第10章微生物与酶制剂工业2013.pptVIP

例：在一定条件下培养大肠杆菌，得如下数据： S(mg/l) 6 33 64 153 221 μ(h-1) 0.06 0.24 0.43 0.66 0.70 求在该培养条件下，求大肠杆菌的μmax和Ks? 解：将数据整理： S/μ 100 137.5 192.5 231.8 311.3 S 6 33 64 153 221 μmax，＝1.11 (h-1); Ks＝97.6 mg/L 四、产酶动力学 宏观酶合成速度方程： 1、生长偶联型：包括同步合成型和中间合成型。 dE dt ∝μX = αμX α为比例常数，命名为生长偶联的比产酶系数。 对于中间合成型来说，生长初期，α=0，无酶合成，即是受阻遏阶段。 2、非生长偶联型：滞后合成型 dE dt ∝ X = βX β为比例常数，命名为非生长偶联的比产酶速率。 3、部分生长偶联型：延续合成型 dE dt = αμ X + βX =（αμ+ β）X * （1）菌种活化 目的：保藏的菌种在用于发酵生产之前，必须接种于新鲜的斜面培养基上，在一定的条件下培养，以恢复细胞的生命活动能力。 方法：在试管斜面上培养1-3代。 （2）扩大培养 目的：活化后的菌种经过一级至数级的扩大培养，以获得足够数量的优质细胞。 培养基称为种子培养基。 方法：分为实验室培养和车间培养两个阶段。 （1）尽量减少传代次数，以降低菌种衰退和污染的可能性； （2）培养基成分一般应比发酵培养基的氮源丰富； （3）培养时间一般控制在微生物生长的对数生长期，及时接入下一级培养或发酵罐； （4）严格控制培养条件（pH、温度、通气量等），加强培养过程的实时监测。 扩大培养应注意的事项： 三 、培养基 碳源、氮源、无机盐、生长因子、水等。 培养基是人工配制的供微生物生长、繁殖及合成酶的营养物质的混合物。 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 微生物发酵产酶培养基举例 1、枯草杆菌BF7658 α-淀粉酶发酵培养基： 玉米粉 8% 豆饼粉 4% 磷酸氢二钠 0.8% 硫酸铵 0.4% 氯化钙 0.2% 氯化铵 0.15% 自然pH 2、黑曲霉糖化酶发酵培养基 玉米粉 10% 豆饼 4% 麸皮 1% pH 4.4~5.0 四、发酵条件的控制—影响产酶的几个重要条件 1、温度的调节控制 （2）有些微生物生长最适温度与发酵产酶的最适温度有所不同。 例： 酱油曲霉生产蛋白酶，28℃时蛋白酶产量比在40 ℃条件下高2~4倍，在20℃条件下发酵，则蛋白酶产量更高，但细胞生长速率较慢。 为此，在有些酶的发酵生产过程中，要在不同的发酵阶段控制不同的温度，即在微生物生长阶段控制在生长的最适温度范围，而在产酶阶段控制在产酶最适温度范围。 （1）不同的微生物有不同的最适生长温度。 （3）温度的控制方法 一般采用热水升温，冷水降温。因此，在发酵罐中均设有足够传热面积的热交换装置，如排管、蛇管，夹套、喷淋管等。 2、pH值的调节控制 （1）不同微生物，其生长繁殖的最适pH值有所不同。 （3）有些微生物可以同时产生若干种酶，在生产过程中，通过控制培养基的pH，往往可以改变各种酶之间的产量比例。 （2） 微生物生长的最适pH值与产酶最适pH值往往不同。 3、溶解氧的调节控制 溶解氧指溶解在培养基中的氧。微生物一般只能利用溶解氧。 调节溶氧速率的方法 （1）调节通气量； （2）调节氧的分压； （3）调节气液接触时间； （4）调节气液接触面积； （5）改变培养液性质。 5、湿度的调节控制 用固体培养基生产酶制剂时，一般前期湿度低些，培养后期湿度大些，有利于产酶。 4、泡沫 形成：通气搅拌、培养基中某些成分的变化、代谢产生的气体。 危害：阻碍CO2的排除，影响氧的溶解；引起染菌。 消泡方法：机械消泡、化学消泡。 五、提高酶产量的措施 A 添加诱导物 对于诱导酶的发酵生产，在发酵过程中的某个适宜的时机，添加适宜的诱导物，可以显著提高酶的产量。例如，乳糖诱导β-半乳糖苷酶，纤维二糖诱导纤维素酶，蔗糖甘油单棕榈酸诱导蔗糖酶的生物合成等。 1)通过条件控制提高酶产量 B控制阻遏物的浓度