微生物的酶(9)
第二章 微生物发酵产酶
曲霉、欧文氏菌 啤酒酵母、假丝酵母
水勇果于加工开，始果，汁、才果能酒找澄到清，成麻类纤维脱胶
功的路
制造转化糖
凝乳酶
米赫毛霉、大肠杆菌和真菌生产的重组酶 制造乳酪
脂肪酶 葡萄糖氧化酶 葡萄糖异构酶 青霉素酰化酶
曲霉、根霉、酵母等 青霉、曲霉 凝结芽胞杆菌，白色链霉菌 细菌、霉菌、放线菌
加酶洗涤剂，油脂加工，生物化工 食品去氧、除葡萄糖，测定葡萄糖 生产果葡糖浆 制造6-氨基青霉烷酸
第三节 发酵工艺条件及控制
工艺流程
原生质体 固定化原生质体
培养基
保藏细胞 细胞活化 扩大培养
发酵 分离纯化
酶
固定化细胞
预培养 无菌空气
一、细胞活化与扩大培养
1、生产菌种的来源
（1）购买或筛选
向菌种保藏机构索取有关的菌株，从中筛选所需菌株。 中国工业微生物菌种保藏中心（CICC）； 中国典型培养物保藏中心（CCTCC，又称武大保藏中心）
一、产酶菌种的要求
1、发酵周期短，产量高； 2、容易培养和管理； 3、产酶稳定性好，不易变异退化，不易被感染； 4、利于酶的分离纯化； 5、安全可靠，无毒性。（非致病菌）。
二、产酶微生物
菌种是发酵生产酶的重要条件。已经在自然界中 发现的酶有数千种，目前投入工业发酵生产的酶约有 50～60种。它们的生产菌种十分广泛，包括细菌、放 线菌、酵母菌、霉菌。
工业规模应用的微生物酶和它们的某些来源
酶
α-淀粉酶
葡萄糖淀粉酶 中性蛋白酶 碱性蛋白酶
植酸酶
产酶微生物 枯草芽胞杆菌， 地衣芽胞 杆菌， 米曲霉
米曲霉，黑曲霉，米根霉 枯草芽胞杆菌，米曲霉
地衣芽胞杆菌 黑曲霉，毕赤酵母工程菌株
微生物酶的知识点总结
微生物酶的知识点总结微生物酶是指由微生物生产的蛋白质，具有生物催化作用的一种生物催化剂。
微生物酶在生物科技领域具有重要的应用价值，广泛应用于工业生产、医药健康、环境保护等领域。
下面将从微生物酶的分类、作用机制、生产和应用等方面对微生物酶进行详细的知识点总结。
一、微生物酶的分类微生物酶可按其作用特点和产生微生物的分类进行分类。
1. 按作用特点分类（1）氧化酶：如过氧化氢酶、氧化还原酶等。
（2）水解酶：如淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等。
（3）转移酶：如转氨酶、糖基转移酶等。
（4）缩合酶：如聚合酶、合成酶等。
2. 按产生微生物分类（1）真菌酶：由真菌生产的酶，如木质纤维降解酶、纤维素酶等。
（2）细菌酶：由细菌生产的酶，如乳酸菌产生的乳酸酶、α-淀粉酶等。
（3）酵母酶：由酵母生产的酶，如酒精酶、脱氢酶等。
二、微生物酶的作用机制微生物酶的作用机制主要涉及酶的催化作用和酶的作用方式。
1. 酶的催化作用酶是一种生物催化剂，其作用原理是通过降低反应活化能，加速化学反应的进行。
酶能够与特定的底物结合，形成酶-底物复合物，从而在酶活性中心发挥催化作用，使化学反应更容易进行。
2. 酶的作用方式酶的作用方式主要包括亚基、辅助因子、底物亲和性、催化机制等方面。
亚基是酶活性的重要组成部分，能够在反应中转移化学基团，促进反应的进行。
辅助因子是酶催化作用所必需的辅助物质，如金属离子、辅酶等，能够增强酶的催化能力。
底物亲和性指酶与底物之间的亲和力，亲和力强的酶能够更快结合底物，进行催化作用。
催化机制是酶促反应过程中的催化步骤，其方式主要包括酶-底物结合、底物转变、产物释放等步骤。
三、微生物酶的生产微生物酶的生产主要包括微生物菌种选育、酶生产培养、酶提取纯化等步骤。
1. 微生物菌种选育微生物菌种选育是酶生产的首要步骤，关系到酶产量和酶活性等关键指标。
一般通过对自然界中分离的微生物菌种进行筛选和改良，培育出高产、高效的酶源菌株。
2. 酶生产培养酶生产培养是指将选育好的菌株进行大规模培养，促使其产生目标酶。
微生物实验9
微生物实验报告微生物的生理生化实验刘欣怡201100140057生物科学基地班组别：周一下午三组同组者：曹平平，周楠，刘艺，刘希伟实验完成时间：2012年12月3号一、实验目的1、证明不同微生物对各种有机大分子物质的水解能力不同，从而说明不同微生物有着不同的酶系统。
2、掌握进行微生物大分子物质水解试验的原理和方法。
3、了解糖发酵的原理，掌握通过糖发酵鉴别不同微生物的方法。
4、了解吲哚和甲基红试验的原理以及其在肠道细菌鉴定中的意义和方法。
5、熟习生理生化反应培养基的配制原理和一般方法步骤。
6、巩固无菌实验操作。
二、实验器材1、菌种：枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、变形杆菌、铜绿假单胞菌（大分子水解实验）；大肠杆菌、变形杆菌（糖发酵实验）；大肠杆菌、产气杆菌（吲哚实验）；大肠杆菌、产气杆菌（甲基红实验）；2、培养基：（1）固体淀粉培养基，固体油脂培养基（淀粉和油脂的大分子水解实验）；（2）葡萄糖发酵培养基、乳糖发酵培养基试管每组各5支，而且内装有倒置的德汉氏小管（糖发酵实验）；（3）蛋白胨水培养基（吲哚实验）（4）葡萄糖蛋白胨水培养基（甲基红实验）3、溶液和试剂：卢戈氏碘液，乙醚，吲哚试剂，甲基红试剂，蒸馏水，去离子水、氢氧化钠溶液、中性红试剂、溴甲酚紫乙醇溶液等4、仪器或其他用具：成套培养皿，试管，玻璃棒、酒精灯，烧杯，德汉氏小管，接种环、吸管、滴管、洗耳球、无菌操作台、量筒、试管架等三、实验原理1、总述：微生物的生理生化反应原理：在所有生活细胞中存在的全部生物化学反应称之为代谢。
代谢过程主要是酶促反应过程。
许多细菌产生胞外酶，这些酶从细胞中释放出来，以催化细胞外的化学反应。
各种细菌由于具有不同的酶系统，致使它们能利用不同的底物，或虽然可以利用相同的底物，却产生不同的代谢产物，因此可以利用各种生理生化反应来鉴别细菌。
微生物代谢重要特征之一，就是代谢类型的多样性，因此使得微生物在自然界的物质循环中起着重要的作用，同时也为人类开发利用微生物资源提供更多的机会与途径。
酱油制造业的生产管理策略总结考核试卷
B.优化生产工艺
C.减少对环境的影响
D.参与社区活动
15.以下哪些是酱油生产中的供应链管理内容？（）
A.供应商选择
B.物流管理
C.库存控制
D.供应链优化
16.以下哪些是酱油生产中的品牌建设策略？（）
A.品牌定位
B.品牌传播
C.品牌保护
D.品牌升级
17.以下哪些是酱油生产中的市场调研内容？（）
A.生产工艺改进
B.设备更新
C.员工技能提升
D.管理体系优化
三、填空题（本题共25小题，每小题1分，共25分，请将正确答案填到题目空白处）
1.酱油生产的原料主要包括______、______和______。
2.酱油生产中的发酵过程是利用______和______的代谢活动来分解原料中的______。
A.采用新型Leabharlann 酵技术B.开发新型包装材料
C.优化生产工艺
D.提高员工福利待遇
20.酱油生产过程中，为了保证产品新鲜度，以下哪种措施最有效？（）
A.严格控制储存条件
B.短期储存
C.长期储存
D.精确控制生产量
21.下列哪种设备在酱油生产中用于提高生产效率？（）
A.磨浆机
B.煮沸锅
C.发酵罐
D.自动化生产线
1.请简要阐述酱油制造业在生产管理中如何实施有效的成本控制策略。
2.结合实际情况，分析酱油制造业在生产过程中可能遇到的质量问题，并提出相应的解决方案。
3.阐述酱油制造业如何通过技术创新来提升生产效率和产品质量。
4.请讨论酱油制造业在环境保护方面应采取哪些措施，以及如何将这些措施融入日常生产管理中。
六、案例题（本题共2小题，每题5分，共10分）
酶的概念
酶的概念
一、酶(E)的概念
酶的由活细胞合成的，对特异底物起高效催化作用的蛋白质，是机体内催化各种代谢反应的最主要的催化剂。
由酶催化的反应称为酶促反应，酶所作用的物质称为底物(S);酶所具有的催化能力称为酶的活性。
二、必需基团与酶的活性中心
酶分子中与酶活性密切相关的基团称作酶的必需基团。
这些必需基团在一级结构上可能相距很远，但在空间结构上彼此靠近，组成特定空间结构的区域，它能与底物特异结合，并将底物转变为产物，这
一区域称为酶的活性中心。
活性中心常位于酶分子表面或深入酶分子内部，呈裂缝、凹陷或袋状。
酶促反应时，底物分子先结合于酶的活性中心上，形成酶与底物复合物(ES)，然后底物被酶催化成产物从酶分子上释放出来。
如果酶的生中心被非底物占据或遮掩，酶则失去催化活性。
酶活性中心内的必需基团有两类：一类是结合基团，其作用是结合底物;另一类是催化基团，其作用催化底物转化变产物。
还有一些必需基团位于活性中心之外，但对维持酶的特殊空间构象具有重要作用，这些基团称为活性中心外必需基团。
营养学问答(3)
1）膳食中的维生素D、某些氨基酸和乳糖均可与钙形成可溶性的物质，有利于钙的吸收）。
2）另一方面，谷类中的植酸和蔬菜中的草酸、体内过多的脂肪酸可与钙结合成不溶性的钙盐，阻碍钙吸收。
1．试从母乳组成及母亲和婴儿间的相互关系两方面扼要阐述母乳喂养的各种优点。
1）母乳中的营养成分最适合婴儿的需要
4、 需要量极少，通常以mg，有些甚至以μg计，但是绝对不可缺少。
5、 不能在机体内合成，或合成的量少，不能满足机体的需要，必须经由食物供给
10、蛋白质的生理功能是什么？
1、构成和修补人体组织2、构成酶和激素3、构成抗体4、调节渗透压
5、供给能量（蛋白质提供能量10%-15%，碳水化合物供能55%-65%，脂肪供能20%-30%）
2.青少年的膳食原则是什么？
(1)多吃谷类，供给充足的能量；(2)保证足量的鱼、禽、肉、蛋、奶、豆类和新鲜蔬菜水果的摄入(3)平衡膳食，鼓励参加体力活动，避免盲目节食。
3.老年人的膳食原则是什么？
(1)平衡膳食；(2)食物要粗细搭配，易于消化；(3)保证充足的新鲜蔬菜和水果摄入；(4)积极参加适度体力活动，保持能量平衡；(5)注意食品的色、香、味、形状和硬度。
1）吸水作用：膳食纤维有很强的吸水能力。
（2）粘滞作用：具有强的粘滞性。（3）结合矿物质（4）细菌发酵作用（5）促进食物消化
（6）降低血清胆固醇（7）预防胆石形成（8）促进结肠功能，预防结肠癌（9）防止能量过剩和肥胖（10）维持血糖正常平衡，防止糖尿病（11）治疗习惯性便秘，还可预防食道裂孔疝、痔疮
5、论述中国居民膳食指南。
答：1.食物多样、谷类为主 2.多吃蔬菜、水果和薯类3.常吃奶类、豆类或其制品4.经常吃适量鱼、禽、蛋、瘦肉、少吃肥肉和荤油5.食量与体力活动要平衡，保持适宜体重6.吃清淡少盐的膳食7.如饮酒应限量8.吃清洁卫生、不变质食物
第二章 微生物发酵产酶
细胞发酵产酶的最适温度与最适生长温度有所 不同，而且往往低于最适生长温度，这是由于在较 低的温度条件下，可提高酶的稳定性，延长细胞产 酶时间。
在细胞生长和发酵产酶过程中，由于细胞的新 陈代谢作用，不断放出热量，会使培养基的温度升 高，同时，热量不断扩散和散失，又会使培养基温 度降低，两者综合，决定了培养基的温度． 温度控制的方法一般采用热水升温，冷水降温， 故此在发酵罐中，均设计有足够传热面积的热交换 装置，如排管、蛇管、夹套、喷淋管等。
8、 毛霉（Mucor）
毛霉的菌丝体在基质上或基质内广泛蔓延，菌 丝体上直接生出孢子囊梗，分枝较小或单生，孢子 囊梗顶端有膨大成球形的孢子囊，囊壁上常带有针 状的草酸钙结晶。
毛霉用于生产蛋白酶、糖化酶、α—淀粉酶、脂 肪酶、果胶酶、凝乳酶等。
9、 链霉菌（Streptomyces）
链霉菌是生产葡萄糖异构酶的主要菌株，还可以用于生 产青霉素酰化酶、纤维素酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、 几丁质酶等。此外，链霉菌还含有丰富的16α羟化酶，可 用于甾体转化。
3．无机盐
无机盐的主要作用是提供细胞生命活动不可缺少 的无机元素，并对培养基的pH值、氧化还原电位 和渗透压起调节作用。 主要元素有：磷、硫、钾、钠、镁、钙等。 微量元素有：铜、锰、锌、钼、钴、碘等。 微量元素是细胞生命活动不可缺少的，但 需要量很少，过量反而会引起不良效果， 必须严加控制
4．生长因素（酵母膏、玉米浆、麦芽糖）
4、 提高酶产量的措施
–除了选育优良的产酶细胞，保证发酵工艺条 件并根据需要和变化情况及时加以调节控制 以外，还可以来取某些行之有效的措施，诸 如添加诱导物，控制阻遏物浓度，添加表面 活性剂或其他产酶促进剂等。
• 1）添加诱导物
– 对于诱导酶的发酵生产，在发酵培养基中添 加适当的诱导物，可使产酶量显著提高。
微生物酶分类
1 微生物酶的分类、作用机理及来源1.1淀粉酶。
淀粉酶是能够分解淀粉糖苷键的一类酶的总称，包括α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶和异淀粉酶。
α-淀粉酶又称淀粉1，4-糊精酶，能够切开淀粉链内部的α-1，4-糖苷键，将淀粉水解为麦芽糖、含有6个葡萄糖单位的寡糖和带有支链的寡糖。
生产此酶的微生物主要有枯草杆菌、黑曲霉、米曲霉和根霉。
β-淀粉酶又称淀粉1，4-麦芽糖苷酶，能够从淀粉分子非还原性末端切开1，4-糖苷键，生成麦芽糖。
此酶作用于淀粉的产物是麦芽糖与极限糊精。
此酶主要由曲霉、根霉和内孢霉产生。
糖化酶又称淀粉α-1，4-葡萄糖苷酶，此酶作用于淀粉分子的非还原性末端，以葡萄糖为单位，依次作用于淀粉分子中的α-1，4-糖苷键，生成葡萄糖。
此酶作用于支链淀粉后的产物有葡萄糖和带有α-1，6-糖苷键的寡糖；作用于直链淀粉后的产物几乎全部是葡萄糖。
此酶产生菌主要是黑曲霉(左美曲霉、泡盛曲霉)、根霉(雪白根酶、德氏根霉)、拟内孢霉、红曲霉。
异淀粉酶又称淀粉α-1，6-葡萄糖苷酶、分枝酶，此酶作用于枝链淀粉分子分枝点处的α-1，6-糖苷键，将枝链淀粉的整个侧链切下变成直链淀粉。
此酶产生菌主要是嫌气杆菌、芽孢杆菌及某些假单孢杆菌等细菌。
1.2蛋白酶。
蛋白酶系催化分解蛋白质肽键的一群酶的总称，它作用于蛋白质，将其分解为蛋白胨、多肽及游离氨基酸。
此酶种类繁多，广泛存在于所有生物体内，按其来源可分为植物蛋白酶、动物蛋白酶、微生物蛋白酶(又可分为细菌蛋白酶、放线菌蛋白酶、霉菌蛋白酶等)；按其作用形式可分为肽链内切酶、肽链外切酶；按所产蛋白酶性能分为酸性蛋白酶、霉菌蛋白酶酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶。
酸性蛋白酶(最适pH=2～5)产生菌主要是黑曲霉、米曲霉、根霉、微小毛霉、似青霉、青霉、血红色螺孔菌等的某些种；中性蛋白酶(最适pH=7～8)产生菌主要是枯草杆菌、巨大芽孢杆菌、腊状芽孢杆菌、米曲霉、栖土曲霉、灰色链霉菌、微白色链霉菌、耐热性解蛋白质杆菌等；碱性蛋白酶(最适pH=9～11)主要产生菌为枯草杆菌、腊状芽孢杆菌、米曲霉、栖土曲霉、灰色链霉菌、镰刀菌等。
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牛胰核糖核酸酶 的活性中心
四、酶的分类与命名
(一）酶的分类 1、国际系统分类法及酶的编号 按酶所催化的化学反应类型，把酶化分为6类，即 1、水解酶类：是催化大分子有机物水解成小分子的酶。 2、氧化还原酶类：是催化氧化还原反应的酶。 3、转移酶类：是催化底物因团转移到另一有机物上的
三、酶的活性中心
一般认为活性中心有两个功能部位：①结合部位： 一定的底物靠近此部位结合到酶分子上。②催化部 位：底物的键在此部位被打断或形成新的键，从而 发生一定的化学变化。
活性中心的形成要求酶蛋白分子具有一定的空间构 象，因此，酶分子中的其它部分的作用对于酶的催 化来说，可能是次要的，但绝不是毫无意义的，它 们至少为酶活性中心的形成提供了结构基础。所以 酶的活性中心与酶蛋白空间构象的完整性之间，是 辩证统一的关系。当外界物理化学因素破坏了酶的 结构时，首先就可能影响活性中心的特定结构，结 果就必然影响酶活力。
第一节 微生物的酶
(一)酶的组成形式
单成分酶
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水解酶
微生物的酶 全酶
酶蛋白+非蛋白质小分子有机物 脱氢酶
酶蛋白+非蛋白质小分子有机物+金属离子 丙 酮酸脱氢酶
酶蛋白+金属离子 细胞色素氧化酶
一、酶的组成
酶的辅助因子包括金属离子及小分子复杂有机化合物。 它们本身无催化作用，但参与氧化还原或运载酰基载体 的作用，现在还认为有些蛋白质也属于这一类，称为蛋 白辅酶。大多数情况下，可以通过透析或其他的方法将 全酶中的辅助因子除去。例如，酵母提取物有催化葡萄 糖发酵的能力，透析除去辅助因子I（C0I）后，酵母提 取物就失去了催化能力，这种与酶蛋白松弛结合的辅助 因子称为辅酶。
四、酶的分类与命名
（三）根据酶蛋白分子特点又可将酶分为三类 1、单体酶 只有一条多肽链，属于这一类的酶很少，一般都是催
化水解反应酶，分子量在13,000～35,000之间，如溶 菌酶、胰蛋白酶等。 2、寡聚酶 由几个甚至几十个亚基组成，这些亚基可以是相同的 多肽链，也可以是不同的多肽链。亚基之间不是共价结 合，彼此很容易分开。寡聚酶分子量从35,000到几百 万。 3、多酶体系 是由几种酶彼此嵌合形成的复合体。它有利于一系 列反应的连续进行。例如在脂肪合成中的脂肪酸合成酶 复合体。
第一节 微生物的酶 二、酶蛋白的结构
二级结构
三级结构
四级结构
酶蛋白 结构图
三、酶的活性中心
酶的活性中心是指酶蛋白分子中与底物结合，并起 催化作用的小部分氨基酸微区。
对于不需要辅酶的酶来说，活性中心就是酶分子中 在三级结构上比较靠近的少数几个氨基酸残基或是 这些残基上的某些基团，它们在一级结构上可能相 距甚远，甚至位于不同肽链上，通过肽键的盘绕、 折叠而在空间构象上相互靠近；对于需要辅酶的酶 来说，辅酶分子或辅酶分子上的某一部分结构往往 就是活性中心的组成部分。
一、酶的组成
（二）几种重要辅基和辅酶见（P101～104） 常见的辅酶和辅基有： 辅酶A（CoA或CoASH）、 NAD（辅酶I）和NADP（辅酶II）、 FMN（黄素单核苷酸）和 FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）、
辅酶Q（CoQ）、 磷酸腺苷及其他核苷酸类（包括AMP、ADP、ATP、GTP、
UTP、CTP等）。 专性厌氧菌特有的辅酶： 辅酶M、F420（辅酶420）、F430（辅酶430）等。
二、酶蛋白的结构
蛋白的结构分为一级、二级、和三级，少数酶具有四级结构。 一级结构： 指多肽本身结构。（由肽键—C0—NH—连接氨基酸） 二级结构： 由多肽链形成的初级空间结构，由氢键＞C=0…H—N＜维
持其稳定性。 三级结构： 是在二级结构基础上，多肽进一步弯曲盘绕形成更复杂的构
型。由氢键＞C=0…H—N＜、盐键—NH3+—00C—及疏 水键盘维持三级结构的稳定性。 四级结构： 由几个或几十个亚基形成。
一、酶的组成
但是在少数情况下，有一些辅助因子是以共价键和酶蛋 白较牢固的结合在一起的，不易透析除去，这种辅助因 子称为辅基。例如，细胞色素氧化酶与铁卟啉辅基结合 较牢固，辅基铁卟啉不易除去。所以，辅基与辅酶的区 别只在于它们与酶蛋白结合的牢固程度不同，并无严格 的界限。
一、酶的组成
辅酶及辅基一般在酶促反应中起携带及转移电子、原子 或功能基中间体的作用，因此有的辅酶或辅基也叫做底 物载体。
酶。 4、异构酶类：催化同分异构分子内的基团重新排列。 5、裂解酶类：催化有机物裂解分小分子有机物。 6、合成酶类：催化底物的合成反应。
四、酶的分类与命名
（二）酶的命名 1、按酶在细胞的不同部位，可把酶分为： 胞外酶、胞内酶和表面酶。 2、按酶作用底物的不同，可把酶分为： 淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、核糖核酸酶。
一、酶的组成
按照酶的化学组成可将酶分为单纯酶和结合酶两大类。 单纯酶分子中只有氨基酸残基组成的肽链，结合酶分子 中则除了多肽链组成的蛋白质，还有非蛋白成分，如金 属离子、铁卟啉或含B族维生素的小分子有机物。结合 酶的蛋白质部分称为酶蛋白，非蛋白质部分统称为辅助 因子，两者一起组成全酶；只有全酶才有催化活性，如 果两者分开则酶活力消失。非蛋白质部分如铁卟啉或含 B族维生素的化合物若与酶蛋白以共价键相连的称为辅 基，用透析或超滤等方法不能使它们与酶蛋白分开；反 之两者以非共价键相连的称为辅酶，可用上述方法把两 者分开。
环境工程微生物学 第九讲
第四章 微生物的生理 （1）
第四章 微生物的生理 第一节 微生物的酶
酶是动物、植物及微生物等生物体内合成的、催 化生物化学反应的、并传递电子、原子和化学基团 的生物催化剂。能在机体中十分温和的条件下，高 效率地催化各种生物化学反应，促进生物体的新陈 代谢。生命活动中的消化、吸收、呼吸、运动和生 殖都是酶促反应过程。酶是细胞赖以生存的基础。 细胞新陈代谢包括的所有化学反应几乎都是在酶的 催化下进行的。