2015春 第二章 酶的发酵生产 to students.ppt

海藻酸钙凝胶包埋法 (1)称取一定量的海藻酸钠，溶于水，配制成一定浓度的海藻酸钠溶液。 (2) 经杀菌冷却后，与一定体积的酶液或细胞、原生质体悬浮液混合均匀。 （3）用注射器或滴管将冷凝悬浮液滴到一定浓度的氯化钙溶液中，形成球状固定化细胞颗粒。 注意：控制磷酸盐浓度； 控制钙离子浓度，维持凝胶结构的稳定性 通过改变海藻酸钠的浓度可改变凝胶的孔径 * 在生产过程中，通过控制培养基的pH，往往可以改变各种酶之间的产量比例。 甾体类药物-环戊烷多氢菲 三、工艺条件控制 1、固定化细胞的预培养，利于固定化细胞生长繁殖 2、溶解氧的供给 （1）不能剧烈搅拌 （2）加大通气量 （3）改变固定化方法 3、温度的控制： 连续培养时，培养液需预先调温 4、培养基成分的控制： 需注意载体的稳定性、溶氧 在固定化细胞的培养系统中，细胞包括固定在载体上的细胞和游离细胞两部分。其生长速率也由两部分组成。即： 式中，下标g 和f 分别代表固定在载体上的细胞和游离细胞。 四.固定化细胞生长和产酶动力学 （一）. 固定化细胞生长动力学 细胞生长速率与细胞浓度（X）和比生长速率（μ）成正比。 根据莫诺德(Monod)方程, 固定化细胞生长动力学方程可以表达为: 式中,μmg ,μmf分别代表固定在载体上的细胞和游离细胞的最大比生长率。 Ksg，Ksf 分别代表固定在载体上细胞和游离细胞的莫诺德常数。 在固定化细胞发酵过程中， 固定在载体上的细胞和培养液中的游离细胞都可以产酶。其产酶速率也由两部分组成。即： 其中，游离细胞的产酶速率（dE/dt）f 依据细胞的产酶模式的不同而不同。 （二）、 固定化细胞产酶动力学 （三）.固定化细胞连续产酶动力学 在固定化细胞连续发酵过程中， Xf在整个反应器中是均一的，与流出反应器的游离细胞浓度相同。其细胞生长速率为： 式中，D为稀释率。从式中可以看到，稀释率只会影响游离细胞的浓度，对固定在载体上的细胞浓度无影响。 所以，固定化细胞发酵的显著优点之一，就是可以在高稀释率的条件下进行连续发酵。 第六节 固定化原生质体产酶 一、原生质体的制备过程 收集对数生长期细胞 高渗缓冲液 水解酶 除去细胞壁碎片 作用一段时间 原生质体 细胞壁的主要成分 细菌：肽聚糖(N-乙酰萄糖胺，N-乙酰胞壁酸) 酵母：葡聚糖，甘露聚糖，蛋白质 真菌: 多糖（几丁质和葡聚糖） 动物细胞无细胞壁，较容易被破碎。 微生物 革兰氏阳性细菌 革兰氏阴性细菌 放线菌 酵母菌 霉菌 壁厚/nm 15 ~ 50 10 ~ 13 同G+ 100 ~ 300 100 ~ 250 层次 单层 多层 多层 多层 主要组成 肽聚糖 (40% ~ 90%) 多糖 胞壁酸 蛋白质 脂多糖 (1%?2%) 肽聚糖 (5% ~ 10%) 脂蛋白 脂多糖 (11% ~ 22%) 磷脂 蛋白质 葡聚糖(30% ~ 40%) 甘露聚糖(30%) 几丁质(1% ~ 2%) 蛋白质(6% ~ 8%) 脂类(8.5% ~ 13.5%) 多聚糖 (80% ~ 90%) 脂类 蛋白质 各种微生物细胞壁的结构与组成 酵母菌细胞壁的结构 M—甘露聚糖；P—磷酸二酯键；G—葡聚糖 细胞 酶 革兰氏阳性菌 溶菌酶 酵母 β-葡聚糖酶 霉菌 几丁质酶 植物细胞 纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶 表1 制备原生质体的酶 二、固定化原生质体的特点： 1、稳定性较好 2、利于胞内物质的分泌 3、利于氧气和营养物质的传递吸收，提高产酶率 三、固定化原生质体发酵产酶的工艺条件及控制： 1、发酵液中需加渗透压稳定剂 2、防止细胞壁再生 3、固定化原生质体时，保证原生质体浓度 讨论并形成书面材料上交！ 你认为可从哪些方面着手提高酶产量？ （结合实例） * * * * * * * * * * * * * * * * * 调节基因 操纵基因 乳糖结构基因 P LacZ LacY Laca mRNA 阻遏蛋白（有活性） 基 因 关 闭 启动子 O R P LacZ LacY Laca 调节基因 操纵基因 乳糖结构基因 启动子 O R mRNAZ mRNAY mRNAa 阻遏蛋白（无活性） 基 因 表达 mRNA A、乳糖操纵子的结构 B、乳糖酶的诱导 别乳糖 阻遏蛋白（有活性） 诱导 色氨酸操纵子 调节基因 操纵基因 结构