发酵技术生物工程ppt课件.ppt

补加前体DL-蛋氨酸对S-腺苷-L-蛋氨酸发酵的影响 制作人： 制作班级: 从广义上讲，发酵工程由三部分组成： 1：上游工程 2：中游工程 3：下游工程 上游工程 包括： 优良种株的选育 最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定 营养物的准备 中游工程 包括： 发酵开始前用高温高压对发酵原料和发酵罐及各种连接 管道进行灭菌的技术； 在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气 过滤技术； 在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控 制技术； 种子培养和生产培养的不同的工艺技术。 发酵工艺上批量发酵，流加批量发酵，连续发酵的选择。 下游工程 包括： 固液分离技术（离心分离，过滤分离，沉淀分离等工艺） 细胞破壁技术（超声、高压剪切、渗透压、表面活性剂和溶壁酶） 蛋白质纯化技术（沉淀法、色谱分离法和超滤法等） 产品的包装处理技术（真空干燥和冰冻干燥等） 补加前体DL-蛋氨酸对S-腺苷-L-蛋氨酸发酵的影响 S-腺苷-L-蛋氨酸(简称SAM)是一种广泛存在于活体细胞内的生物小分子,可由ATP:蛋氨酸腺苷转移酶( MAT) 催化等分子的L-蛋氨酸和ATP合成得到。SAM是甲硫键型高能化合物,是生物体内一种重要的生理活性物质和中间代谢物质,具有转甲基、转氨丙基和转硫等多种生理生化功能。细胞内SAM 浓度的微小改变,便会对细胞的生长、分化和功能产生重大影响。 SAM 的用途： 在生物学上具有多种生理作用,主要用于抗抑郁、肝病治疗、关节炎和偏头痛治疗,此外还具有食品营养强化剂等功能。SAM功能的多元性和无副作用,决定了其应用的广泛性和长期使用性。1999 年美国FDA正式批准上市后,SAM迅速成为畅销的营养保健品之一,年销售额超过十亿美元。它在国际市场和国内市场的需求不断增长。近年来,国外的SAM临床应用已转向对肝脏疾患的治疗。据报道,SAM不仅利于各种急、慢性肝病的治疗,而且对实验性动物早期肝癌也具有预防作用,有望成为肝病治疗的理想药物。我国是肝病大国,肝病患者众多,目前国内销售的SAM 粉针剂(思美泰)是主要的护肝产品之一,长期依赖进口,价格昂贵,临床使用受到很大的限制。因此,对SAM的生产工艺研究是国内当前急需解决的问题。 通过补加前体提高酿酒酵母SAM-J5E-4 发酵生产S-腺苷-L-蛋氨酸的水平。采用10 L 罐发酵, 考察在相同的培养条件下, 补加不同类型的蛋氨酸前体对S-腺苷-L-蛋氨酸合成的影响。 不补加前体蛋氨酸的发酵结果 补加前体L-蛋氨酸的发酵结果 补加前体D-蛋氨酸的发酵结果 补加前体DL-蛋氨酸的发酵结果 不补加前体蛋氨酸的发酵结果 图1, 2 为不补加前体蛋氨酸时SAM 的发酵过程曲线 图1 ?? 未补加前体蛋氨酸的细胞生长和SAM 发酵结果 图2 ?? 未补加前体蛋氨酸的发酵过程中葡萄糖和乙醇质量浓度变化曲线 分析： 由于SAM 的合成是一个高能耗的过程, 每生成一分子的SAM 需要消耗36 分子ATP, 仅靠葡萄糖消耗产生的ATP 能量无法实现高密度积累SAM. 结果表明, 在未补加前体蛋氨酸的条件下, SAM 的积累量增长很慢, 最高为0. 38 g/ L, 生物量最高为128 g/ L,在发酵结束前, 容易积累较高浓度的乙醇。 补加前体L-蛋氨酸的发酵结果 在生物量达到80 g/ L 时, 开始流加L-蛋氨酸前体, 流加速率为2 g/ ( L . h) , 共流加5 h, 所得发酵结果见图3, 4。 分析： 由于合成一分子的SAM, 需要消耗一分子的蛋氨酸和一分子的ATP, 加入前体蛋氨酸, 可减少合成蛋氨酸所需的能量, 利于SAM 的高密度积累. 在补加前体L-蛋氨酸后, SAM 快速积累, 在开始流加16 h 后, SAM 积累量达到最高值, 为4. 66 g/ L, 蛋氨酸转化率为17. 45% . 在生物量达到80 g/ L 后流加L-蛋氨酸, 可使生物量继续增加, 最高达到147 g/ L,说明采用流加方式补加L-蛋氨酸, 并没有对酵母细胞的生长产生明显的抑制作用。 补加前体D-蛋氨酸的发酵结果 图5, 6 为在生物量达到80 g/ L 时, 流加D-蛋氨酸前体的发酵结果, 流加速率为2 g/ ( L . h) , 共流加5 h. 图5 ?? 补加前体D-蛋氨酸对细胞生长和SAM合成的影响 分析： 酿酒酵母的SAM 合成酶不能直接利用D-蛋氨酸. D-蛋氨酸被酵母细胞吸收后, 在胞内消旋酶的作用下, 部分D-蛋氨酸可被转化成L-蛋氨酸, 为SAM 合成提供前体. 发酵结果表明, 流加前体D-蛋氨酸, SAM 的积累量 最高为1. 53 g/ L, 仅为流加L-蛋氨酸前体时SAM 积累量的1/ 3, 蛋氨酸转化率为5. 7