酶工程微生物发酵产酶 (2).ppt

微生物发酵产酶酶发酵动力学概述一、细胞生长动力学Monod方程与Michaelis-Menten方程比较双倒数形式：(1-7a)(2-2)(2-4)(1-7b)第63页，共98页，星期日，2025年，2月5日微生物发酵产酶酶发酵动力学概述一、细胞生长动力学Monod方程的修正——在连续全混流反应器发酵过程中，稳态时游离细胞连续发酵的生长动力学方程D——稀释速率（h-1），指单位时间内流加的培养液与发酵液体积之比D=0：分批发酵D?：dX/dt0，表明细胞浓度增加D=?：dX/dt=0，表明细胞浓度恒定（稳态）D?：dX/dt0，表明细胞浓度下降，S相对升高，?回升D?m：细胞浓度X趋于零，无法达到新的稳态(2-3)第64页，共98页，星期日，2025年，2月5日微生物发酵产酶酶发酵动力学概述二、产酶动力学研究细胞产酶速率及各因素对其的影响宏观产酶动力学（非结构动力学）从整个发酵系统着眼，研究群体细胞的产酶速率微观产酶动力学（结构动力学）?（补充，简单了解）从细胞内部着眼，研究细胞中酶合成速率细胞内酶生物合成的一般模型（路径分析）分解代谢物阻遏的酶生物合成模型诱导型酶合成模型阻遏型酶合成模型第65页，共98页，星期日，2025年，2月5日微生物发酵产酶酶发酵动力学概述二、产酶动力学——宏观动力学（重点）产酶速率（RE）与细胞比生长速率（?）、细胞浓度（X）等因素有关，即式(2-5)称为宏观产酶动力学方程，式中：E——酶浓度，U·L-1RE——产酶速率，U·L-1·h-1X——细胞浓度，(gDC)·L-1?——生长偶联的比产酶系数，U·(gDC)-1?——非生长偶联的比产酶速率，U·(gDC)-1·h-1(2-5)第66页，共98页，星期日，2025年，2月5日微生物发酵产酶酶发酵动力学概述二、产酶动力学——各种产酶模式下的宏观动力学方程1.同步合成型：?=0，则2.中期合成型：特殊的生长偶联型，?=0有阻遏存在时，?=0，无酶产生阻遏解除后才开始合成酶，此时(2-6)(2-6a)(2-6b)第67页，共98页，星期日，2025年，2月5日微生物发酵产酶酶发酵动力学概述二、产酶动力学——各种产酶模式下的宏观动力学方程3.滞后合成型：非生长偶联型，?=0，则4.延续合成型：部分生长偶联型，??0，??0参数的确定以实验为基础，对大量实验数据进行分析、综合而得出通过线性化处理及尝试误差法求出(2-7)(2-8)第68页，共98页，星期日，2025年，2月5日酶发酵动力学概述二、产酶动力学——微观动力学（简单了解）酶生物合成的一般模型RA、RI：有活性和无活性的阻遏蛋白SI、SR：诱导物和阻遏物CC：环腺苷酸受体蛋白CAP与环腺苷酸cAMP的复合物RASI：RA与SI的结合物，不与操纵基因结合RISR：RI与SR的结合物，可与操纵基因结合，使mRNA无法合成N：RNA的分解产物微生物发酵产酶第69页，共98页，星期日，2025年，2月5日微生物发酵产酶酶发酵生产常用的微生物——放线菌链霉菌产聚乙烯醇降解酶第31页，共98页，星期日，2025年，2月5日微生物发酵产酶酶发酵生产常用的微生物——霉菌黑曲霉（Aspergillusniger）可生产多种酶（胞内酶或胞外酶）主要酶品种糖化酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶、纤维素酶等米曲霉（Aspergillusoryzae）米曲霉中糖化酶和蛋白酶活力较强，因此广泛应用于酿造行业和食品行业米曲霉为一类产复合酶的菌株，除产蛋白酶外，还可产淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、植酸酶等主要酶品种糖化酶、果胶酶、氨基酰化酶、磷酸二酯酶、核酸酶等第32页，共98页，星期日，2025年，2月5日微生物发酵产酶酶发酵生产常用的微生物——霉菌黑曲霉（A.niger）米曲霉（A.oryzae）第33页，共98页，星期日，2025年，2月5日微生物发酵产酶酶发酵生产常用的微生物——霉菌红曲霉属（Monascus）菌落成熟后产红色色素，颜色较深腐生真菌，能耐受pH3.5和10%酒精，尤嗜乳酸红曲霉中含有丰富的酶系，并且自身能合成生长素，无须外源供给，尤其是葡