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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(shí)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 ??梢赃x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(shí) ,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(dòng)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(diǎn))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(dá),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(qiáng)相互作用 的 共價(jià)鍵 ,包括 肽鍵 和 二硫鍵 ;( 2 ) 弱 相互作用的 非共價(jià)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(diǎn) 而設(shè)計(jì)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(jìn)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(diǎn);( 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(diǎn)。( 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(hù)和科學(xué)研究等方面的應(yīng)用已取得了 很大的發(fā)展 。實(shí)際使用時(shí)可根據(jù)具體情況選用一種方法進(jìn)行破碎,有時(shí)也可用兩種或兩種以上方法聯(lián)合使用,以達(dá)到細(xì)胞破碎的目的。 5.細(xì)胞破碎 ? 為了分離提取胞內(nèi)酶,就先收集細(xì)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(biāo)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(xì)胞破碎后,目標(biāo)酶和溶酶體中水解酶等會(huì)混合在一起,變性的機(jī)會(huì)大大增加。 4.添加保護(hù)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(hù)劑。除了酸溶液提取或堿溶液提取,提取時(shí)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(xì)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(xiàng) 1.溫度 ? 為了防止酶的變性失活,提取時(shí)溫度不宜高。常用的有機(jī)溶劑是與水能夠混溶的乙醇、丙酮和丁醇等。例如,細(xì)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(jìn)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?。豢莶輻U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(xiàng) (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(jī)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(bǔ)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(jī)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(jī)磷酸的阻遏 :當(dāng)培養(yǎng)基中無機(jī)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)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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