第二章 生物发酵产酶.docxVIP

Chapter 2 The production of Enzyme byFermentation of Microorganism 微生物发酵产酶 酶 酶的生产方法 化学合成(chemicalsynthesis 化学合成 (chemicalsynthesis) 生物合成 (Biosynthesis) 酶提取分离法 (Extraction) 1、酶生物合成过程 2、常见产酶微生物 3、酶的发酵工艺条件及控制 4、酶生产过程的动力学 5、动植物细胞培养产酶，自学 2.2 常见产酶微生物 Commonmicroorganism in Enzyme Production 基本要求： 1不是致病菌 2发酵周期短,产酶量高 3不易变异退化 4最好是产生胞外酶的菌种,利于分离。 5对医药和食品用酶,还应考虑安全性： 1凡从可食部分或食品加工中传统使用的微生物生产的酶,安全! 2由非致病微生物制取的酶,需作短期毒性实验。 3非常见微生物制取的酶,需做广泛的毒性实验,包括慢性中毒实验。 (1) 大肠埃希氏杆菌，简称为大肠杆菌，是最为著名的原核生物。 形态：短杆或长杆状，0.5～1.0×1.0～3.0 um，革兰氏阴性，运动(周毛)或不运动，无芽孢，一般无荚膜。菌落呈白色至黄白色，扩展，光滑，闪光。 Escherich属菌株和大多数大肠杆菌是无害，但也有些大肠杆菌是致病的，会引起腹泻和尿路感染。 大肠杆菌的名声主要因它易于在实验室操作、生长迅速，而且营养要求低。 应用： 大肠杆菌能作为宿主供大量的细菌病毒生长繁殖 大肠杆菌也是最早用作基因工程的宿主菌 工业上生产谷氨酸脱羧酶、天冬酰胺酶和制备天冬氨酸、苏氨酸及缬氨酸等 (2) 醋酸杆菌（Acetobacter） 菌体从椭圆至杆状，单个、成对或成链，革兰氏阴性，运动（周毛）或不运动，不生芽孢。好气。含糖、乙醇和酵母膏的培养基上生长良好。 应用：有机酸(食醋等）葡萄糖异构酶(高果糖浆 )山梨糖 (维C中间体） (3)枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis） 直状、近直状的杆菌，周生或侧生鞭毛，革兰氏阳性，无荚膜，芽孢0.5×1.5～1.8μm，中生或近中生。 枯草芽孢杆菌是工业发酵的重要菌种之一。生产淀粉酶、蛋白酶、5’-核苷酸酶、某些氨基酸及核苷。 (4) 根霉(Rhizopus) 分类学上属于藻状菌纲，毛霉目，根霉属。 根霉因有假根（Rhizoid）而得名（假根的功能是在培养基上固着，并吸收营养）。分布于土壤、空气中，常见于淀粉食品上，可引起霉腐变质和水果、蔬菜的腐烂。代表种：米根霉（R.oryzae)黑根霉(R.nigrican)等。 应用：根霉能产生一些酶类，如淀粉酶、果胶酶、脂肪酶等，是生产这些酶类的菌种。在酿酒工业上常用做糖化菌。有些根霉还能产生乳酸、延胡索酸等有机酸。 (6)曲霉(Aspergillus) 分类：多数属于子囊菌亚门，少数属于半知菌亚门。 分布：广泛分布于土壤、空气和谷物上，可引起食物、谷物和果蔬的霉腐变质，有的可产生致癌性的黄曲霉毒素。 代表种：黑曲霉Asp. Niger、黄曲霉Asp.flavus 应用：是制酱、酿酒、制醋的主要菌种。是生产酶制剂（蛋白酶、淀粉酶、果胶酶）的菌种。生产有机酸（如柠檬酸、葡萄糖酸等）。农业上用作生产糖化饲料的菌种。 2.3 酶的发酵工艺条件与控制 The fermentationprinciples and its control of enzyme production 1、培养基 2、发酵条件及控制- Transcription 3、提高产酶的措施- Translation 1、培养基 动物 微生物 （异养） 微生物 绿色植物 （自养） 异养 自养 碳源 糖类、脂肪 糖、醇、有机酸等 二氧化碳、碳酸盐等 二氧化碳 氮源 蛋白质及其降解物 蛋白质及其降解 物、有机氮化物、 无机氮化物、氮 无机氮化物 能源 与碳源同 与碳源同 氧化无机物或利用日光能 利用日光能 生长因子 维生素 有些需要维生素等、生长因子 不需要 不需要 无机元素 无机盐 无机盐 无机盐 无机盐 水分 水 水 水 水 培养基的设计原则 1、选择适宜的营养物质 2、营养物的浓度及配比合适 3、物理、化学条件适宜 4、经济节约 5、精心设计、试验比较 培养不同的微生物必须采用不同的培养条件；培养目的不同，原料的选择和配比不同；不同阶段，培养条件也有所差异。 任何培养基都应该具备微生物生长所需要五大营养要素 培养基（medium）是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。 培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础 五大要素：碳源、氮源、无机盐、生长因子、水 水 水是微生物最基本的组成分（７０％—９０％），水是微生物体内和体外的溶剂（吸收营