chapter3酶的生產(chǎn)與制備-wenkub
2023-02-28 07:13:47 本頁面
【正文】 產(chǎn)量 密切相關(guān)，而且與 發(fā)酵條件 、 工藝 等關(guān)系密切。 ? (4) 可以采用微電腦等新技術(shù)，控制酶發(fā)酵生產(chǎn)過程，生產(chǎn)可連續(xù)化、自動化，經(jīng)濟(jì)效益高。成本非常高，而且合成的酶對分子量大小有要求。 常見的代表如：木瓜蛋白酶、凝乳蛋白酶 ? 微生物發(fā)酵 ：利用微生物發(fā)酵的方法合成酶。第三章 酶的生產(chǎn)與分離純化 本章主要內(nèi)容： 酶的發(fā)酵技術(shù) 酶的分離純化 酶分離 、 純化的評價(jià) 酶的劑型與保存 酶的生產(chǎn)方法 提取分離法 (Extraction) 生物合成法 (Biosynthesis) 化學(xué)合成法 (chemicalsynthesis) SOD blood PapainPapaya ChymotrypsinPancrea …… an/tissue/cell Amylase from Bacillus Protease from Bacillus Phosphatase from Bacillus Glucoamylase from Aspergillus …… Plant cell culture Animal cell culture Few example ? 三種生產(chǎn)方法的比較： ? 提取分離法 ：直接從各種動植物材料中提取所需要的酶。操作過程相對較復(fù)雜（包括酶的發(fā)酵及分離純化兩個(gè)過程）；但是生產(chǎn)工藝容易控制，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。 酶的發(fā)酵生產(chǎn) ? 利用微生物產(chǎn)酶的優(yōu)點(diǎn)歸納如下： ? (1) 微生物種類繁多、酶種豐富，且菌株易誘變，菌種多樣，可以滿足各類酶發(fā)酵生產(chǎn)的需求。 ? (5) 可以利用以基因工程為主的現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)，選育菌種、增加酶產(chǎn)率和開發(fā)新酶種。已經(jīng)在自然界中發(fā)現(xiàn)的酶有數(shù)千種，目前投入工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)的酶約有 50～ 60種。 ? 非常見微生物制取的酶 ,需做廣泛的毒性實(shí)驗(yàn) ,包括慢性中毒實(shí)驗(yàn)。 ? Escherich屬菌株和大多數(shù)大腸桿菌是無害，但也有些大腸桿菌是致病的，會引起腹瀉和尿路感染。含糖、乙醇和酵母膏的培養(yǎng)基上生長良好。 (4) 根霉 (Rhizopus) ? 分類學(xué)上屬于藻狀菌綱，毛霉目，根霉屬。 ? 應(yīng)用： 根霉能產(chǎn)生一些酶類，如淀粉酶、果膠酶、脂肪酶等，是生產(chǎn)這些酶類的菌種。 ? 分布：廣泛分布于土壤、空氣和谷物上，可引起食物、谷物和果蔬的霉腐變質(zhì)，有的可產(chǎn)生致癌性的黃曲霉毒素。農(nóng)業(yè)上用作生產(chǎn)糖化飼料的菌種。 ? 工業(yè)上應(yīng)用的碳源 主要是一些農(nóng)副產(chǎn)品：如甘薯、麩皮、玉米、米糠等淀粉質(zhì)原料。盡量選用具有誘導(dǎo)作用的碳源，盡量不用或少用有分解代謝物阻遏作用的碳源。 重要 ? 不同的細(xì)胞對各種氮源的要求各不相同，應(yīng)根據(jù)要求進(jìn)行選擇和配制。只用有機(jī)氮源而不用無機(jī)氮源時(shí)產(chǎn)量也低，故 一般除使用高濃度有機(jī)氮源外尚需添加 1%~3%的無機(jī)氮源 。而在淀粉酶生產(chǎn)中糖化酶生產(chǎn)培養(yǎng)基的碳氮比是最高的。例如種子培養(yǎng)時(shí)，為了適應(yīng)菌體生長繁殖的需要，要求提供合成細(xì)胞蛋白質(zhì)的氮多些，容易利用的氮源的比例大些， 種子培養(yǎng)基的碳氮比一般要比發(fā)酵培養(yǎng)基低些 。在酶生產(chǎn)中常以磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀等磷酸鹽作為磷源，以硫酸鎂為硫源和鎂源。如玉米粉、豆粉為碳源時(shí)，添加 100 ppm Co2+和 Zn2+，放線菌 166蛋白酶活力可增加 70%～ 80%。玉米漿中一般含有生長素 32~128mg / mL。表面活性劑能增加細(xì)胞的通透性，處在氣－液界面改善了氧的傳遞速度，還可以保護(hù)酶的活性。 重要 液體深層發(fā)酵 的工藝控制 ? 酶的發(fā)酵生產(chǎn)中發(fā)酵效果除了受到 菌種產(chǎn)酶性能（ 內(nèi)因 ） 的影響外，還受到 發(fā)酵溫度 、 pH、 溶氧量 等條件的影響。當(dāng)菌體繁殖旺盛時(shí)，情況則相反，發(fā)酵液溫度就自行上升，加上通風(fēng)攪拌所帶來的熱量，這時(shí)，發(fā)酵液必須降溫，以保持微生物生長繁殖和產(chǎn)酶所需的適宜溫度。例如以枯草桿菌 ，培養(yǎng)溫度必須從 31 ℃ 逐漸升溫至 40 ℃ ，然后再降溫到 31℃ 進(jìn)行培養(yǎng)，蛋白酶產(chǎn)量比不升溫者 高 66%。由于這些產(chǎn)物都與 pH有直接關(guān)系，因此發(fā)酵液 pH在不斷發(fā)生變化。因此生產(chǎn)中常采用一些控制pH的方法， 通常有 ：添加 緩沖液 維持一定的 pH； 調(diào)節(jié)通風(fēng)量 維持發(fā)酵液的氧化還原電位于一定范圍；調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的 初始 pH，保持一定的 C / N比；當(dāng)發(fā)酵液 pH過高時(shí)用糖或淀粉來調(diào)節(jié)， pH過低時(shí)，通過氮調(diào)節(jié)。目前用于酶制劑生產(chǎn)的微生物都為好氣性微生物，生產(chǎn)上普遍采用自動測定和記錄溶解氧的儀表。同時(shí)攪拌也帶來一定機(jī)械熱，易使發(fā)酵液溫度發(fā)生變化。因此，生產(chǎn)上必須采用消泡措施。理想的消泡劑，其表面相互作用力應(yīng)低，而且應(yīng)難溶于水，還不能影響氧的傳遞速率和微生物的正常代謝。一個(gè)特定酶的提純往往需要通過許多次小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行摸索，沒有通用的規(guī)律可循。在分離純化動物 Cu， Zn－SOD(超氧化物歧化酶 )時(shí)，一般就以含 Cu， Zn－ SOD很高的動物血球?yàn)樵牧稀? ? (1) 機(jī)械 (勻漿 ) 法 ? 利用機(jī)械力的攪拌、剪切、研碎細(xì)胞。超聲處理的主要問題是超聲空穴 局部過熱引起酶活性喪失 ，所以超聲振蕩處理的時(shí)間應(yīng)盡可能短，容器周圍以冰浴冷卻處理，盡量減小熱效應(yīng)引起的酶的失活。 ? (4) 滲透壓法 ? 滲透破碎是破碎細(xì)胞最溫和的方法之一。 ? (5) 酶消化法 ? 利用溶菌酶、蛋白水解酶、糖苷酶對細(xì)胞膜或細(xì)胞壁的酶解作用，使細(xì)胞崩解破碎 。 ? 常用的化學(xué)試劑可分為有機(jī)溶劑和表面活性劑兩大類。 ? ② 表面活性劑處理 ? 表面活性劑可以和細(xì)胞膜中的磷脂及脂蛋白相互作用使細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)破
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1