植酸酶工业化发酵生产技术研究知识讲解.pptVIP

LOGO LOGO LOGO LOGO 植酸酶发酵生产技术研究 温州大学 杨海龙 一、酶制剂在饲料中的应用 饲料中添加酶制剂的研究最早始于上世纪中叶，70年代，美国把微生物酶制剂添加到大麦饲料中，取得了显著效果，并引起了普遍重视。 饲料用酶目前已成为世界工业酶产业中增长速度最快、势头最强劲的一部分。 饲料用酶制剂的作用：可缓解饲料资源短缺、人畜争粮的局面；促进动物的生长；提高饲料利用率，减轻环境污染，保障养殖业的可持续发展。 目前世界上生产用酶多达300多种，饲料用酶近20种，主要有： α-淀粉酶 糖化酶 蛋白酶 纤维素酶 木聚糖酶 β-葡聚糖酶 α-半乳糖苷酶 β-甘露聚糖酶 果胶酶 植酸酶 葡萄糖氧化酶 黄曲霉毒素分解毒 植酸酶是一种新型的食品添加剂，能够降低食物中的植酸而改善人体对磷、锌、钙、铁等矿物质的吸收；或作为食品加工助剂，在加工时减少食品中植酸的含量，改善食品性能，提高营养价值。在医药工业中，植酸酶用于生产低磷酸肌醇或肌醇。 另外，在酒精工业，植酸酶可促进发酵、提高酒精产量、减少杂质生成，并能显著降低蒸馏清液和酒糟中的植酸含量；植酸酶还可作为肥料添加剂，分解转化土壤中的植酸，以释放出无机磷，进而提高土壤中磷的利用率和土壤磷素的含量。 三、植酸酶发酵生产 1、菌种 自然界中产植酸酶的微生物种类繁多，细菌、酵母、霉菌都分泌一定量的植酸酶。如Aspergullus niger、Escherichia coli，Klebsiella sp.，Schwanniomyces castellii，Saccharomyces cerevisiae，Arxula adeninivorans，Cladosporium sp，Aspergillus ficuum，A. terreus，Penicillium simplicissimum等。 植酸酶在天然材料中含量较低，生产成本高。基因工程技术的发展，为解决这一问题提供了有效途径。 2、植酸酶的固态发酵生产 固体发酵法是以麸皮、玉米淀粉、黄豆饼粉等农副产品或加工废弃物，如稻草、米糠、榨油后的油饼（如椰子油饼、芝麻油饼、棕榈油饼、花生油饼）等为主要原料，微生物是在有足够湿度的固态底物上进行反应，发酵环境接近于自然状态下的微生物生长习性，产生的酶系更全，可直接加工成饲料用酶。 固体培养设备比较简单、成本低、产生的废弃物少、易于推广，但放大比较困难、培养参数控制较复杂、容易污染杂菌，而且生产的植酸酶分离纯化较复杂。 3、植酸酶的液态发酵生产 液态发酵的培养条件容易控制，不易污染杂菌，生产效率高。目前植酸酶的工业化生产主要采用液态发酵工艺。 目前主要是以基因工程手段得到植酸酶的高产菌，并与高密度发酵工艺相结合，实现植酸酶的高效生产。 国内外用于表达植酸酶基因的宿主细胞主要是毕赤酵母（Pichia pastoris）。发酵工艺包括：种子培养→接入发酵罐细胞培养→流加碳源实现细胞的高密度培养→外源植酸酶基因的诱导表达等阶段。 研究的工艺参数： 培养基 培养条件 高密度发酵工艺（补料工艺、诱导工艺等） 制剂技术 液态酶的稳定条件 目前植酸酶主要用于饲料行业，发酵后的酶液经菌体去除、浓缩（生产低酶活产品不需浓缩）、与载体混合、干燥等工序得到成品，产品中含有部分菌体、发酵培养基及其它杂质，应用分离技术生产理化、微生物指标要求更高的植酸酶产品，使之在食品与医药工业得到应用。 通过高效基因工程菌构建、发酵工艺优化等技术手段，降低植酸酶的生产成本、提高植酸酶的生产效率，并生产不同条件下作用的植酸酶品种，应用于生物肥料等新领域。 探索耐热植酸酶基因工程菌构建，或通过制剂技术提高植酸酶的耐热性以提高其使用效率与范围。 工程菌的安全性评估。 四、植酸酶研究展望 经160h发酵（30-90h混合诱导，90-160甲醇诱导）酶活平均为28537U/mL。 经160h发酵（30-90h混合诱导，90-160甲醇诱导）酶活平均为28214U/mL。与进口甲醇相比差别1%。 LOGO LOGO