酶的生产工艺
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。
生物酶制备方法
生物酶制备方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：生物酶是一种生物催化剂，能够加速化学反应的速率，降低反应所需的能量，提高反应的效率。
生物酶在生物技术、制药和食品工业等领域起着至关重要的作用。
生物酶的制备方法有多种，包括基因工程法、筛选法、提取法等。
下面就来详细介绍一下生物酶的制备方法。
一、基因工程法基因工程法是目前生物酶制备的主要方法之一。
通过改造目的基因，将其插入到细胞内，使细胞具有产生特定酶的能力。
基因工程法的步骤可以分为以下几个部分：1.选择目的基因：首先需要确定想要制备的酶的基因序列，包括编码蛋白质的DNA序列。
2.构建表达载体：将目的基因插入到表达载体中，通常是一个质粒或病毒基因组，以便将其导入到宿主细胞中。
3.转染宿主细胞：将构建好的表达载体导入到宿主细胞中，使其具有表达目的基因的能力。
4.培养发酵：将转染宿主细胞进行培养和发酵，使其产生目的酶。
5.酶的纯化：通过离心、过滤、色谱等方法对酶进行分离和纯化。
基因工程法制备生物酶不仅可以大幅提高酶的产量，还可以实现对酶性质的精确调控，提高了生物酶的工业应用价值。
二、筛选法筛选法是一种通过筛选高产酶菌株的方法，主要包括自然选择和人工筛选。
1.自然选择：利用自然环境对酶产生菌株进行筛选，比如在含有特定底物的培养基上培养细菌，通过检测培养基的变化来筛选高产酶株。
2.人工筛选：通过改造细菌菌株，使其表达高效的酶，然后通过培养和筛选找到高产酶株。
筛选法制备生物酶虽然效率较低，但可以利用自然选择或人工筛选的方法获得具有特定性能的酶，是一种简单有效的制备方法。
三、提取法提取法是将含有酶的细菌或真菌通过破碎、搅拌等方式分离出酶，然后通过离心、过滤等方法对酶进行纯化。
1.破碎细胞：首先需要将含有酶的微生物体进行破碎，打破细胞壁，释放出酶。
2.提取酶：将破碎后的微生物体经过离心、过滤等方式分离出酶。
提取法虽然效率较低，但较为简便，适用于小规模制备生物酶的情况。
尿激酶的生产工艺
尿激酶的生产工艺
尿激酶是一种由鲨鱼胃粘液提取的天然酶制剂，在医药和食品工业中具有广泛的应用。
尿激酶的生产工艺一般包括以下几个步骤：
1. 原料准备：选择质量优良的鲨鱼，并将其胃粘液采集出来。
同时选取鲨鱼胃粘液中尿激酶活力高的部分进行提取。
2. 蛋白质分离：将采集得到的鲨鱼胃粘液离心，分离出其中的固体和液体部分。
将液体部分中的蛋白质进行进一步的分离和富集。
3. 提取尿激酶：采用离子交换层析、凝胶过滤等技术方法对蛋白质进行分离与纯化。
在此过程中，通过调整溶液的pH值、
离子浓度，使尿激酶能够与其他蛋白质区分开来。
4. 活化尿激酶：通过一定的活化剂，如氢氧化钠或乙酸钠等，将提取得到的尿激酶进行活化，使其能够具备一定的催化活性。
5. 纯化与浓缩：经过活化后的尿激酶可能还含有一定的杂质，需要采用凝胶过滤、反渗透等技术手段进行纯化与浓缩，使尿激酶的纯度达到要求。
6. 质量检测和包装：对生产得到的尿激酶产品进行质量检测，包括活性测定、纯度分析等。
合格的产品进行包装，通常以冷冻干燥的方式保存，以延长其有效期。
尿激酶的生产工艺需要严格控制各个环节的条件，如温度、
pH值、离子浓度等，以确保尿激酶的活性和稳定性。
同时，
提高产品纯度和产率也是生产过程中的重要目标。
为此，生产中还需要使用各种生物化学和分离纯化技术，如离子交换层析、凝胶过滤、逆浸透等。
总之，尿激酶的生产工艺涉及多个步骤，包括原料准备、蛋白质分离、尿激酶提取、活化、纯化与浓缩、质量检测和包装等。
通过合理的工艺流程和严格的控制条件，可以得到高质量的尿激酶产品。
酶制剂生产工艺
酶制剂生产工艺
酶制剂生产工艺是指将酶通过一系列的工艺步骤进行提取、纯化、稳定化等处理，最终获得符合质量标准的酶制剂产品的过程。
酶制剂生产工艺的主要步骤如下：
1. 酶源筛选与培养：选择适合的菌株或真菌菌种作为酶源，通过培养与繁殖，获得大量的酶产生菌株。
2. 发酵过程：将酶源加入培养基中，进行发酵过程。
通过调节发酵条件，如温度、pH值、氧气供应等，使酶产量达到最大化。
3. 酶提取：将发酵液进行分离，分离出含有酶的液体部分。
常用的方法有离心、过滤、沉淀等。
通过这些方法可以去除酶产生菌株和不溶性杂质。
4. 酶溶解：将分离得到的含有酶的液体溶解在适当的溶液中，使酶能够更好地活性。
5. 酶纯化：通过一系列的纯化工艺步骤，如沉淀、离子交换、凝胶过滤、超滤等，去除酶中的杂质，使酶获得更高的纯度。
6. 酶稳定化：对于易受到温度、pH值、湿度等环境条件影响的酶来说，需要进行稳定化处理。
常用的稳定化方法包括冷冻干燥、喷雾干燥、添加保护剂等。
7. 储存与包装：将纯化稳定化后的酶制剂进行储存和包装。
通常要求酶制剂能够在常温下长期保存，并保持较好的活性。
8. 质量控制：对酶制剂进行质量控制，包括活性测定、含水量测定、纯度测定等，确保酶制剂符合相关质量标准。
以上就是酶制剂生产工艺的主要步骤。
不同的酶制剂可能会有一些微小的差别，但总体而言，工艺流程是相似的。
通过这些工艺步骤，可以有效地提高酶制剂的产量、纯度和稳定性，为酶制剂的应用提供有力的支撑。
酶的生产工艺
精制工艺
生产食品级产品需要进行提取和精制处 理。提取的精制设备是板框压滤机和超 滤器。使用板框压滤机除去发酵液中的 菌体和杂质，得到较纯的酶液滤饼，含 水量要求小于45 %含酶小于100U。将 得到的酶液再进行防腐和调配处理便成 为产品。
二、脂肪酶
• 三酰基甘油基水解酶，可水解三酰甘油 酯为甘油和脂肪酸 • 广泛存在于动植物和微生物内 • 微生物脂肪酶的种类很多，广泛存在于 细菌，酵母和霉菌
（三）发酵方法—固体发酵
固体发酵法以植物秸杆为主要原料，工艺简单，产品价格低廉。 (1)菌种 绿色木霉 (2)培养基 通过对其固态发酵条件进行单因素优化试验来确定 发酵培养基的最佳碳、氮源种类及添加量为:稻草粉与麸皮的 质量比为9 : 1 ，NH4N03 0.5% (3)发酵培养 最适培养条件为:固液比1 : 3，接种量1mL，pH自 然，培养温度30°C. 培养时间96h。 (4)酶的提取 目前生产厂家只能采用直接干燥粉碎得到固体酶 制剂或用水浸泡后压滤得到液体酶制剂，产品外观粗糙，成品 质量不稳定，杂质含量高。因此，随着液体发酵酶工艺的发展 及菌种性能的提高，采用液体发酵法生产纤维素酶是必然趋势。 （5）工业上生产酶制剂的主要方法为盐析法，盐析剂为硫酸铵。 首先以pH4.8的乙酸缓液与酶按体积1 : 2的比例稀释酶液，在 4°C、硫酸铵饱和度为70%的条件下提取16h，5000r/min离心 20min得到沉淀，即为粗纤维素酶。
2.发酵工艺
（1）培养基
米曲霉的培养基:豆饼粉7. 5%， (NH4)2S04 0.8%，水40%，KH2P04 0.25%，麸皮51. 45%。黑曲霉的培养基(g/L) :新鲜麸皮8.25，米糠 4.5，豆饼粉1. 5， (NH4)2S04 O. 3，K2HP04 O. 06，CaCl2 0.075，水8. 6mL， pH5.5。
酶工程 第三章酶的发酵生产 第三节发酵工艺条件及控制
第三节 发酵工艺条件及控制
无机元素是通过添加无机盐来提供的，一般采用水溶 性的硫酸盐、磷酸盐或盐酸盐等。有时也使用硝酸盐，在 提供无机氮的同时，提供无机元素。
4．生长因素 生长因素是指细胞生长繁殖所必不可缺的微量有机化 合物主要包括各种氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素，以及动 植物生长激素等。各种氨基酸是蛋白质和酶的组分；嘌呤 和嘧啶是核酸和某些辅酶的组分；维生素主要起辅酶作用； 动植物生长激素则分别对动物细胞和植物细胞的生长、分 裂起调节作用。有的细胞能够自己合成各种生长因素，而 有的细胞则缺少合成一种或多种生长因素的能力，需由外 界供给，才能正常生长繁殖，这样的细胞称为营养缺陷型。
第三节 发酵工艺条件及控制
在酶的发酵生产中，通常在培养基中加进玉米浆、酵 母膏等，以提供各种必需的生长因素。有时，也加进纯化 的生长因素，以供细胞生长繁殖之需。
现举例几种酶发酵培养基： （1）枯草杆菌BF7658α—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%，氧化钙 0.2%，氯化铵0.15%。 （2）枯草杆菌AS1.398中性蛋白酶发酵培养基：玉米 粉4%，豆饼粉3%，麸皮3.2%，米糠1%，磷酸氢二钠0.4%， 磷酸二氢钾0.03%。 （3）黑曲霉糖化发酵培养基：玉米粉10%，豆饼粉4%， 麸皮1%（PH4.4—5.0）。
第三节 发酵工艺条件及控制
不同细胞生长繁殖的最适PH有所不同。一般细胞和放 线菌的生长最适PH为中性或微碱性（PH6.5—8.0）；霉菌 和酵母的生长最适PH为偏酸性（PH4.0—6.0）；植物细胞 生长的最适PH为5—6。
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
酶生产的下游工艺—固液分离
机 转鼓内壁上。堆积在转鼓内壁上的固相靠螺旋推向转
鼓的锥形部分，从排渣口排出。
离心设备
工作任务（二）离心及离心设备
倾 析 式 离 心 机
离心设备
工作任务（二）离心及离心设备
倾
• 优点：具有操作连续、适应性强、应用范围广、 结构紧凑和维修方便等优点，特别适合于含固
析
形物较多的悬浮液的分离。
式
• 缺点：这种离心机的分离效果较差，因而不适
过
河水、麦芽汁、酒类和饮料等的澄清。
滤
过滤的分类
工作任务（一）过滤及过滤设备
过滤介质为滤布，当悬浮液通过滤 布时，固体颗粒被滤布所阻拦而逐渐
滤 形成滤饼(或称滤渣)。当滤饼达到一 饼 定厚度时起过滤作用，这种方法叫做 过 滤饼过滤或滤渣过滤。 滤
适合于固体含量 >0.1g／100ml的 悬浮液的过滤分离。
滤
过滤的分类
工作任务（一）过滤及过滤设备
过滤介质：硅藻土、砂、颗粒活性炭、玻璃
澄
珠、塑料颗粒等，也有用烧结陶瓷、烧结金
清 过 滤
属、粘合塑料及用金属丝绕成的管子等组成的 成型颗粒滤层。
过滤的分类
工作任务（一）过滤及过滤设备
澄
适合范围：于固体含量少于0.1g／l00ml、颗
清
粒直径在5～100μm的悬浮液的过滤分离，如
特点：
心
区带内的液相介质密度小于样品物质颗粒的密度。
适宜分离密度相近而大小不同的固相物质。
工作任务（二）离心及离心设备
离心的方法
密 度 梯 度 离 心
密度梯度离心示意图
（a）离心前 （b）离心后
工作任务（二）离心及离心设备
离心的方法
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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。