酶的生产课件

关于酶的生产第1页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三酶的来源

酶普遍存在于动物、植物和微生物中。最早人们从动植物组织中提取酶，例如用动物胰脏和麦芽提取淀粉酶，从动物胃膜、胰脏、木瓜和菠萝中提取蛋白酶。随着酶制剂应用的日益广泛，目前工业上应用的酶大都来自微生物，这是因为微生物种类多，几乎所有的酶都能从微生物中找到，而且它的生产不受季节、气候和地域的限制。由于微生物容易培养，繁殖快，产量高，故可在短时间内廉价地大量生产。第2页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三对生产菌的要求（1）不是致病菌，在系统发生上与病原体无关，也不产生毒素。这一点对食品用酶和医药用酶尤为重要。在采用新的产酶菌株时，一般应先有大量的病理、毒理或动物饲喂实验数据作为依据。现在已经过某些国家和国际机构鉴定、审核后认为可用于食品工业和医药工业的生产菌有：枯草杆菌（Bac.subtilis）、黑曲霉（Asp.niger）、米曲霉（Asp.oryzae）、啤酒酵母（Sac.cereusia）、脆壁酵母（Sac.fragieis）。第3页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三对生产菌的要求（2）不易变异退化，不易感染噬菌体。（3）产酶量高，酶的性能符合应用需要，而且最好是产胞外酶的菌株。（4）能利用廉价原料，发酵周期短，容易培养。

第4页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三一、菌种的分离、筛选

菌种是工业发酵生产酶制剂的重要条件。优良的菌种不仅能提高酶制剂的产量、发酵原料的利用效率，而且还与增加品种、缩短生产周期，改进发酵和提炼工艺等密切相关。

自然界是菌种的主要来源。工业生产用的产酶菌种，最初都是由自然界中分离筛选，或从现有保藏菌种中筛选出来的。第5页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三一些工业用酶的产生菌的来源第6页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三1

含菌样品的采集

要分离某种酶的产生菌，必须事先进行分析，有选择地采集样品进行分离。例如到堆积腐烂纤维素的地方去取样，分离产纤维素酶的菌；在谷物表面采样以分离淀粉酶产生菌；柚苷酶的产生菌常附着在葡萄果实上。有时候为了分离一些被认为在自然界分布概率不高的新酶产生菌时，可以到该酶作用底物的某些特殊场所去采集样品。如聚乙烯醇分解酶产生菌就是从聚乙烯醇生产厂的土壤中发现的。又如，耐热菌可以从堆肥中和高温温泉喷出口处去找。第7页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三胞外酶的稳定性和最适反应条件

胞外酶的稳定性和最适反应条件通常和菌的最适生长条件一致。例如，嗜碱性枯草杆菌来源的蛋白酶，其作用最适pH就比嗜中性地衣芽胞杆菌来源的蛋白酶高出几个pH单位；同样，从耐热的凝结芽胞杆菌得到的α－淀粉酶，其作用的温度范围可比常温淀粉液化芽胞杆菌来源的高10℃左右。但是，胞内酶的热稳定性常比该菌的最适生长温度要稍低一些，这可能和细胞内环境对酶的保护作用有关。第8页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三一般的取样方法

如果预先不了解某种产酶菌的具体来源，一般可从土壤中分离，因为土壤是微生物的大本营。取样时先将表土刮去2～3cm，在同一条件下选好3～5个点，每点取土样10g左右，混在一起包好，然后注明采样地点和日期备用。第9页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三2

富集培养

收集到的样品，如果含所需的菌较多，可直接进行分离；但若所需的菌很少，就需要经过富集培养，采用适合所需菌生长的最适培养条件，使需要的菌大量繁殖，不需要的菌不生长或少生长，以利分离筛选。例如，土壤中的根霉数量较少，而其它不需要的菌却很多，所以可用米饭或馒头等淀粉原料作碳源，使根霉迅速繁殖。第10页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三3

菌种筛选

所需菌在自然条件通常是与其它各种菌混在一起的，所以要进行分离、纯化，这样才能获得纯种。纯化时一般采用稀释法或划线法，培养一段时间后，得到单一菌落。霉菌多采用马铃薯浸汁葡萄糖琼脂培养基或麦芽汁培养基；细菌多采用肉汤培养基。第11页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三筛选方法

在筛选产酶菌时，一般往培养基中加入酶作用的底物，观察底物变化的状况，确认产酶的菌落和产酶的能力。例如，在分离筛选淀粉酶的产酶菌时，可在琼脂培养基中添加

1％的可溶性淀粉，涂布菌悬液，培养一段时间后，喷上稀的碘—碘化钾溶液，产淀粉酶的菌落周围就不能被染成蓝色，而出现透明圈，透明圈越大，说明产酶能力越强。同样，在筛选纤维素酶产生菌时，可以往培养基中加入羧甲基纤维素或结晶纤维素，根据菌落周围透明圈的大小选出产酶能力较高的菌株。在筛选蛋白酶产生菌时，可加入酪蛋白，同样也会产生透明圈。第12页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三筛选方法

有时，也可以用特定的显色剂和底物或产物的显色反应来判断菌种的产酶能力。上面介绍的方法是以酶能从细胞里分泌到胞外为前提的，若筛选胞内酶产生菌，则要用其它方法。第13页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三某些常用的筛检细胞外酶和膜结合酶的方法第14页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三某些常用的筛检细胞外酶和膜结合酶的方法第15页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三二、育种

筛选得到的菌株，经过各种培养条件的试验，有些可以直接用于生产，也有些自然筛选的菌种产酶能力较低，或虽然产酶能力很高，但无关的酶，甚至有害的酶活性也很高，给酶的应用带来困难。在这种情况下，不能单是选种，还要进行育种，即获得突变株。目前应用于工业酶的产生菌都是经过诱变的改良菌种。第16页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三1．用物理或化学方法诱变

紫外线、X-射线、γ-射线、高能电子、快中子等。物理方法第17页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三化学诱变①诱变剂与一个或多个核酸碱基发生化学变化，使DNA复制时碱基置换而引起变异，如羟胺亚硝酸、硫酸二乙酯、甲基磺酸乙酯、硝基胍、亚硝基甲基脲等。②诱变剂是天然碱基的结构类似物，在复制时参入DNA分子中引起变异，如5-溴尿嘧啶、5-氨基尿嘧啶、8-氮鸟嘌呤和2-氨基嘌呤等。③诱变剂在DNA分子上减少或增加1～2个碱基，使碱基突变点以下全部遗传密码的转录和翻译发生错误，从而导致码组移动突变体的出现，如吖啶类物质和一些氮芥衍生物（ICR）等。第18页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三诱变育种的优点

诱变育种操作简便，突变率高，突变谱广，它不仅能提高产量，改进质量，还可扩大产品品种和简化工艺条件。对于霉菌这样的多核生物，上述方法处理效果较差，上述方法多用于核酸较少的分生孢子。第19页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三育种效果举例1943年从自然界分离到的青霉素产生菌的效价只有20u/ml，经过一系列的诱变育种后，效价已达40000u/ml。金霉素产生菌经诱变后，发酵液中又积累了去甲基金霉素。谷氨酸棒杆菌1299经紫外线诱变后，有的能产赖氨酸，有的能产缬氨酸，增加了产品的种类。土霉素产生菌经诱变后，选到了能减少泡沫的突变菌株，从而提高了发酵罐的利用率。第20页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三微生物酶合成的调节机制诱导（induction）末端产物抑制（endproductinhibition）代谢降解物抑制（cataboliteinhibition）

第21页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三诱导

诱导是指在培养基中有酶作用的底物或底物类似物时，酶合成可旺盛地进行的现象。这种调节机制多存在于分解代谢中的酶合成，例如纤维素酶，在培养基中有纤维素或其衍生物存在时，酶就能合成，无此类物质时，酶的合成几乎不发生。第22页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三末端产物抑制

末端产物抑制常见于合成代谢中的一些酶，它是指代谢途径的终产物抑制该代谢途径中的酶合成的现象，象赖氨酸抑制天冬氨酸激酶的合成，苏氨酸抑制高丝氨酸脱氢酶的合成和色氨酸操纵子（色氨酸浓度高时，色氨酸与阻遏蛋白结合，复合物阻止色氨酸操纵子结构基因的转录）就是这样。（反馈抑制）第23页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三代谢降解物抑制

代谢降解物抑制是指当培养基中存在葡萄糖这一类易被代谢的物质时，而引起的酶合成抑制现象，这种现象常被称为葡萄糖效应。第24页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三大肠杆菌乳糖操纵子的诱导作用

大肠杆菌乳糖操纵子的一个调节基因lacI所编码的阻遏蛋白所起的是负控制作用，该阻遏蛋白与乳糖操纵子的操纵区lacO结合后阻止基因转录；有乳糖存在时，乳糖与该阻遏蛋白结合形成复合物，此复合物不能与lacO结合，基因转录得以进行，这就是诱导作用。第25页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三大肠杆菌乳糖操纵子的葡萄糖效应

大肠杆菌乳糖操纵子的另一个调节基因称为环腺苷酸受体蛋白基因（cyclicAMPreceptorproteingene,CRP），它所编码的CRP蛋白与cAMP相结合并以结合状态作用于启动子时能促进转录的进行，这种基因调控属于正控制。葡萄糖的降解物能降低细胞中的cAMP的浓度，cAMP的浓度降低后CRP蛋白便不再和它结合，从而改变构象并失去了促进转录的功能。这一效应就是葡萄糖效应，此效应的作用是在同时存在葡萄糖和乳糖时，优先利用葡萄糖，而不合成吸收和分解乳糖的酶。

第26页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三诱变提高酶产量的原理

如果我们通过诱变把诱导酶产生菌变异成组成酶产生菌，那么，我们就可以通过广泛地选择培养基很容易地提高酶的产量。同样，如果经过诱变，能解除末端产物抑制或代谢降解物抑制，在理论上说，酶的合成就能无限制地进行下去。第27页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三诱变后筛选

诱变为提高酶活性提供了一种可能性，但它并没有一条固定的规律可循，诱变操作后能否得到我们所需的高产菌株，还必须通过检测来确定。在筛选诱变后的菌株时，可根据情况选择适当的参考指标。第28页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三诱变后筛选举例

芽孢杆菌属往往都合成胞外酶，但随着孢子的形成，酶的合成便受到阻遏。根据这一性质，选择不形成孢子的菌株。以这一属中的枯草杆菌为例，孢子形成能力缺陷株对利福平表现出抗性，诱变后，可以用含利福平的培养基，挑选能生长的菌落，就能得到失去孢子形成能力的菌株。用这种菌株来产酶，就可以使酶合成的时间延长，从而提高酶的产量。第29页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三2．用杂交、体细胞融合、基因重组技术等育种

德国研究人员将大肠杆菌的青霉素酰化酶基因通过质粒pBR322转入到宿主大肠杆菌中，新构建的菌种产酶能力比原来的约高50倍。放线菌产生的葡萄糖异构酶用于高果糖浆制造业，Upjohn公司的研究人员将葡萄糖异构酶基因连接到载体质粒pBR322上，然后转入大肠杆菌，表观活力可比原株提高5倍左右。第30页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三三、产酶菌的培养

有了优良的生产菌株，只是酶生产的先决条件，要有效地进行生产还必须探索产酶菌的最适培养条件。首先要合理选择好培养方法、培养基、培养温度、pH和通气量等。在工业生产中还要摸索一系列工程和工艺条件，如培养基的灭菌方式、菌种培养条件、发酵罐的型式、通气方式、搅拌速度、加温和冷却方法、pH调节方法等。第31页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三1．培养基碳源氮源无机盐生长因素产酶促进剂第32页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（1）碳源

碳是构成菌体成分的重要元素，是细胞内贮藏物质和各种代谢产物的骨架，也是微生物生长的主要能量来源。酶产生菌大都只是利用有机碳的异养型微生物。工业生产中常用的碳源原料有甘薯、玉米、麸皮、米糠等。第33页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（2）氮源

微生物的原生质是由蛋白质、核酸、脂类和水等组成的，酶本身又是蛋白质，而氮素是组成蛋白质和核酸的主要元素，因此，在酶制剂工业中，氮源是不可缺少的重要原料。酶制剂生产中常用的有机氮多为农副产品，如豆饼、花生饼、菜籽饼等；无机氮源常用的有硫酸铵、氯化铵、尿素、硝酸铵和磷酸氢二铵等。第34页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（3）无机盐

微生物在生长繁殖和代谢过程中，需要多种元素，无机盐能提供多种金属离子和非金属离子，常用的无机盐有磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、磷酸氢二铵、磷酸、磷酸钾，硝酸钾、硝酸钠、硫酸镁、氯化钙以及铁、锰、锌、铜、钴、钼等微量元素。第35页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（4）生长因素

微生物还需要一些微量的有机物质，才能正常地生长。这类物质统称为生长因素，其中包括氨基酸、维生素、嘌呤碱和嘧啶碱等。酶制剂工业生产上所需的生长因素，大多是由天然原料提供，如玉米浆、麦芽汁、酵母膏等，它们的生长因素含量都十分丰富。目前，发酵工业广泛采用玉米浆作为提供生长因素的原料。另外，乳酸、植酸盐、生物素等也常用。第36页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（5）产酶促进剂

在酶制剂的生产过程中，如果添加少量某种物质就能显著增加酶的产量时，就将这种物质称为产酶促进剂。它们大都属于酶的诱导物或是表面活性剂。常见的有吐温80、脂肪酰胺磺酸钠、聚乙烯醇、糖脂、EDTA等，它们对产酶的促进效果不一，需经试验才能用于生产。第37页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三培养基举例①枯草杆菌BF7658α－淀粉酶发酵培养基

玉米粉8%，豆饼粉4%，磷酸氢二钠0.8%，硫酸铵0.4%，氯化钙0.2%，氯化铵0.15%（自然pH值）。②枯草杆菌AS1.398中性蛋白酶发酵培养基

玉米粉4%，豆饼粉3%，麸皮3.2%，糠1%，磷酸氢二钠0.4%，磷酸二氢钾0.03%（自然pH值）。③枯草杆菌AS1.398碱性磷酸酶发酵培养基

葡萄糖0.4%，乳蛋白水解物0.1%，硫酸铵1%，氯化钾0.1%，氯化钙0.1mmol/L，氯化镁1.0mmol/L，磷酸氢二钠20mol/L（用pH7.4的Tris-HCl缓冲液配制）。第38页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三培养基举例④黑曲霉AS3.350酸性蛋白酶发酵培养基

玉米粉6%，豆饼粉4%，玉米浆0.6%，氯化钙0.5%，氯化铵1%，磷酸氢二钠0.2%（pH5.5）。⑤黑曲霉AS3.396果胶酶发酵培养基

麸皮5%，果胶0.3%，硫酸铵2%，磷酸二氢钾0.25%，硫酸镁0.05%，硝酸钠0.02%，硫酸亚铁0.001%（自然pH）。⑥黑曲霉糖化酶发酵培养基

玉米粉10%，豆饼粉4%，麸皮1%（pH4.4～5.0）。第39页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三培养基举例⑦地衣芽胞杆菌2709碱性蛋白酶发酵培养基

玉米粉5.5%，豆饼粉4%，磷酸氢二钠0.4%，磷酸二氢钾0.03%（pH8.5）。⑧橘青霉磷酸二酯酶发酵培养基

淀粉水解糖5%，蛋白胨0.5%，硫酸镁0.05%，氯化钙0.04%，磷酸氢二钠0.05%，磷酸二氢钾0.05%（自然pH值）。⑨

游动放线菌葡萄糖异构酶发酵培养基

糖蜜2%，豆饼粉2%，磷酸氢二钠0.1%，硫酸镁0.05%（pH7.2）。第40页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三2．培养方法（1）固体培养法

固体培养也称麸曲培养，该法是以麸皮或米糠为主要原料，另外根据需要添加适量无机盐及其它成分，加水拌成含水约50%的半固态物料作为培养基。固体培养设备简单，便于推广，并特别适用于霉菌类的培养。因为菌丝体在这种培养基中能较好地伸展、生长，产酶率也较高。例如，用曲霉和毛霉生产淀粉酶和蛋白酶，用青霉和曲霉生产果胶酶，用木霉生产纤维素酶等，至今许多地方仍然沿用这种方式。第41页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三固体培养方式

在固体培养中，最简单的是浅盘培养（trayculture），培养基厚度一般不超过5cm。其次是转鼓培养（rotatingdrumculture），培养基量大，培养过程中借助转鼓不停地翻动，以利充分通气。近年来则多用通风式厚层培养（highheapcultureordeepculture），培养基厚度可达20～30cm，通过送风输氧。第42页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三固体培养法的缺点

物料利用不完全，劳动强度大外，易染菌等。不少缺点是由麸皮的物理性质引起的，麸皮导热性差，随着微生物的大量繁殖，积蓄的热量不能顺利发散，造成麸皮温度上升，反过来抑制微生物生长繁殖；麸皮通气性差，当麸皮达到一定厚度时，造成内部嫌气状态，从而抑制所需微生物的繁殖。此外，对培养中的温度、pH变化、细胞增殖、培养基原料消耗及成分变化等检测十分困难，不能像液体培养那样进行有效的调节。第43页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（2）液体培养法

液体培养法的工艺特点是利用液体培养基，进行微生物的生长繁殖和产酶。根据通气（供氧）方法的不同，又分为液体表面培养和液体深层培养两种，其中深层通气培养是目前应用最广的方法。我国的抗菌素发酵、有机酸发酵、氨基酸和核苷酸发酵、酶制剂发酵均采用此法，而液体表面培养法实际上已被淘汰了。第44页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三液体培养法的优点

液体培养法的培养基成分、通气搅拌条件、培养基的pH等都可在培养过程中人为加以控制。采用液体培养法可以通过对产酶过程的控制来大幅度地增加酶的产量。液体培养的各项最适条件可通过实验室试验获得。第45页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三3．影响酶生产的一些因素温度pH值通气（供氧）搅拌泡沫诱导剂和抑制剂表面活性剂

第46页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（1）温度

在发酵过程中，培养基中的营养物质被合成为菌体的组成成分和酶，作为合成代谢的生化反应属于吸热反应；而菌体生长时培养基中的营养物质大量分解，这种分解代谢的生化反应属于放热反应。当菌体繁殖旺盛时，分解反应放出的热量大于合成反应吸收的热量，这时发酵液的温度就会上升，加上搅拌产生的机械热，发酵液温度可能较高，因此必须降温，这样才能保持微生物生长繁殖和产酶所需的适当温度。第47页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三变温培养

各种微生物对培养温度要求不同。例如，枯草杆菌（A.S.1398）进行中性蛋白酶生产时，要求培养温度前期有个升温阶段，即从31℃逐步升至41℃，然后冷至31℃进行发酵，这样可大量积累酶。嗜热芽孢杆菌在55℃发酵所产生的α－淀粉酶的稳定性比在35℃发酵时好。实践表明，一般发酵温度比菌种培养时略高一些对产酶有利。第48页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（2）pH值

各种微生物都需要在一定的pH环境中才能正常生长，如果pH不适，不但妨碍菌体生长，还会改变微生物的代谢途径和产物的性质。各类微生物对pH的要求不同，一般霉菌和酵母菌要求pH4～6，细菌和放线菌要求pH7左右。第49页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三培养基成分与pH的关系

在发酵过程中，微生物不断分解和同化营养物质，同时排出代谢产物，使得发酵液的pH不断变化。一般来说，如果培养基成分中C／N值高者，发酵液倾向于酸性；C／N值低者，发酵液倾向于中性或碱性。pH还与通气有关，如果通气不足，糖和脂肪的氧化不完全，则会产生有机酸类中间产物，使得培养基的pH出现不同程度的下降。

第50页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三pH的控制方法

控制发酵液的pH通常可通过调节培养基的初始pH，掌握原料的配比，保持一定的C／N比，或者添加缓冲剂使发酵液具有一定的缓冲能力，也可以通过调节通气量来实现。在特殊情况下，当pH过高时，可加入糖或淀粉调节，pH过低时，可加入氨来调节。第51页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三pH与产酶的关系

有些微生物可以同时产生几种酶，在生产过程中，通过控制培养基的pH值，往往可以改变各种酶之间的产量比例。例如，黑曲霉可以生产α－淀粉酶，也可以生产糖化酶，在培养基的pH值为中性范围时，α－淀粉酶的产量增加，而糖化酶减少；反之在培养基的pH值偏向酸性时，则糖化酶的产量提高，而α－淀粉酶降低。再如，采用米曲霉发酵生产蛋白酶时，当培养基的pH值为碱性时，主要生产碱性蛋白酶；当培养基的pH为中性时，主要生产中性蛋白酶；而在酸性条件下，则以生产酸性蛋白酶为主。第52页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（3）通气（供氧）

各种微生物对氧的需要量是不同的，用于酶制剂生产的微生物基本上都是好气性的。氧的摄取量多少以微生物的呼吸强度表示，增加周围环境中的氧，可以加强微生物的呼吸强度，但到一临界值为止，此临界值称为该微生物的临界氧浓度，供氧的多少就根据此值来定。供氧过少，则达不到临界氧浓度而抑制微生物的正常生长；供氧过多不仅造成浪费，而且还可能会改变代谢途径。为了精确测定培养液中的氧浓度，现在普遍采用溶氧仪。第53页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（4）搅拌

好气性微生物在液体深层发酵中除不断通气外，还需搅拌。搅拌能将气泡打碎，增加气液接触面积，加速氧的溶解。搅拌还可以加强液体的湍流，有利于热交换以及营养物质与菌体的均匀接触，同时稀释菌体周围的代谢产物，有利于促进微生物的新陈代谢。第54页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（5）泡沫

酶制剂发酵过程中产生的泡沫一般较多，这是由于发酵液受到强烈的通气搅拌及代谢中产生的气体所形成的，而且产生的气泡不易消失，因为培养基中的蛋白质分子排在气泡表面形成一层膜，降低了界面的表面张力。第55页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三泡沫的害处

泡沫的存在会阻碍CO2的排除，直接影响氧的溶解，从而影响微生物的生长和产物的形成。同时，泡沫层过高，往往造成发酵液随泡沫溢出罐外，不但浪费原料，还易引起染菌。又因泡沫上升，发酵罐装料受到限制，降低了发酵罐的利用率。因此，必须采取消泡措施。第56页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三消泡

除用机械力消泡外，还常用消泡剂消泡。常用的消泡剂有：天然油类（包括矿物油类）、醇类、脂肪酸类、胺类、酰胺类、醚类、磷酸酯类、金属皂类和聚硅氧烷等，其中以聚二甲基硅氧烷为最理想的消泡剂。我国酶制剂工业中常用的消泡剂为甘油聚醚（聚氧丙烯甘油醚）和泡敌（聚环氧丙烷环氧乙烷甘油醚）。第57页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（6）诱导剂和抑制剂

若所生产的酶是诱导酶，则必须加入诱导剂，用白地霉合成脂肪酶就是一个典型的例子。在由蛋白胨、葡萄糖和少量无机盐组成的培养基中加入橄榄油，它就能产生脂肪酶。诱导剂的作用还与添加诱导剂时的菌龄有关，在培养8小时后添加橄榄油效果最好；而在培养23小时，甚至更长时间后添加，则几乎不产酶。第58页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三用酶活性抑制剂促进酶形成

在多粘芽孢杆菌的培养基中添加淀粉酶抑制剂S-AI，能增加β－淀粉酶的产量。S-AI是由淀粉酶链霉菌产生的α－淀粉酶和糖化酶的特异抑制剂。如果把它添加到生长达最高峰的多粘芽孢杆菌的培养液中（10μg/ml），则β－淀粉酶的产量要比不添加时高2～3倍。把纳尼科链霉菌产生的蛋白酶抑制剂乙酰缬氨酰-4-氨基-3-羟基-6-甲基庚酸添加到枝孢霉的培养液中（60μg/ml），则酸性蛋白酶的产量约增加2倍。尽管这种作用的机制还不清楚，但抑制剂对酶形成的促进作用是值得重视的。第59页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（7）表面活性剂

代氏根霉产生脂肪酶，在该菌培养80小时后，菌体量达到最高值，可是分泌到培养液中的脂肪酶却很少，可见该酶在合成后并不马上分泌到胞外来，而是停留在胞内。这种现象在米曲霉产生淀粉酶，白地霉产生脂肪酶时都能看到。在培养液中添加一些表面活性剂可以促进这类分泌性酶尽快排到细胞外。常用的表面活性剂是吐温80（Tween80）和曲拉通-X（Triton-X）。例如，用爪哇真青霉生产纤维素酶时，若添加0.1％的吐温80，则纤维素酶的产量可提高4倍以上。第60页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三4.酶生物合成的模式

细胞在一定条件下培养生长，其生长过程一般经历调整期、旺盛生长期、平衡期和衰退期等4个阶段。通过比较细胞生长与酶产生的关系，可以把酶生物合成的模式分为4种类型，即同步合成型延续合成型中期合成型滞后合成型

第61页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三酶生物合成的四种模式第62页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（1)同步合成型

此类型酶的生物合成速度与细胞生长速度紧密联系，又称为生长偶联型。酶的生物合成伴随着细胞的生长而开始；在细胞进入旺盛生长期时，酶大量生成；当细胞生长进入平衡期后，酶的合成也随着停止。大部分组成酶的生物合成属于同步合成型，有部分诱导酶也按此模式合成。该类型酶的生物合成可以由其诱导物诱导生成，但不受分解代谢物的阻遏作用，也不受产物的反馈抑制作用。第63页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三同步合成的机理

研究表明，同步合成型酶所对应的mRNA很不稳定，其寿命一般只有几十分钟。在细胞进入生长平衡期后，新的mRNA不再生成，原有的mRNA被降解后，酶的生物合成随即停止。第64页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（2）延续合成型

此型酶的生物合成在细胞的生长阶段开始，在细胞生长进入平衡期后，酶还可以延续合成一段较长的时间。属于该类型的酶可以是组成酶，也可以是诱导酶。这类酶所对应的mRNA相当稳定。第65页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（3）中期合成型

酶在细胞生长一段时间后才开始，而在细胞生长进入平衡期以后，酶的生物合成也随着停止。中期合成酶的共同特点是，酶的生物合成受到产物的反馈抑制或分解代谢物的抑制作用，而酶所对应的mRNA稳定性较差。第66页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三（4）滞后合成型

滞后合成型又称为非生长偶联型。此类型酶是在细胞生长一段时间或进入平衡期以后才开始其生物合成并大量积累。许多水解酶的生物合成都属于这一类型。第67页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三滞后合成的机理

滞后合成型之所以要在细胞生长一段时间甚至进入平衡期以后才开始合成，主要原因是由于受到培养基中存在的阻遏物的阻遏作用。只有随着细胞的生长，阻遏物几乎被细胞用完而使阻遏解除后，酶才开始大量合成。若培养基中不存在阻遏物，该酶的合成可以转为延续合成型。该类型酶所对应的mRNA稳定性很好，可以在细胞生长进入平衡期后的相当长的一段时间内，继续进行酶的生物合成。第68页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三四、酶制剂的工业提取法

工业提取法是指工业上大批量提取酶的常用方法。工业上用的酶制剂，一般是用量大，纯度要求不高。至于生化研究用酶，则要求特别高的纯度。用途不同，质量要求也不同，其提取方法也有明显不同。工业酶制剂的形式有两种：液体酶制剂和粉剂。第69页，讲稿共78页，2023年5月2日，星期三1．发酵液的预处理及过滤

发酵液中除酶及代谢产物外，还存在着大量的菌体以及培养基残渣。若不经过预处理就谈不上任何程度的纯化。

预处理的目的主要有三个：1.改变悬浮液中固体粒子的物理特性，如提高硬度，加大颗粒尺寸，改变其表面类型等。2.使某些可溶的胶粘物质变成不可溶。3.改变液体的某些物理性质，如降低粘度和密度。

第70页，讲稿共78页，2023年5月2日，