微生物酶资源的开发利用剖析.ppt

六、最佳产酶条件的初步确定 1. 培养方式的确定——固体法；液体法 2. 最佳培养条件组合 3. 胞内酶和胞外酶 胞外酶具有以下一些优点： （1）分离提取容易，且不必破碎细胞，因而也就省去了去除核酸的工艺； （2）胞外酶的生产不受可获得生物量的限制，因而容易得到较高的酶产量； （3）胞外酶活性显现的最适条件与产酶菌株的最适生长条件往往一致。 与之相反，以胞内酶为商品酶生产的酶源，不仅生产工艺复杂，而且酶合成量的提高往往受“饱和”效应的限制，甚至给细胞带来毒性。 注意：并不是所有的酶都可找到其相应的胞外酶产生菌，少数一些酶就只能在微生物细胞内生成。比如葡萄糖氧化酶、过氧化物酶、蔗糖酶、乳糖酶等。另外，用于分子生物学研究的多聚核苷酸磷酸化酶、核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、DNA聚合酶等也属于胞内酶。 可采取措施：在实验室水平上多用冻融、研磨或超声波法来破碎细胞壁。在工业应用上还可通过控制培养温度的办法使细胞自溶来获取目的酶。如酿酒酵母来生产蔗糖酶就是一个很好的例子。 4. 微生物酶收集的时间顺序 酶的积累发生在菌体生活周期中的哪一个阶段，随着各菌种和酶的不同有很大变化。除了延迟期外，在生长周期中的任何一个阶段，都可以大量出现所需要的酶。 在某些情况下，胞外酶在对数生长期的早期就开始出现，并且在以后的几个阶段中继续增加数量。 胞内酶可能主要产生于对数生长期，但是，只有在衰亡期，当细胞被溶解时才释放到培养基中，因此，通常在对数生长期的末期收集细胞以回收胞内酶最为合适，然后再利用菌体自溶、机械研磨或超声波处理使酶释放到提取液中。 方法： 七、微生物产酶性能的进一步提高 1.获得高产菌种的突变体； 2.利用代谢调节机理来提高微生物的酶产量； 3.运用遗传、基因工程的手段将原有菌株中的目的酶基因转移到另外一些对生产环境更具有适应性的微生物细胞之内使其高效表达。 微生物酶的提取工作是为进一步了解酶的特性、完善酶开发后续工艺的前提和基础。酶的提取按照不同的提纯要求又可分为酶的粗提及酶的精提。 1.酶的粗提 工业生产上用到的微生物酶一般用量都很大，纯度要求也不很高。如果待开发的酶是工业用途的话，则提取方法可以比较粗放。具体的提取流程如下： 八、微生物酶的提取方法 胞内酶的提取： 收集菌体 破碎细胞 收集提取液 酶的沉淀分离（盐析、有机溶剂沉淀等） 胞外酶的提取： 培养菌体 收集发酵液液 2.酶的精制 用于结构鉴定或其他特殊用途的酶，通常需要精制，其基本流程如下： （1）一般流程 粗提酶液 脱盐 透析 凝胶过滤 浓缩 超滤 凝胶干燥 离子交换浓缩 分离 离子交换层析 凝胶色谱层析 纯化 亲和层析 等电聚集 酶的结晶 （2）一种新型的微生物酶纯化手段——制备型聚丙烯酰胺凝胶电泳 对于无论用什么方法所获得的酶高产菌株，都必须对其进行有效的菌种保藏。常见的菌种保藏有以下一些方法： （1）斜面菌种4℃低温保藏 该方法只能作为菌种的短期保藏。 九、菌种保藏 （2）液体石蜡油保藏 （3）沙土管保藏法 （4）冷冻保藏法 工业用酶的改造 （一）理性改造： 计算机三维结构模拟预测，基因定点突 变，改变酶蛋白的某些特性 对酶的一级结构，三维空间结构，某种特性的作用机制比较清楚。 LN SCUT LN LN LN LN LN LN LN LN LN LN Use and Inprovement of Microbial Enzyme 微生物酶资源的开发和利用 Contents 酶的简介 酶制剂的工业应用 微生物酶的开发 酶的改造 一、酶的简介 酶是活细胞产生的一种生物催化剂。在酶的参与下，生物体内的新陈代谢才能有序进行。 酶商品化生产在1897年后，最初开始由动植物提取；之后由霉菌开始生产淀粉酶；二次世界大战后，用微生物获得商品化酶制剂形成规模性的产业化生产。 20世纪90年代后，基因工程＋发酵工艺＋先进发酵设备是酶工业的第三个飞跃。这个飞跃使微生物酶制剂地位进一步加强。 二、微生物酶的工业应用 用微生物生产的商业化酶已有百余种。但产量大、应用广、经济效益高的酶品种主要是各种分解酶。另外，基因工程改造酶也从根本上改变了人们的生活。 1.食品加工业 2.环境保护 3.生物化工 4.医疗卫生 5.纺织业 淀粉酶 淀粉酶是能催化淀粉水解为麦芽糖或葡萄糖的一类酶的总称。 淀粉酶作用于淀粉、糖原和多糖衍生物。 α-淀粉酶：从底物分子内部将糖苷键裂开； β-淀粉酶：从底物的非还原性末端将麦芽糖单位水解下来； 葡萄糖淀粉酶：从底物的非还原性末端将葡萄糖单位水解下来。 蛋白酶 水解蛋白质肽键的一类酶的总称。按其水解多肽的方式，可以将其分为内肽