第三章 酶的发酵生产.ppt

以上各种方法可根据实际情况选择使用，以便根据耗氧速率的改变而有效快捷地调节溶氧速率。若溶氧速率低于耗氧速率，则细胞得不到所需的供氧量，必然影响其生长和产酶；然而溶氧速率过高，对发酵也是不利的，一则造成浪费，二则在高溶氧速率下会抑制某些酶的生成，如青霉素酰化酶等；另外，为获得高溶氧速率而采用的大量通气或快速搅拌等措施会使某些细胞（如霉菌、放线菌、植物细胞和动物细胞、固定化细胞等）受到损伤。所以溶氧速率等于或稍高于耗氧速率即可。 4、提高酶产量的措施 在酶的发酵生产过程中，为了提高酶产量，除了选育优良的产酶细胞，保证发酵工艺条件并根据需要变化情况及时加以调节控制以外，还可以采取某些行之有效的措施，诸如添加诱导物，控制阻遏物浓度，添加表面活性剂或其他产酶促进剂等。 （1）添加诱导物 对于诱导酶的发酵生产，在发酵培养基中添加适当的诱导物，可使产酶量显著提高。例如：乳糖诱导β-半乳糖苷酶，纤维二糖诱导纤维素酶，蔗糖甘油单棕榈酸酯诱导蔗糖酶等。 一般来说，不同的酶有各自不同的诱导物。然而有时一种诱导物可诱导生成同一酶系的若干种酶。如β-半乳糖苷可同时诱导β-半乳糖苷酶、透过酶和β-半乳糖乙酰化酶等3种酶。 同一种酶往往有多种诱导物，实际应用时可根据酶的特性、诱导效果和诱导物的来源等方面进行选择。 诱导物一般可分为3类： 酶的作用底物：许多诱导酶都可有其作用底物诱导产生。例如：大肠杆菌生长在以葡萄糖为单一碳源的培养基中，每个细胞平均只含有1分子β-半乳糖苷酶。若将该细胞转移到含有乳糖而不含有葡萄糖的培养基中，2min后开始大量产生β-半乳糖苷酶，平均每个细胞产生3000分子β-半乳糖苷酶。此外，纤维素酶、果胶酶、青霉素酶、右旋糖酐酶、淀粉酶、蛋白酶等均可由各自的作用底物诱导产生。 酶的反应产物：有些酶可由其催化反应的产物诱导产生。例如：半乳糖醛酸是果胶酶催化果胶水解的产物，它却可以作为诱导物，诱导果胶酶的产生。此外，纤维二糖诱导纤维素酶、没食子酸诱导单宁酶等。 酶的底物类似物：研究结果表明，酶的最有效的诱导物，往往不是酶的作用底物，也不是其反应产物，而是不能被酶作用或很少被酶作用的底物类似物。例如：异丙基β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）对β-半乳糖苷酶的诱导效果比乳糖高几百倍，蔗糖甘油单棕榈酸酯对蔗糖酶的诱导效果比蔗糖高几十倍等。有些反映物对酶也有诱导效果。 （2）控制阻遏物浓度 如前所述，有些酶的生物合成受到阻遏物的阻遏作用。为了提高酶的产量，必须设法解除阻遏作用。 阻遏作用有产物阻遏和分解代谢物阻遏两种。阻遏物可以是酶催化反应产物，代谢途径的末端产物以及分解代谢物（葡萄糖等容易利用的碳源）。 控制阻遏物浓度是解除阻遏、提高酶产量的有效措施。 （3）添加表面活性剂 表面活性剂可分为离子型和非离子型两大类。离子型表面活性剂又有阳离子型、阴离子型和两性离子型之别。 由于离子型表面活性剂有些对细胞有毒害作用，特别是季胺型离子表面活性剂（如“新洁尔灭”等）是消毒剂。不能用于酶的发酵生产。 非离子型表面活性剂，如：吐温（Tween）、特里顿(Triton)等，可积聚在细胞膜上，增加细胞的通透性，有利于酶的分泌，所以可增加酶的产量。例如，在霉菌发酵生产纤维素酶的培养基中，添加1%的吐温，可使产酶量提高1-20倍。在使用时，要注意表面活性剂添加量，过多或过少都效果不好，应控制在最佳浓度范围内，此外，添加表面活性剂有利于提高某些酶的稳定性和催化能力。 （4）添加产酶促进剂 产酶促进剂是指可以促进产酶、但作用机理并未阐明清楚的物质。添加产酶促进剂往往对提高酶产量有显著效果。例如，添加植酸钙镁可使霉菌蛋白酶和桔青霉磷酸二酯酶的产量提高1-20倍。添加聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol)可提高糖化酶的产量。聚乙烯醇、醋酸钠等对提高纤维素酶的产量也有效果等。产酶促进剂对不同细胞、不同酶的作用效果各不相同，要通过试验选用适当的产酶促进剂并确定一个最适浓度。 1、自然选育 低剂量的宇宙射线、各种短波辐射、低浓度的诱变物质和微生物自身代谢产生的诱变物的作用；四种碱基的互换变构。 自然突变的结果可以是正向与负向的。而且效率低。 2、诱变育种 （1）产量突变株的筛选 （2）酶抑制剂突变株的筛选 （3）营养缺陷型突变株的筛选 （4）抗反馈阻遏突变株的筛选 （5）抗分解代谢阻遏突变株的筛选 （6）无孢子突变株的筛选 （7）药物抗性突变株的筛选 三、菌种保藏 1、传代培养保藏 琼脂斜面、半固