第三章酶工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用-文庫吧資料
2025-01-12 08:28本頁面
【正文】 酶的失活，或者使底物和產(chǎn)物發(fā)生水解反應(yīng) ，可以提高攪拌速度； 如果底物和產(chǎn)物在反應(yīng)器中不夠穩(wěn)定，可以采用高濃度的酶，以減少底物和產(chǎn)物在反應(yīng)器中的停留時間。 3．酶反應(yīng)器使用中應(yīng)注意的問題 酶的穩(wěn)定性對酶反應(yīng)器的功效是很重要的 。 可溶性底物 適用于所有的反應(yīng)器 ； 難溶底物或者底物溶液呈膠體狀者，易堵塞柱床，可選用 FBR ； 顆粒狀底物溶液可適用于 CSTR 。可以選用攪拌罐式反應(yīng)器、膜反應(yīng)器、鼓泡式反應(yīng)器、噴射式反應(yīng)器等。 2．酶反應(yīng)器的選擇和使用 在 選擇酶反應(yīng)器 時 ，可以 綜合 考慮 酶的形式 ( 游離 / 固定 化 ) 、 固定化酶的形狀 、底物的物理性質(zhì) 、 酶反應(yīng)動力學(xué)性質(zhì) 、 酶的穩(wěn)定性 、 操作要求 、 反應(yīng)器制造成本等 因素 。 酶反應(yīng)器 按 酶反應(yīng) 來 區(qū)分 可分為 分批式反應(yīng) (batch ) 、 連續(xù)式反應(yīng) (continuous ) 和流加分批式反應(yīng) (feeding bat ch ) 。 通過基因定位（點）突變技術(shù)，可把酶分子修飾后的信息貯存在 DNA 之中，經(jīng)過基因克隆和表達，就可通過生物合成方法獲得具有新特性和功能的酶，使酶分子修飾展現(xiàn)出更廣闊的前景 。 在 酶的 分子 結(jié)構(gòu) 中，起著 穩(wěn)定蛋 白酶三維結(jié)構(gòu)的作用力 主要有：（ 1 ） 強相互作用 的 共價鍵 ，包括 肽鍵 和 二硫鍵 ；（ 2 ） 弱 相互作用的 非共價鍵或次級鍵 ，包括鹽鍵（離子鍵） ； 氫鍵 ； 疏水作用 ； （ 3 ） 范德華力 。 七、酶的分子修飾 人為通過各種方法使酶 的 分子結(jié)構(gòu)發(fā)生某些改變，從而改變酶的某些特性和功能的過程，稱為酶 的 分子修飾 。 酶的固定化技術(shù)的應(yīng)用，就是針對酶的 上述 缺點 而設(shè)計的： （ 1 ） 酶的固定化是指把酶固定在不溶于水的大分子上，酶可在一定的空間范圍內(nèi)進行催化反應(yīng)； （ 2 ） 固定化酶 既 保留了其催化特性，又克服了游離酶的穩(wěn)定性差 的 缺點；（ 3 ） 固定化酶 具有 可反復(fù)或連續(xù)使用及易于 與 反應(yīng)產(chǎn)物分開 的 優(yōu)點。（ 2 ） 酶 難以 反復(fù)使用 ， 在 酶反應(yīng)結(jié)束后，即使酶仍有較高的活力，也 很 難回收利用。酶在食品 工業(yè) 、輕工 業(yè) 、醫(yī)藥 工業(yè) 、化工 工業(yè) 、分析檢測、環(huán)境保護和科學(xué)研究等方面的應(yīng)用已取得了 很大的發(fā)展 。實際使用時可根據(jù)具體情況選用一種方法進行破碎，有時也可用兩種或兩種以上方法聯(lián)合使用，以達到細胞破碎的目的。 5．細胞破碎 ? 為了分離提取胞內(nèi)酶，就先收集細胞及破碎。 3．建立適宜的檢測手段 ? 建立靈敏、特異、精確的檢測手段是評估目標酶蛋白的產(chǎn)量、活性、純度的前提。 2．注意防止酶的變性和失活 ? 細胞破碎后，目標酶和溶酶體中水解酶等會混合在一起，變性的機會大大增加。 4．添加保護劑 ? 在酶提取過程中，為了提高酶的穩(wěn)定性，防止酶變性失活，可以加入適量的酶作用底物，或其輔酶，或加入某些抗氧化劑等保護劑。除了酸溶液提取或堿溶液提取，提取時溶液的 pH 不宜過高或過低，以防止酶的變性失活。有些酶對溫度的耐受性較高，如酵母醇脫氫酶、細菌堿性磷酸酶、胃蛋白酶，可在 37℃ 或更高一些溫度下提取。 （二）酶提取過程的注意事項 1．溫度 ? 為了防止酶的變性失活，提取時溫度不宜高。常用的有機溶劑是與水能夠混溶的乙醇、丙酮和丁醇等。例如，細菌 L 天門冬酰胺酶的提取是將含酶 菌 體懸浮在 pH1 1 ~ 的堿溶液中。例如從胰臟中提取胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶用 mol / L 的硫酸溶液進行提取。例如，固體發(fā)酵生產(chǎn)的麩曲中的淀粉酶、糖化酶、蛋白酶等胞外酶，用 ～ 5 mol / L 的磷酸緩沖液提取 ； 酵母醇脫氫酶用 ～ mol/L 的磷酸氫二鈉溶 液提取 ； 6 磷酸葡萄糖脫氫酶用 mol/L 的碳酸鈉提取；枯草桿菌堿性磷酸酶用 mol / L 的氯化鎂提取等。 五、酶的提取與分離純化 （一）酶提取的主要方法 （二）酶提取過程的注意事項 （三）酶的分離純化的一般原則 （一）酶提取的主要方法 1. 鹽溶液提取 2. 酸溶液提取 3. 堿溶液提取 4. 有機溶劑提取 1. 鹽溶液提取 大多數(shù)酶溶于水，在一定 的鹽 濃度條件下，酶的溶解度增加 ；但 鹽 的 濃度太高，則 酶溶解度反而降低，出現(xiàn) 酶 沉淀析出 。植酸鈣可提高霉菌蛋白酶和桔青霉磷酸二脂酶的產(chǎn)量 1 ～ 20 倍。例如，在霉菌發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶的培養(yǎng)基中，添加 1 ％的吐溫，可使產(chǎn)量提高 1 20 倍。前者又有陽離子型 、 陰離子型和兩性離子型。 減少或解除分解代謝物阻遏作用的方法 有 控制葡萄糖等容易利用的碳源的濃度；采用其他較難利用的碳源 ( 如淀粉等 ) ；采 用補料，即分次添加碳源 的 方法 ；在分解代謝物存在的情況下，加一定量 的 cAMP ，可以解除分解代謝物阻遏作用。為提高堿性磷酸酶的產(chǎn)量，必須限制培養(yǎng)基中無機磷的含量。 2．控制阻遏物濃度 （ 1 ） 產(chǎn)物阻遏 作用 如 枯草桿菌堿性磷酸酶受其反應(yīng)產(chǎn)物無機磷酸的阻遏 ：當(dāng)培養(yǎng)基中無機磷含量在 181。 （三）提高酶產(chǎn)量的措施 1．添加誘導(dǎo)物 2．控制阻遏物濃度 3．添加表面活性劑 4．添加產(chǎn)酶促進劑 1．添加誘導(dǎo)物 發(fā)酵培養(yǎng)基中添加適當(dāng)?shù)恼T導(dǎo)物，可使誘導(dǎo)酶的合成大量提高。 （ 11 ） 假絲酵母 用于生產(chǎn)脂肪酶、尿酸酶、尿囊素酶、醇脫氫酶。 （二）酶發(fā)酵生產(chǎn)常用的微生物 （ 9 ） 鏈霉菌 鏈霉菌是一種放線菌 ， 是生產(chǎn)葡萄搪異構(gòu)酶的主要菌株，還用于生產(chǎn)青霉素酰 化酶、纖維素酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶、幾丁質(zhì)酶等。還含有較強的 11a 羥化酶，常用于甾體轉(zhuǎn)化。木霉產(chǎn)生的纖維素酶有 C 1 酶、 C x 酶和纖維二糖酶等 ； 還含有較強的 17a 羥化酶，常用于甾體轉(zhuǎn)化。桔青霉用于生產(chǎn)磷酸二酯 酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶、凝乳蛋白酶、核酸酶 S1 等。 （ 4 ） 米曲霉 米曲霉是生產(chǎn)糖化酶和蛋白酶 、 氨基?；?和 磷酸二脂酶等。 （ 3 ） 黑曲霉 黑曲霉可用于生產(chǎn)多種酶，有胞外酶也有胞內(nèi)酶。 （ 2 ） 大腸桿菌 大腸桿菌可生產(chǎn)多種胞內(nèi)酶。 （二）酶發(fā)酵生產(chǎn)常用的微生物 （ 1 ） 枯草芽抱桿菌 用于生產(chǎn)淀粉酶
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