chapter3酶的生產(chǎn)與制備-文庫(kù)吧資料
2025-02-19 07:13本頁(yè)面
【正文】 酶的分離純化工作，是酶學(xué)研究的基礎(chǔ)。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。消泡劑主要是一些天然的礦物油類、醇類、脂肪酸類、胺類、酰胺類、醚類、硫酸酯類、金屬皂類、聚硅氧烷和聚硅酮，其中以聚甲基硅氧烷最好。因此，生產(chǎn)上必須采用消泡措施。 ? (5) 泡沫的影響 ? 發(fā)酵中往往產(chǎn)生較多的泡沫。同時(shí)攪拌也帶來(lái)一定機(jī)械熱，易使發(fā)酵液溫度發(fā)生變化。 ? 攪拌有利于熱交換、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與菌體均勻接觸，降低細(xì)胞周圍的代謝產(chǎn)物，從而有利于新陳代謝；同時(shí)可打破空氣氣泡，使發(fā)酵液形成湍流，增加湍流速度， 從而提高溶氧量 ，增加空氣利用率。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(dòng)測(cè)定和記錄溶解氧的儀表。一般來(lái)說(shuō)，在 發(fā)酵初期 ，雖然幼齡細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大，耗氧多，但由于菌體少， 相對(duì)通風(fēng)量可以少些 ；菌體 生長(zhǎng)繁殖旺盛期時(shí) ，耗氧多， 要求通風(fēng)量大些 ； 產(chǎn)酶旺盛時(shí) 的通風(fēng)量因菌種和酶種而異， 一般需要強(qiáng)烈通風(fēng) ；但也有例外，通風(fēng)量過(guò)多反而抑制酶的生成。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(guò)高時(shí)用糖或淀粉來(lái)調(diào)節(jié)， pH過(guò)低時(shí)，通過(guò)氮調(diào)節(jié)。 ? 一般來(lái)說(shuō)，培養(yǎng)基成分中 碳 /氮 (C/N)比高 ，發(fā)酵液傾向于酸性， pH降低 ； C/N低，發(fā)酵液傾向于堿性， pH升高 。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。 ? (2) pH對(duì)產(chǎn)酶的影響 ? 種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基的 pH直接影響酶的產(chǎn)量和質(zhì)量。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%。一般細(xì)菌為 37 ℃ ，霉菌和放線菌為 28～ 30 ℃ ，一些嗜熱微生物需在 40~50 ℃ 下生長(zhǎng)繁殖，如紅曲霉生長(zhǎng)溫度 35~37℃ ，而生產(chǎn)糖化酶的最適溫度為37～ 40 ℃ 。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(lái)的熱量，這時(shí)，發(fā)酵液必須降溫，以保持微生物生長(zhǎng)繁殖和產(chǎn)酶所需的適宜溫度。 ? 微生物在生長(zhǎng)發(fā)育中，不斷地吸收培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分來(lái)合成菌體的細(xì)胞物質(zhì)和酶時(shí)的生化反應(yīng)都是 吸熱反應(yīng) ；培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被大量分解時(shí)的生化反應(yīng)都是 放熱反應(yīng) 。 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。離子型的表面活性劑對(duì)微生物有害。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。 ? 產(chǎn)酶促進(jìn)劑大體上分為兩種： 一是誘導(dǎo)物 ， 二是表面活性劑 。玉米漿中一般含有生長(zhǎng)素 32~128mg / mL。其中包括 某些氨基酸、維生素、嘌呤或嘧啶等 。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%。 鈉離子有控制細(xì)胞滲透壓使酶產(chǎn)量增加的作用 ，酶生產(chǎn)的培養(yǎng)基中有時(shí)以磷酸氫二鈉及硝酸鈉等形式加入，例如米曲霉 α－淀粉酶生產(chǎn)，添加適量的硝酸鈉以促進(jìn)酶生產(chǎn)。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。例如在枯草桿菌 BF－ 7658生產(chǎn) α－淀粉酶的發(fā)酵過(guò)程中，發(fā)酵前期要求培養(yǎng)基的碳氮比適當(dāng)降低，以利菌體生長(zhǎng)繁殖，發(fā)酵中后期要求培養(yǎng)基的碳氮比適當(dāng)提高，以促進(jìn)淀粉酶的生成。例如種子培養(yǎng)時(shí)，為了適應(yīng)菌體生長(zhǎng)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 。很難說(shuō)都是符合上述規(guī)律的。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。 ? 一般蛋白酶 (包括酸性、中性和堿性蛋白酶 ) 生產(chǎn) 采用碳氮比低 的培養(yǎng)基比較有利，例如黑曲霉 采用由豆餅粉 %、玉米粉 %、魚粉 %。只用有機(jī)氮源而不用無(wú)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(wú)機(jī)氮源 。多數(shù)情況下將有機(jī)氮源和無(wú)機(jī)氮源配合使用才能取得較好的效果。 重要 ? 不同的細(xì)胞對(duì)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。 重要 ? （ 2）氮源 ? 氮是生物體內(nèi)各種含氮物質(zhì)，如氨基酸、蛋白質(zhì)、核苷酸、核酸等的組成成分。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(duì)各種碳源的利用差異很大，所以在配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)根據(jù)不同細(xì)胞的不同要求而選擇合適的碳源（ 即碳源的合理選擇 ）。 ? 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。 重要 微生物動(dòng)物（異養(yǎng)）異養(yǎng) 自養(yǎng)綠色植物（自養(yǎng)）碳源 糖類、脂肪 糖、醇、有機(jī)酸等 二氧化碳、碳酸鹽等 二氧化碳氮源 蛋白質(zhì)及其降解物 蛋白質(zhì)及其降解物、有機(jī)氮化物、無(wú)機(jī)氮化物、氮無(wú)機(jī)氮化物、氮 無(wú)機(jī)氮化物能源 與碳源同 與碳源同 氧化無(wú)機(jī)物或利用日光能利用日光能生長(zhǎng)因子 維生素 有些需要維生素等生長(zhǎng)因子不需要 不需要無(wú)機(jī)元素 無(wú)機(jī)鹽 無(wú)機(jī)鹽 無(wú)機(jī)鹽 無(wú)機(jī)鹽水分 水 水 水 水各種生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求 （ 1）碳源 ? 作用： 碳素是 構(gòu)成菌體成分 的主要元素；也是 細(xì)胞貯藏物質(zhì) 和生產(chǎn) 各種代謝產(chǎn)物的骨架 ；還是菌體生命活動(dòng)的能量的主要來(lái)源 。農(nóng)業(yè)上用作生產(chǎn)糖化飼料的菌種。 是生產(chǎn)酶制劑（蛋白酶、淀粉酶、果膠酶）的菌種。 ? 分布：廣泛分布于土壤、空氣和谷物上，可引起食物、
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