第二章微生物发酵产酶预案.ppt

* * * * * * * 滞后合成型酶 滞后合成型的酶，为非生长偶联型，生长偶联的比产酶系数α＝0，其产酶动力学方程为： dE/dt=βX 延续合成型酶 延续合成型的酶，在细胞生长期和平衡期均可以产酶，产酶速率是生长偶联与非生长偶联产酶速率之和。其产酶动力学方程为： dE/dt=αμX + βX 5.固定化微生物细胞发酵产酶 固定化细胞是指采用各种方法固定在载体上，在一定的空间范围进行生长、繁殖和新陈代谢的细胞。 固定化细胞发酵产酶的特点 (1)提高产酶率 (2)可以反复使用或连续使用较长时间 (3)基因工程菌的质粒稳定，不易丢失： (4)发酵稳定性好 (5)缩短发酵周期， 提高设备利用率 (6)产品容易分离纯化 (7)适用于胞外酶等胞外产物的生产 固定化细胞发酵产酶的工艺条件控制 与游离细胞发酵大同小异，需特别注意的几个问题： 1、固定化细胞的预培养 先预培养，使固定在载体上的细胞生长繁殖，长好后，再用于发酵产酶，其培养基和工艺条件可以相同或不同。 2、溶解氧的供给 由于受到载体的影响，使氧的供给成为主要的限制性因素。 解决办法： （1）加大通气量（强烈搅拌会破坏固定化细胞）； （2）改变固定化载体，如少用琼脂等对氧扩散不利的载体； （3）过氧化氢酶与细胞共固定化，培养基加入适量的H2O2； （4）降低培养基的浓度，以降低培养基的粘度。 3、温度的控制 连续发酵时，由于稀释率较高，反应器内温度变化较大，先预调流加液温度。 4、培养基成份的控制 某些固定化载体的结构会受到某些成份的影响，如过量的磷酸盐会破坏海澡酸钙凝胶制备的固定化细胞。 6.固定化微生物原生质体发酵产酶 固定化原生质体是指固定在载体上, 在一定的空间范围内进行生命活动的原生质体。 利用固定化原生质体，在生物反应器中进行发酵生产，可以使原来属于胞内产物的胞内酶等，分泌到细胞外，这样就可以不经过细胞破碎和提取工艺直接从发酵液中得到所需的发酵产物，为胞内物质的工业化生产开辟崭新的途径。 固定化原生质体的特点 变胞内产物为胞外产物 提高酶产率； 稳定性较好； 易于分离纯化。 发酵产酶的控制 (1)渗透压的控制： (2)防止细胞壁再生： (3)保证原生质体的浓度 酶发酵生产实例 一、纤维素酶的生产 纤维素酶是将纤维素水解成葡萄糖的一组酶的总称，主要含有3种组分：内切葡聚糖酶、纤维二糖酶和β-葡萄糖苷酶。 纤维素是地球上数量最大的再生资源，通过光合作用，地球上每年合成的植物总量约为1×1017t，其中纤维素占40％。目前，自然界中纤维素只有一小部分得到利用，绝大多数纤维素白白浪费。如能将大量的纤维素分解为葡萄糖，则可以经济有效地利用纤维素资源。 （二）纤维素酶的生产 1．菌种的来源 纤维素酶的菌种来源十分广泛，昆虫、软体动物、原生动物、细菌、放线菌和真菌都能产生纤维素酶。从研究至今，各国的学者在进行了卓有成效的育种工作基础上，从自然界中筛选出许多生产纤维素酶的菌，其中一部分已经投人了工业化生产。目前公认的性能优良的工业纤维素酶产生菌主要有木霉属、曲霉属，特别是里斯木霉、绿色木霉、康氏木霉较为典型。 2．纤维素酶的生产 主要有固体和液体两种生产方法。下面简要介绍纤维素酶的固体发酵生产方法。 纤维素酶的固体发酵生产法有曲盘培养、厚层机械通风培养、固体发酵罐培养等方法。培养基主要以麸皮为主，再适当添加富含纤维素的物质及无机氮源。纤维素酶为诱导酶，培养基中必须含有纤维素物质。常用的有微晶纤维素、稻草粉、废纸浆、滤纸粉、蔗渣、麦秆、麸皮等。生产时采用孢子液接种，木霉、曲霉的培养温度为30 ℃，发酵时间为4～7d，控制一定湿度，发酵结束后用水提取酶，经过滤后用酒精或硫酸铵沉淀酶，然后过滤、干燥，加上填充剂、稳定剂制得纤维素酶制剂。 二、蛋白酶的生产 （－）蛋白酶概述 蛋白酶是最重要的工业酶制剂，其最大的用途是制造加酶洗涤剂、嫩化肉类、改良面团、制造蛋白水解物，以及在制革、毛皮工业用做脱毛、软化剂，在食品及医药工业用做于制造氨基酸药物，制备功能肽、啤酒生产等。蛋白酶的销售额一般占酶制剂工业的一半。 工业上生产蛋白酶的菌种来源非常广泛，如酸性蛋白酶的生产菌种主要有黑曲霉、青霉、根霉、担子菌等。具有凝乳作用而蛋白酶分解力微弱的酸性蛋白酶被称为凝乳酶，系微小毛霉所生产。中性蛋白酶一般由芽孢杆菌、曲霉或放线菌生产。用于加酶洗涤剂的碱性蛋白酶由地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌生产。 中性蛋白酶的相对分子质量为35 000～40 000，等电点为pH8～9。细菌中的中性蛋白酶最适pH 7．0，霉菌中性蛋白酶最适pH 6～7。我国目前使用中性蛋白酶的生产菌株有枯草芽孢杆菌、栖土曲霉、放线菌等。 （二）蛋白酶的生