产酶有一定的关系，因菌种而异常。如微生物生长期与产酶有一定的关系，因菌种而异常。如曲霉的蛋白酶当菌体生长进入对数生长期时大量分泌；芽孢

6、杆菌曲霉的蛋白酶当菌体生长进入对数生长期时大量分泌；芽孢杆菌的碱性蛋白酶在对数生长期末大量形成芽孢时才生成。的碱性蛋白酶在对数生长期末大量形成芽孢时才生成。通气搅拌的影响通气搅拌的影响 酶生产所用的菌种一般都是需氧微生物，培养时都需要酶生产所用的菌种一般都是需氧微生物，培养时都需要通气搅拌。一般，通气量少对霉菌的孢子萌发和菌丝生长有利，通气搅拌。一般，通气量少对霉菌的孢子萌发和菌丝生长有利，对酶生产不利。因此必须根据不同的需要控制不同时期的通气量对酶生产不利。因此必须根据不同的需要控制不同时期的通气量。发酵液预处理发酵液预处理酶的沉淀或吸附酶的沉淀或吸附（盐析法、有机溶剂沉淀法或（盐析法、有机

7、溶剂沉淀法或白土或活性氧化铝吸附）白土或活性氧化铝吸附）干干 燥燥（收集沉淀进行干燥磨粉，加入适当的稳定剂、填（收集沉淀进行干燥磨粉，加入适当的稳定剂、填充剂等制成酶制剂；或在酶液中直接加入适当的稳充剂等制成酶制剂；或在酶液中直接加入适当的稳定剂、填充剂，直接进行喷雾干燥）定剂、填充剂，直接进行喷雾干燥）酶的提取：酶的提取：液体酶液体酶固体酶固体酶酶粒是在大型连续运转的水平酶粒是在大型连续运转的水平混合机内生产出来的。提取的混合机内生产出来的。提取的酶与盐、纤维素及其他成分混酶与盐、纤维素及其他成分混合形成合形成0.5mm0.5mm大小的粒状物。然大小的粒状物。然后用一种聚合体包裹，以防止后用

8、一种聚合体包裹，以防止酶尘在使用过程中可能引起的酶尘在使用过程中可能引起的致敏危险。致敏危险。造粒对顾客及包含酶的最终产造粒对顾客及包含酶的最终产品来说，都是一种非常有效和品来说，都是一种非常有效和安全的运输固态酶的方式。安全的运输固态酶的方式。用多聚体包裹酶以减少用多聚体包裹酶以减少酶尘引起的致敏危险。酶尘引起的致敏危险。生产废渣实际上是有益于环境生产废渣实际上是有益于环境的。可被用做当地农田的肥料的。可被用做当地农田的肥料。确保所有的微生物均经灭活之确保所有的微生物均经灭活之后才能从生产车间中运出。将后才能从生产车间中运出。将含硅藻土、培养基和微生物的含硅藻土、培养基和微生物的发酵液经加热

9、及用碳酸钙进行发酵液经加热及用碳酸钙进行处理。处理后的发酵液废渣最处理。处理后的发酵液废渣最终为可持续性工业解决方案做终为可持续性工业解决方案做出了贡献。出了贡献。即使是生产废渣也是即使是生产废渣也是有用的；它们可以用有用的；它们可以用作肥料。作肥料。将生产废渣用做肥料将生产废渣用做肥料浓度浓度时间时间(h)细胞浓度酶浓度细胞浓度酶浓度酶浓度酶浓度细胞浓度细胞浓度A.A.同步合成型同步合成型; ; B.B.延续合成型延续合成型; ; C.C.中期合成型中期合成型; ; D.D.滞后合成型滞后合成型ABCD酶生物合成模式酶生物合成模式 利用动植物细胞培养生产各种天然物质，是生利用动植物细胞培养生

10、产各种天然物质，是生物工程的一个新领域，物工程的一个新领域，2020世纪世纪8080年代以来，利用植年代以来，利用植物细胞培养生产的有用产物已达物细胞培养生产的有用产物已达100100多种，其中酶制多种，其中酶制剂有剂有1010多种。多种。 包括糖苷酶包括糖苷酶( (胡萝卜细胞，胡萝卜细胞，1981)1981)，过氧化物酶，过氧化物酶( (甜菜细胞，甜菜细胞，19831983；大豆细胞，；大豆细胞，1989)1989)等。呈现出良好等。呈现出良好的发展前景的发展前景.酶的生物合成受酶的生物合成受基因基因和和代谢物代谢物的双重控制的双重控制基因基因决定形成酶决定形成酶分子的化学结构分子的化学结构

11、代谢物代谢物（酶反应的底（酶反应的底物、产物或类似物）物、产物或类似物）控制和调节酶的合成控制和调节酶的合成诱变或基因工程诱变或基因工程来培育优良品种来培育优良品种工艺调控工艺调控生产废渣实际上是有益于环境生产废渣实际上是有益于环境的。可被用做当地农田的肥料的。可被用做当地农田的肥料。确保所有的微生物均经灭活之确保所有的微生物均经灭活之后才能从生产车间中运出。将后才能从生产车间中运出。将含硅藻土、培养基和微生物的含硅藻土、培养基和微生物的发酵液经加热及用碳酸钙进行发酵液经加热及用碳酸钙进行处理。处理后的发酵液废渣最处理。处理后的发酵液废渣最终为可持续性工业解决方案做终为可持续性工业解决方案做出了贡献。出了贡献。即使是生产废渣也是即使是生产废渣也是有用的；它们可以用有用的；它们可以用作肥料。作肥料。将生产废渣用做肥料将生产废渣用做肥料 利用动植物细胞培养生产各种天然物质，是生利用动植物细胞培养生产各种天然物质，是生物工程的一个新领域，物工程的一个新领域，2020世纪世纪8080年代以来，利用植年代以来，