课件：酶工程2酶的发酵生产.ppt

生产工艺 —— 工艺控制 生长期与产酶的关系 —— 微生物生长期与产酶有一定的关系，因菌种而异常。如曲霉的蛋白酶当菌体生长进入对数生长期时大量分泌；芽孢杆菌的碱性蛋白酶在对数生长期末大量形成芽孢时才生成。 通气搅拌的影响 —— 酶生产所用的菌种一般都是需氧微生物，培养时都需要通气搅拌。一般，通气量少对霉菌的孢子萌发和菌丝生长有利，对酶生产不利。因此必须根据不同的需要控制不同时期的通气量。 生产工艺 —— 提取 发酵液预处理 酶的沉淀或吸附 （盐析法、有机溶剂沉淀法或白土或活性氧化铝吸附） 干 燥 （收集沉淀进行干燥磨粉，加入适当的稳定剂、填充剂等制成酶制剂；或在酶液中直接加入适当的稳定剂、填充剂，直接进行喷雾干燥） 酶的提取： 酶制剂产品 液体酶 固体酶 生产工艺—造粒 酶粒是在大型连续运转的水平混合机内生产出来的。提取的酶与盐、纤维素及其他成分混合形成0.5mm大小的粒状物。然后用一种聚合体包裹，以防止酶尘在使用过程中可能引起的致敏危险。 造粒对顾客及包含酶的最终产品来说，都是一种非常有效和安全的运输固态酶的方式。 用多聚体包裹酶以减少酶尘引起的致敏危险。 生产工艺—生产废渣处理 生产废渣实际上是有益于环境的。可被用做当地农田的肥料。 确保所有的微生物均经灭活之后才能从生产车间中运出。将含硅藻土、培养基和微生物的发酵液经加热及用碳酸钙进行处理。处理后的发酵液废渣最终为可持续性工业解决方案做出了贡献。 即使是生产废渣也是有用的；它们可以用作肥料。 将生产废渣用做肥料 生产工艺-中性蛋白酶工艺流程 提高酶产量的方法 酶合成的调节机制：在正常情况下，酶产量受酶合成调节机制的控制，要提高酶产量必须打破这种调节控制。酶合成主要取决于转录水平的调节，原核生物中普遍公认的调节机制是操纵子理论。 打破酶合成调节限制的方法： 1、通过条件控制提高酶产量： 添加诱导物 降低阻遏物浓度 2、通过基因突变提高酶产量： 使诱导型变为组成型，使阻遏型变为去阻遏型 3、其它提高酶产量的方法： 添加表面活性剂 添加产酶促进剂 第四节 酶发酵动力学 发酵动力学：主要研究在发酵过程中细胞生长速率，产物形成速率以及环境因素对速率的影响；在酶的发酵生产中,研究酶发酵动力学对于了解酶生物合成模式；发酵条件的优化控制,提高酶产量具有重要的理论指导意义。 酶生物合成模式：根据酶的合成与细胞生长的关系，可以把酶生物合成模式分为4种类型：同步合成型，延续合成型，中期合成型和滞后合成型。 同步合成型：又称生长偶联型,是指酶合成与细胞生长同步进行，当细胞生长进入对数期时，酶也大量合成；当细胞进入稳定期时,酶的合成也停止。 延续合成型：酶的合成伴随着细胞生长而开始，但在细胞生长进入稳定期后,酶的合成仍将延续较长一段时间。 中期合成型：酶的合成在细胞生长一段时间后才开始，而在细胞生长进入稳定期后,酶的合成也终止。 滞后合成型：只有当细胞生长进入稳定期后才开始酶的合成并大量积累。 浓度 时间(h) 细胞浓度 酶浓度 细胞浓度 酶浓度 酶浓度 酶浓度 细胞浓度 细胞浓度 A.同步合成型; B.延续合成型; C.中期合成型; D.滞后合成型 A B C D 酶生物合成模式 影响酶生物合成模式的因素主要是mRNA和培养基中存在的阻遏物： mRNA稳定性高的，可以在细胞停止生长后继续合成相应的酶； mRNA稳定性差的，随着细胞生长停止而终止酶的合成； 不受阻遏物阻遏的,可随着细胞生长而开始酶的合成；受阻遏物阻遏的,要在细胞生长一段时间或进入稳定期后解除阻遏,才能开始酶的合成。 在酶的工业生产中，为了提高酶产率和缩短发酵周期,最理想的酶合成模式是延续合成型；对于其它类型的酶,要在菌种选育和工艺条件上加以调节；对于同步合成型，尽量提高mRNA的稳定性，如降低发酵温度;对于滞后合成型,尽量减少阻遏物；对于中期合成型，要从提高mRNA稳定性和解除阻遏两方面进行。 第五节 动植物细胞培养生产酶 利用动植物细胞培养生产各种天然物质，是生物工程的一个新领域，20世纪80年代以来，利用植物细胞培养生产的有用产物已达100多种，其中酶制剂有10多种。 包括糖苷酶(胡萝卜细胞，1981)，过氧化物酶(甜菜细胞，1983；大豆细胞，1989)等。呈现出良好的发展前景. 一、动植物细胞的特点: 1、体积比微生物大； 2、对剪切力敏感； 3、生长和代谢速率低，生长倍增时间和发 酵周期长； 4、动物细胞营养要求复杂； 5、发酵产物不同 二、植物细胞培养和发酵 1、植物细胞发酵技术和特点： 发酵特点（与直接提取分离相比较而言）： （1）提高产率； （2）缩短周期; （3）易于管理、减