酶的生产
限量
<40mg/kg <10mg/kg 3mg/kg 不准含有 <5 ×104 不准含有 不准含有 <100 不准含有 <30
∆
培养基成分
C源：碳素是菌体成分的主要元素，是细胞贮藏物质
和各种代谢物的骨架，还是能量的主要来源。
酶制剂生产上使用的菌种大都是利用有机碳的异养型微生物。 有机碳主要来源：
一是农副产品中如甘薯、麸皮、玉米、米糠等淀粉质原料及 其水解物； 二是野生的如土茯苓、橡子、石蒜等淀粉质资源。 此外，目前研究以石油产品中12-16碳的成分等作碳源.如 以某些嗜石油菌生产蛋白酶、脂酶均已获得成功
产酶促进剂：
于培养基中添加某种少量物质，能显著提高酶 的产率，这类物质叫产酶促进剂。 大体上分为两种： 一是诱导物 二是表面活性剂。如吐温-20的浓度为0.1%时， 能增加许多酶的产量。表面活性剂可能是： （1）增加细胞的通透性； （2）改善氧的传递速度； （3）保护酶活性。通常用非离子型表面活性剂如聚 乙二醇、聚乙烯醇衍生物、植酸类、焦糖、羧甲 基纤维素、苯乙醇等。离子型的表面活性剂对微 生物有害，同时表面活性剂还必须对人、畜无害。
S17，厨房空气中 分离S56，马铃薯 中分离
S114 AS1.357
蛋白酶 L-天门 冬酰胺 酶
目前工业用主要酶的生产菌来源
微生物类 别
菌 名
产生 的酶
葡萄 糖异 构酶 碱性 蛋白 酶 异淀 粉酶
用途
所用菌号分离筛 选来源
D-80,酸泡菜中 分离 209，河南省平 顶山制革晒生皮 场地的土壤中分 离
目前主要商品酶制剂及其来源
葡萄糖氧化酶 半纤维素酶 橙皮苷酶 菊粉酶 脂肪酶 黑曲霉、生机青霉、尼崎青霉 黑曲霉 黑曲霉 假丝酵母、曲霉属 黑曲霉、米曲霉、圆柱状假丝酵母、根 毛霉、无根毛霉、小球菌、类地青霉、 胰脏、山羊舌腺等
转化酶 溶菌酶
啤酒酵母、糖化酵母 鸡卵清
目前主要商品酶制剂及其来源
柚苷酶 果胶酶 黑曲霉、洋葱曲霉、米根霉、葡萄孢霉、 白腐梭霉、木盾壳霉 黑曲霉、米曲霉、蜜蜂曲霉、地衣牙孢 杆菌、枯草杆菌、嗜碱芽孢杆菌、热解 蛋白芽孢杆菌、根霉、木瓜、无花果、 菠萝、猪胰、猪胃膜 致热芽孢杆菌、产气气杆菌 里氏木霉 小牛胃、微小根霉、米赫根毛霉、蜡状 芽孢杆菌
细
菌
大肠杆菌 青霉素酰 制取新青霉素的母 AS1.76 化酶 核6-氨基青霉素 烷酸（6-APA） 枯草杆菌 蛋白酶 皮革脱毛，胶卷回 S1.398 收，酱油酿造
枯草杆菌 蛋白酶
酒精发酵，啤酒酿 JD32 造，葡萄糖生产， BF7658 洗涤剂，糊精制造， 纺织品脱胶，香料 加工等
目前工业用主要酶的生产菌来源
项目二 酶的生产
◈酶的生产方法 ※提取分离法：直接从动植物或微生物内利用化学 等手段提取酶。 如胰蛋白酶直接从胰脏中提取， 木瓜蛋白酶直接从木瓜中提取。 ※生物合成法：经过预选设计，通过人工操作控制， 利用细胞（包括微生物细胞、动植物细胞）的生命 活动产生人们所需要的酶的过程，称为酶的发酵法 生产。
（以麸皮、米糠等为主要原料），先拌入适当水或加入含有 Zn2+、Fe2+、Co2+、Mg2+等微量元素的水溶液，以蒸气灭菌 后凉至30℃左右，拌入种曲后，装入盘或帘子上，摊成薄层 （厚约1cm左右），在培养室内一定温度和湿度（RH90-100%） 下进行培养。 逐日测定酶活，到活力不再增加，停止发酵，进行酶提 取。这种固体培养物称为“麸曲”。在培养过程中，由于呼 吸发热需进行“扣盘”，将甲盘翻入乙盘，盘为木制或底部 带有小孔的铝盘或不锈钢盘。50×65cm，高5cm，每盘可装 麸曲1kg。用于α-淀粉酶、蛋白酶、乳糖酶、木霉的纤维素 霉、黑曲霉的果胶酶等。
※化学合成法：按照酶的化学结构中氨基酸或者核 苷酸的排列顺序，通过化学反应将一个一个的单体 连接起来而获得所需酶的技术过程。
酶的生物合成法生产
1 2 3
微生物发酵产酶
植物细胞培养产酶 动物细胞培养产酶
微生物发酵产酶
1 2 3 4
细胞的选择
培养基的配制
发酵方法的选择
产酶工艺条件及其调节控制
提高酶产量的措施 案例分析
•
目前投入工业发酵生产的酶约有50-60 种。实际上酶的生产菌种十分广泛，包括 细菌、放线菌、酵母菌、霉菌（见表）.
目前主要商品酶制剂及其来源
酶制剂
а-淀粉酶 β -淀粉酶 过氧化氢酶
来
源
黑曲霉、米曲霉、地衣芽孢杆菌、解 淀粉芽孢杆菌、麦芽、猪胰 黑曲霉、小麦、山芋、蜡状芽孢杆菌、 变株等芽孢杆 生机青霉、溶壁小球菌、牛肝、辣根
在设计和配制培养基时，首先要根据不同
细胞和不同用途的不同要求，确定各组分 的种类和含量，并要调节所需pH，以满足 细胞生长、繁殖和新陈代谢的需要。 微生物培养基中，碳源一般采用淀粉或其 水解产物，氮源一般采用混合氮源，无机 盐和生长因子则根据需要而添加。
∆
发酵方法
☞按照微生物培养基形态
1.固体法酶的生产：将微生物菌种接种在固体培养基上
米苏里游动放线菌、二球状节杆菌、凝 结芽孢杆菌、树枝状黄杆菌、橄榄色产 色链霉菌、白色链霉菌、鼠灰色链霉菌、 锈赤色链霉菌
目前工业用主要酶的生产菌来源
微生物 类别 细 菌 菌 名 产生 的酶 用途 所用菌号分离筛 选来源
枯草杆 菌
枯草杆 菌 大肠杆 菌
淀粉酶
纺织部门脱 浆、酒精厂 淀液化
生丝脱胶 治疗白血病
(St.olivochromogenes) 橄榄色链霉菌(St.olivaceus)
葡萄糖异构酶
美国同意使用的食品用酶及生产菌种
菌 种 酶
葡萄糖异构酶 а-淀粉酶、蛋白酶 树枝状黄杆菌(Flavobcaterium arborescens) 枯草杆菌(B.licheni formis)
地衣芽孢杆菌(B.licheni formis) 凝结芽孢杆菌(B.coagulans) 环状二形节杆菌(A.globi formis) 蜡状芽孢杆菌(B.cereus) 溶壁微球菌(M.lysodeikticus) 动植物
N源：
供体内各种含氮物质，如氨基酸、蛋白质、核苷酸、核酸等的组 成成分。 氮源2种： （1）有机态氮：主要是各种蛋白质及其水解产物。如酪蛋白、豆饼粉、 花生饼粉、菜籽饼、蛋白胨、酵母膏、牛肉膏、蛋白水解液、多肽、 氨基酸等。 （2）无机态氮：是各种含氮的无机化合物。如氨水、（NH4）SO4、 NH4Cl、NH4NO3和（NH4）3PO4等。
新开发的酶规定如下表所示各项检查：
食品酶制剂毒性实验
顶目
急性中毒 1、口服 4周 12个月 2、致癌实验 24个月
试验动物
鼠、大白鼠 大白鼠 狗 两种啮齿类
食品酶制剂毒性实验
3、畸胚组织发生试验 24个月 4、生产菌病原性试验 两种啮齿类 四种动物
5、皮肤刺激性试验（肤、眼）兔子、人
6、抗原性
美国同意使用的食品用酶及生产菌种
土褐曲霉 蛋白酶
目前工业用主要酶的生产菌来源
微生物 类别
菌 名
产生 的酶
用途
所用菌号分离 筛选来源
酵母
解脂假丝 脂肪 酵母 酶 转化微白 蛋白 色放线菌 酶
放线 菌
绢丝原料脱脂， 洗涤剂，医药， 乳品增香 皮革脱毛
AS2.1203, 绢纺废物中 得到 166
产酶菌种要求
★
必须符合如下条件： – 不是致病菌、在系统发育上最好是与病原 体无关; – 能够利用廉价原料，发酵周期短，产酶量 高； – 菌种不易变异退化，不易感染噬菌体； – 最好选用产生胞外酶的菌种，有利于菌的 分离，回收率高。此外，在食品和医药工 业上还应考虑安全性问题。
N源：
不同细胞对氮源有不同的要求，一般情况：
动物细胞要求氨基酸、蛋白胨等有机氮源； 植物细胞主要使用铵盐、硝酸盐等无机氮源。 微生物细胞中，异养性细胞要求有机氮源，自养 型可以采用无机氮源。一般微生物使用混合氮源。
N源：
使用无机氮源时，铵盐和硝酸盐的比例对细胞生 长代谢有显著影响。
C/N比：
普鲁蓝酶 木聚糖酶 凝乳酶
目前主要商品酶制剂及其来 源
纤维素酶 右旋糖苷酶 а-半乳糖苷酶 木霉（主要是里氏木霉）、绳状木霉 淡紫青霉、绳状青霉、毛壳霉 葡萄色被孢霉、黑曲霉、米曲霉、假丝 酵母、乳酸杆菌等芽孢杆菌
β -葡聚糖酶
糖化酶
黑曲霉、曲霉属、枯草杆菌、青霉
黑曲霉、米曲霉、泡盛曲霉、根霉
葡萄糖异构酶
糖化酶 蜜二糖酶 凝乳酶 凝乳酶
parasitica) 微小毛霉(M.pusillus)
美国同意使用的食品用酶及生产菌种
菌 种 酶
凝乳酶、脂肪酶、酯酶 转化酶 乳糖酶
葡萄糖异构酶 葡萄糖异构酶 葡萄糖异构酶
米赫毛霉(M.miehei) 面包酵母(S.cerevisia)
克氏乳酸杆菌 (Klnyveyomyces lactis) 链霉菌(St.rubiginosus) 米苏里游动放线菌 (A.missourensis) 橄榄色产色链霉菌
а-淀粉酶 葡萄糖异构酶 葡萄糖异构酶 凝乳酶 过氧化氢酶
菠萝蛋白酶、木瓜蛋 白酶、无花果蛋白酶、 胃蛋白酶、过氧化氢 酶、溶菌酶、淀粉酶
酶制剂的安全检查
项目
重金属 铅 砷 黄曲霉毒素 活数计（菌数/g) 大肠杆菌（个/g) 绿脓杆菌(个/g) 霉菌（个/g） 沙门氏菌（个/g） 大肠杆菌样菌（个/g)
目前工业用主要酶的生产菌来源
微生物 类别 菌 名 产生 的酶 用途 所用菌号分离筛选 来源 AS3.8666酒曲中 分离
霉 菌
日本根霉 淀粉葡萄 制葡萄糖 糖苷酶 红曲霉 黑曲霉
AS3.976 葡萄糖淀 制葡萄糖 粉酶 酸性蛋白 毛皮软化，啤 AS3.350 酶 酒澄清，医药， 羊皮染色 制蛋白胨，皮 革脱毛，毛皮 软化 AS3.374
酶的来源介绍
酶的生产目前只宜直接从生物体中提取分离。 早期酶的生产多以动植物为主要原料，如激肽释放酶、菠萝蛋白酶、 木瓜蛋白酶。 近10年来，研究发展了动植物组织培养技术，但周期长、成本高。 工业生产一般都以微生物为主要来源。目前使用的千余种商品酶， 大多数是微生物生产的。
二、酶的来源
利用微生物生产酶制剂，其特点是： 1. 微生物种类繁多，凡是动植物体内存在的酶，几乎都年从微生物中
三、酶的产生菌
目前常用的产酶微生物：
1. E.coli ：是应用最广泛的产酶菌。分泌胞内酶，经细胞破碎分离得 到。在工业上用于生产谷氨酸脱羧酶、天门冬氨酸酶、青霉素酰化酶、β-半 乳糖苷酶。
2. 枯草杆菌：主要用于生产α-淀粉酶、β-葡萄糖氧化酶、碱性磷酸酯 酶。
3. 啤酒酵母：丙酮酸脱羧酶、乙醇脱氢酶等。 4. 曲霉（黑曲霉和黄曲霉）：主要生产糖化酶、蛋白酶、淀粉酶、果 胶酶、葡萄糖氧化酶、氨基酰化酶和脂肪酶。 5. 其他产酶菌：青霉菌、木霉菌、根霉菌、链霉菌等。
A-L-Ala A-D-Ala
储 罐
固定化 酶柱子
泵
离心机
反应产物 L-Ala A-D-Ala
晶体 L-Ala
消旋 反应器
三、酶的产生菌
生产菌的来源：
1. 菌种保藏机构和有关研究部门获得； 2. 大量要从自然界中分离筛选；自然界是产酶菌种的主要来源，土壤、 深海、温泉、火山、森林等都是菌种采集地。
筛选产酶菌的方法：采集、菌种的分离初筛、纯化、复筛和生产性能鉴 定等。
菌种改良的途径：应用遗传学原理进行基因突变、基因转移和基因克隆
得到； 2. 微生物生长繁殖快、生产周期短、产量过控制培养条件
来提高酶的产量； 4. 微生物具有较强的适应性和应变能力，通过各种遗传变异的手段，
酶的生产工艺
酶的生产工艺酶是一种生物催化剂，它在许多各行各业的应用中具有广泛的用途。
酶的生产工艺是指通过生物工程技术和发酵工艺来大规模生产酶的过程。
酶的生产工艺主要包括以下几个步骤：1. 酶基因的克隆和表达：首先需要从天然菌株或其他来源中获得酶的基因。
通过核酸技术，将酶基因从DNA中克隆并插入表达载体中。
然后将表达载体转化到宿主细胞中，使宿主细胞能够表达目标酶的基因。
2. 发酵培养：经过基因工程改造的细胞株能够在合适的培养条件下高效表达酶。
发酵培养是通过提供适宜的营养物质和环境条件来培养这些细胞的过程。
其中，培养基的选择、操作工艺的优化和控制等因素对酶的生产量和质量有重要影响。
3. 酶的提取和纯化：经过发酵培养后，酶可存在于细胞内、细胞外或培养液中。
提取和纯化酶的过程需要选择合适的方法，如加热处理、超声波溶解、离心、过滤、层析等。
目的是分离纯酶，并去除其他蛋白质、细胞碎片、有机物等杂质。
4. 酶的稳定化和保存：酶的稳定性对其储存和运输至关重要。
稳定化的方法包括添加保护剂、介质改良、冻干等。
此外，酶的保存过程中要注意严格的冷链管理，避免温度和湿度的变化。
5. 酶的应用：生产出的酶可用于各种行业，如食品加工、制药、酿酒、制革、纺织、洗涤剂等。
酶在这些行业中起到催化剂和增效剂的作用，提高生产效率，减少能源消耗，保护环境等。
总之，酶的生产工艺是通过基因工程技术和发酵工艺来实现大规模生产酶的过程，它涉及到酶基因的克隆和表达、发酵培养、酶的提取和纯化、稳定化和保存等多个步骤。
随着生物工程技术的不断发展，新的酶生产工艺也在不断涌现，为酶的生产提供了更多的选择和可能。
酶的生产和利用
酶的生产和利用一、微生物酶制剂的生产主要有以下步骤：1、目的酶生产菌株的分离筛选（1）从自然界分离筛选（2）用物理、化学因子处理诱变（3）用基因重组或细胞融合技术选育2、酶的生产（1）要选择好的培养方法，包括培养基组成配比、培养温度、pH 值、通气量等。
图:微生物在相当于三层楼高的发酵罐里生长繁殖，产生所需的酶（2）确定工业规模大量生产的一系列工程和工艺条件，以及培养罐的形式、大小、通气条件、温度和pH 值的控制等。
图：通过改变培养基类型、酸碱度、氧气浓度和温度，研究人员现了生产某种酶的微生物的最佳生长条件。
三、酶的提取、分离和纯化1、微生物酶制剂的工业提取步骤大致如下：如果是胞内酶，则首先要分离收集其菌体，使之破碎，将酶提取至液相中，此为出发酶液；如果是胞外酶，它的深层发酵液或固体培养物的抽提液则为出发酶液。
2、制取工业酶制剂的步骤：第一步——除去出发酶液中的悬浮固形物，获得澄清酶液，必要时再进行减压浓缩；第二步——根据质量要求和经济性采用适当方法（如用盐析法、有机溶剂沉淀法、丹宁沉淀法等）将酶沉淀分离；图：只有酶和水能通过转鼓式过滤机；培养基和微生物则被留在硅藻土上。
第三步——收集沉淀、干燥、研粉、加适当的稳定剂、填充剂、做成粉末制剂。
••酶粒是在大型连续运转的水平混合机内生产出来的。
提取的酶与盐、纤维素及其他成分混合形成0.5mm大小的粒状物。
然后用一种聚合体包裹，以防止酶尘在使用过程中可能引起的致敏危险。
图:用多聚体包裹酶以减少酶尘引起的致敏危险。
3、其他方法对于质量要求高可提取液中共存有妨碍目的酶工艺效果的其他酶时，常用一些特殊纯化方法将目的酶与其他酶和杂蛋分开，再分别沉淀制取。
常用的方法有：（ 1 ）蛋白质选择性变性法（ 2 ）分级盐析法•有机溶剂分级沉淀法•等电点法•柱层析法•电泳法•亲和层析法四、酶的化学修饰技术1、金属离子置换修饰2、大分子结合修饰3、肽链有限水解修饰4、侧链修饰图：微生物的基因经修饰能够产生所需的酶五、固定化酶和固定化细胞固定化酶是通过物理或化学的处理，使水溶性酶和固态的水不溶支持物（载体）相结合或被载体包埋，但仍保留酶活力。
文档：酶的制备
酶的制备酶的制备主要有两种方法，即直接提取法和微生物发酵生产法。
早期酶制剂是以动植物作为原料，从中直接提取的。
由于动植物生长周期长，又受地理、气候和季节等因素的影响，因此原料的来源受到限制，不适于大规模的工业生产。
目前，人们正越来越多地转向以微生物作为酶制备的主要来源。
—、酶的微生物发酵生产法1.微生物发酵生产法的优点酶的品种齐全微生物种类繁多，目前已鉴定的微生物约有20万种，几乎自然界中存在的所有的酶，我们都可以在微生物中找到。
酶的产量高微生物生长繁殖快，生活周期短，因而酶的产量高。
许多细菌在合适条件下20min左右就可繁殖一代，为大量制备酶制剂提供了极大的便利。
生产成本低培养微生物的原料，大部分比较廉价，与从动、医学教育|网搜集整理植物体内制备酶相比要经济得多。
便于提高酶制品获得率由于微生物具有较强的适应性和应变能力，可以通过适应、诱变等方法培育出高产量的菌种。
另外，结合基因工程、细胞融合等现代化的生物技术手段，可以完全按照人类的需要使微生物产生出目的酶。
正是由于微生物发酵生产具有这些独特的优点，因此目前工业上得到的酶，绝大多数来自于微生物，如淀粉酶类的α一淀粉酶、β一淀粉酶、葡萄糖淀粉酶以及异淀粉酶等都是从微生物中生产的。
2.微生物发酵生产法中尚待解决的问题尽管微生物发酵法生产酶制剂存在上述优点，但仍存在一些问题需要解决。
消除毒性微生物发酵法生产的酶制品中会带人一些细菌自身的生理活性物质，这些生理活性物质往往对人体有害，因此进行毒性实验是必需的。
优良产酶菌种的筛选、培育目前，大多数工业微生物制酶生产采用的菌种较少，仅局限于11种真菌、8种细菌和4种酵母菌。
只有不断寻找更多的适用的产酶菌种，才可能使越来越多的酶采用微生物发酵法进行工业化生产。
3.微生物发酵生产法的条件控制微生物酶的发酵生产是在人为控制的条件下有目的迸行的，因此条件控制是决定酶制剂质量好坏的关键因素。
条件控制包括以下几个方面。
酶产品工艺流程
酶产品工艺流程
酶产品是一种广泛应用于工业生产中的高效催化剂。
酶产品可以通过提取、精制和纯化等工艺步骤进行制备。
下面将详细介绍酶产品的工艺流程。
首先是酶的提取步骤。
酶可以从多种来源中提取得到，如微生物、植物和动物等。
对于微生物来源的酶，可以通过培养微生物菌种，然后收集并离心获得菌体。
接着，通过破碎细胞壁、离子交换、凝胶过滤等操作，将酶从细胞中提取出来。
其次是酶的精制步骤。
在提取过程中，酶会伴随着其他杂质存在，需要通过精制步骤进行去除。
首先是固体分离，通过离心、滤网等操作将固体杂质去除。
然后是液体分离，通过超滤、溶液过滤等操作将液体杂质去除。
最后是浓缩和干燥，将酶溶液经过浓缩、喷雾干燥等工艺，得到酶的粗品。
最后是酶的纯化步骤。
粗品酶仍然存在一些不纯的成分，需要进行纯化以提高酶的纯度。
首先是蛋白质分离，通过离子交换、凝胶过滤等操作将酶与其他蛋白质分离。
然后是酶的活性测定与分析，通过比色法、荧光法等方法检测酶的活性。
接着是纯化酶，可以通过柱层析、电泳等操作去除其他杂质，提高酶的纯度。
最后是酶的活性修饰，通过酶的修饰剂，如金属离子、有机物等，来调节酶的活性和稳定性。
总之，酶产品的工艺流程主要包括提取、精制和纯化等步骤。
在整个工艺流程中，需要使用各种不同的设备和试剂来实现对
酶的提取和纯化。
通过这些步骤，可以得到高纯度和高活性的酶产品，用于各种工业生产中的催化反应。
酶的生产方法
酶的生产方法酶是一种生物催化剂，可用于促进生物化学反应，通常用于工业、医学和实验室应用。
酶的生产通常包括以下步骤：1.选择酶产生菌株：首先，需要选择一种合适的微生物或真菌菌株，它具有高产酶的潜力。
这些微生物通常是能够在适当的培养条件下产生所需酶的特定细菌、真菌或酵母。
2.培养发酵：选定的酶产生菌株需要在适当的培养基中进行发酵。
培养基通常包括碳源、氮源、盐类、微量元素和其他必需的营养物质。
发酵条件（如温度、pH、搅拌速度和通气）也需要控制，以最大程度地促进酶的生产。
3.酶的提取：一旦发酵完成，酶需要从发酵液或固体发酵物中提取出来。
提取过程通常涉及细胞破裂和分离酶。
这可以通过机械方法、超声波、压榨或其他方法来实现。
4.纯化：提取的酶通常需要经过一系列纯化步骤，以去除杂质并提高酶的纯度。
这些步骤可以包括离心、过滤、柱层析、电泳和其他分离技术。
5.酶的稳定和保存：一旦酶被纯化，它们需要进行稳定处理，以延长其寿命并保持其活性。
这可以包括冷冻、冷藏或冷冻干燥等方法，以防止酶的降解和失活。
6.酶的性能测试：生产的酶需要经过性能测试，以确保其满足所需的活性、稳定性和其他规格。
这通常涉及测定酶的酶活和底物特异性。
7.应用和销售：生产的酶可以用于各种应用，如食品加工、制药、生物燃料生产、洗涤剂制造等。
它们可以作为商业产品销售给客户，或用于内部工业生产。
酶的生产是一个复杂的过程，涉及多个步骤和技术，需要仔细控制和监测，以确保高质量的酶产品。
不同类型的酶可能需要不同的生产方法，因此具体的生产过程可能会有所不同。
酶的发酵生产
分解代谢物阻遏
定义：容易利用的基质（常为碳源）阻遏某些酶 （主要是诱导酶）生物合成的现象。
cAMP receptor protein
第四节 酶的发酵生产技术
一、微生物发酵产酶方式
1、固体培养 利用麸皮和米糠为主要原料，添加谷 壳，豆饼等，加水拌成半固体状态，供 微生物生长和产酶用。 浅盘法、转桶法、厚层通气法
含菌体较少，利于产品分离。 缺点：（1）不能强烈搅拌；（2）技术要求高，传质 传热效果差（氧气供给，温度控制。培养基成分的控 制）；理论研究阶段；（3）只适用于胞外酶的生产。
4、固定化原生质体发酵（80年代中期）
优点：（1）解除细胞壁扩散障碍，可使胞内物质分泌 到胞外，变革了胞内酶的生产工艺和技术路线；（2） 可使细胞胞间质中的物质，如碱性磷酸酶等变为胞外 产物；（3）稳定性良好，可反复或连续使用。 。缺点：（1）原生质体的制备比较复杂；（2）发酵培 养基中需维持较高的渗透压；（3）要防止细胞壁再生
河南科技学院
第二章 酶的发酵生产
Producting Enzyme by Fermention
第一节 酶的生产方法
一、酶的生产：指经过预先设计，通过人工操 作控制而获得所需的酶的过程。 二、酶的生产方法 1、提取法：最早采用的方法，现仍继续使用。 指采用各种提取、分离技术从动、植物或微 生物细胞或组织中将酶提取分离出来。 优缺点：方法简单，有时候需先培养含酶组织 或细胞而使工艺路线变得复杂，且产品杂质 多造成分离纯化困难。
பைடு நூலகம்
工业规模应用的微生物酶和它们的某些来源
纤维素酶 半纤维素 酶 里氏木霉、黑曲霉
木霉、曲霉、根霉
水洗布生产，饲料添加剂，消 化植物细胞壁 饲料添加剂，消化植物细胞壁， 低聚木糖生产
第三章酶的生产
2023年5月15日星期一
第三章 酶的生产制备
酶的生产方式
1.提取法: 植物、动物、微生物
2.化学合成法
生物合成法： 利用植物、动物、微生物细胞合成。 上个世纪50年代起利用微生物生产酶
。 1949年细菌发酵生产淀粉酶
上个世纪70年代以来利用植物细胞和 动物细胞培养技术生产酶。
木瓜细胞培养生产木瓜蛋白酶和木瓜 凝乳蛋白酶 人黑色素瘤细胞培养生 产血纤维蛋白溶酶原激活剂
34
2.生长偶联型中的特殊形式——中期合成型
酶的合成在细胞生长一段时间后才开始，而在细胞生 长进入平衡期以后，酶的合成也随着停止。 特点：酶的合成受产物的反馈阻遏或分解代谢物阻遏。
所对应的mRNA是不稳定的。
枯草杆菌碱性磷酸酶合成曲线 35
3.部分生长偶联型（又称延续合成型）
酶的合成在细胞的生长阶段开始，在细胞生长进入 平衡期后，酶还可以延续合成较长一段时间。 特点：可受诱导，一般不受分解代谢物和产物阻遏。
所对应的mRNA相当稳定。
黑曲霉聚半乳糖醛酸酶合成曲线 36
4. 非生长偶联型（又称滞后合成型）
只有当细胞生长进入平衡期以后，酶才开始合成并 大量积累。许多水解酶的生物合成都属于这一类型。 特点：受分解代谢物的阻遏作用。
所对应的mRNA稳定性高。
黑曲霉酸性蛋白酶合成曲线 37
总结：影响酶生物合成模式的主要因素
②发酵代谢调节：理想诱导物的添加，解除 反馈阻遏和分解代谢物阻遏（难利用的碳 氮源的使用，补料发酵）。
③降低产酶温度。
二、细胞生长动力学
微生物细胞生长的动力学方程：
Monod方程：
S－限制性基质浓度； μm—最大比生长速率； Ks —Monod常数
发酵法生产酶的原理
发酵法生产酶的原理
发酵法生产酶的原理是利用微生物在特定条件下通过发酵过程生产酶。
发酵生产酶的一般步骤如下：
1. 选取适当的微生物：根据所需的酶的类型和性质，选择合适的微生物菌株。
2. 培养微生物种子菌：将选定的微生物菌株接种进含有适宜营养物质和适宜温度、pH值的培养基中，进行预培养。
3. 大规模培养：将预培养的微生物菌液接种进大规模的发酵罐中，提供足够的营养物质和良好的培养条件，如温度、pH值和氧气供应等。
4. 酶的产生和积累：在培养过程中，微生物菌株通过代谢产生有益酶的合成。
合成的酶可被菌体细胞外排出，也可积累在菌体内。
5. 分离和提取酶：发酵结束后，通过离心、过滤或其他分离方法，将菌体与培养液分离。
然后，从菌体或培养液中提取酶。
发酵法生产酶的原理是基于微生物的生物代谢能力。
微生物通过合适的营养物质和培养条件，利用糖类、脂肪和蛋白质等有机物进行代谢，产生酶作为催化剂。
这些酶能够在特定的温度、pH值和底物浓度等条件下，促进生物化学反应的进行，从而转化底物为所需的产物。
第三章酶的生物合成法生产
• 10）红曲霉
• 淀粉酶、糖化酶、蛋白酶
• 11）啤酒酵母
• 啤酒和酒类生产 • 转化酶、丙酮酸脱羧酶
• 12假丝酵母
• 脂肪酶、尿酸酶、转化酶、醇脱氢酶
2植物细胞
• 植物细胞培养主要用于:色素、药物、香精 和酶蛋白的生产 • 其中用于产酶的细胞 • 番木瓜细胞------木瓜蛋白酶 • 大蒜细胞----------超氧化物歧化酶 • 胡萝卜细胞-------糖苷酶
•解除反馈阻遏 选育结构类似物抗性突变株 •解除分解代谢物阻遏——选育抗分解代谢阻遏突变株
2. 基因工程育种
（二）条件控制 1. 添加诱导物
酶的底物类似物最有效。
2. 降低阻遏物浓度
除去终产物 产物阻遏 添加阻止产物形成的抑制剂 避免使用葡萄糖 分解代谢物阻遏 避免培养基过于丰富 添加一定量的cAMP
固定化原生质体技术
• 20世纪80年代发展 • 便于胞内酶的分离纯化
微生物酶的类型
1.胞外酶：大多是水解酶（如淀粉酶、蛋白酶、
纤维素酶、果胶酶），是微生物为了利用环境中的 大分子而释放到细胞外的，即使胞外浓度很高，胞 内也能维持较低水平，受到的调节控制少。 2.胞内酶：指合成后仍留在细胞内发挥作用的酶， 酶活性和浓度受到中间产物和终产物的调控。
所需的 酶
分离纯化技术
酶的发酵液
第一节 细胞的选择
• • • • • • 用于酶生产的细胞必须具备条件： 1）酶的产量高； 2）容易培养和管理； 3）产酶稳定性好； 4）利于酶的分离纯化； 5）安全可靠，无毒性。
大多数酶采用微生物发酵生产，部分采用 植物细胞和动物细胞
1产酶微生物
• 利用微生物产酶优势：
4动物细胞培养基