最新2微生物发酵产酶
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展微生物发酵生产脂肪酶是一种重要的工业方法，用于生产脂肪酸和甘油等化学品。
在过去的几十年中，研究人员已经取得了一系列关于微生物发酵生产脂肪酶的重要进展。
本文将介绍一些最新的研究成果。
目前，最常用的微生物发酵生产脂肪酶的方法是使用真菌和细菌。
真菌主要包括浅拟青霉菌和乳酸菌，细菌主要包括大肠杆菌和枯草杆菌等。
这些微生物具有较高的脂肪酶活性和较好的产量。
通过应用发酵技术和优化培养条件，研究人员已经成功地实现了大规模的脂肪酶生产。
在微生物发酵过程中，培养条件是影响脂肪酶产量和活性的重要因素。
研究人员发现，温度、pH值、培养基成分和培养时间等因素对脂肪酶活性和产量有重要影响。
通过优化这些因素，可以显著提高脂肪酶的产量和活性。
还可以通过改变微生物菌株的基因组，进一步提高脂肪酶的产量和活性。
近年来，还出现了一些新的微生物发酵生产脂肪酶的方法。
研究人员发现一种新的产脂肪酶的微生物菌株，并通过改变其培养条件和基因组来提高脂肪酶的产量和活性。
一些研究还尝试利用遗传工程的方法，将脂肪酶的基因导入到其他微生物中，通过合成生物学方法来生产脂肪酶。
这些新的方法为微生物发酵生产脂肪酶提供了更多的选择。
微生物发酵生产脂肪酶还有一些其他的应用。
脂肪酶可以用于生产生物柴油，通过催化转化甘油中的脂肪酸酯成为生物柴油。
脂肪酶还可以用于食品工业中的食品加工，例如制作奶油和巧克力等产品。
微生物发酵生产脂肪酶不仅可以提高脂肪酶的产量和活性，还可以拓宽其应用领域。
微生物发酵产阿魏酸酯酶及释放阿魏酸研究概述
微生物发酵产阿魏酸酯酶及释放阿魏酸研究
概述
阿魏酸是一种被广泛应用于医药、香料、化妆品等方面的化合物，具有重要的经济价值。
而阿魏酸酯酶作为阿魏酸的生产中关键的酶类，其产生利用已经成为研究的热点。
本文就阿魏酸酯酶及释放阿魏酸的微生物发酵研究进行概述。
第一步，阐述阿魏酸
阿魏酸是一种天然的有机化合物，其主要存在位于阿魏植物的根和叶子中。
阿魏酸具有良好的药理学和生物学特性，能够提高肠胃交换和消化酶的活力，改善恶心、呕吐等症状。
第二步，阐述阿魏酸酯酶的产生及作用
阿魏酸酯酶是一种能够将阿魏酸与酸酯结合起来形成一种叫阿魏酸酯的酶，其产生利用是生产阿魏酸的关键步骤。
阿魏酸酯酶可以通过微生物筛选抑或利用重组DNA技术进行产生。
在阿魏酸的生产中，酯化反应和酯化解释放反应都需要阿魏酸酯酶的参与。
第三步，阐述微生物发酵产阿魏酸酯酶及释放阿魏酸
微生物发酵产阿魏酸酯酶及释放阿魏酸是目前的研究热点。
微生物发酵通常利用需氧性菌产生阿魏酸酯酶，在发酵过程中阿魏酸酯酶会释放出阿魏酸。
目前已经成功利用微生物发酵技术大规模生产阿魏酸，并广泛应用于医药、香料、化妆品等领域。
综上所述，阿魏酸酯酶及其释放阿魏酸的研究已经成为制备和生产阿
魏酸的关键所在，并开展了大量的研究工作，还需加强对微生物筛选、酶的分离纯化及酶产生的机制方面的研究。
随着科技的不断进步，相
信阿魏酸酯酶在未来的生产和应用领域中，必将发挥更大的作用。
微生物发酵生产蛋白酶
妥善保存，才能保证其产酶特性不变异、不死亡、
不被杂菌污染。
❖ 2）菌种活化：产酶菌种在使用钱必须接种于斜
面培养基上，在一定条件下，进行培养，以恢复
细胞的生命活动能力。
❖ 3）扩大培养：活化了的菌种，一般还要经一级 至数级的扩大培养。
❖ 4）分离纯化：发酵结束后得到的酶可能含有一些杂
❖ 蛋白酶广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果 实和微生物中。微生物蛋白酶，主要由霉菌、 细菌，其次由酵母、放线菌生产。
二、酶发酵的方式
❖ 1、固体培养发酵 ❖ 2、液体深层发酵 ❖ 3、固定化细胞或固定化原生质体发酵
三、各种发酵方式发酵模式：
❖1、固定培养发酵：
❖ 以麸皮、米糠等为培养基的主要原料，加入 其它必需的营养成分而制成的固体或半固体 的麦曲，经灭菌、冷却后，接入产酶菌株， 在一定条件下，发酵产酶。
❖ 1、从菌种保存机构和有关研究部门获得 ❖ 2、通过筛选获得
五、培养基的配制
❖ 枯草杆菌ASL.398中性蛋白酶发酵培养基：
❖ 玉米粉8%，豆饼粉4%，麸皮3.2%，米 糠1%，磷酸氢二钠0.4%，磷酸二氢钠 0.03%.
六、发酵工艺流程
保藏菌种 菌种活化 种子扩大培养
发酵 分离纯化
酶
七、剖析：
质，所以需要进一步分离杂质，纯化目标酶。
八、蛋白酶的应用
❖ 蛋白酶已广泛应用在皮革、毛皮、丝绸、医药、食 品、酿造等方面 。eg：皮革工业的脱毛和软化已大 量利用蛋白酶，既节省时间，又改善劳动卫生条件。 蛋白酶还可用于蚕丝脱胶、肉类嫩化、酒类澄清。 临床上可作药用，如用胃蛋白酶治疗消化不良，用 酸性蛋白酶治疗支气管炎，用惮性蛋白酶治疗脉管 炎以及用胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶对外科化脓性创 口的净化及胸腔间浆膜粘连的治疗。加酶洗衣粉是 洗涤剂中的新产品，含碱性蛋白酶，能去除衣物上 的血渍和蛋白污物，但使用时注意不要接触皮肤， 以免损伤皮肤表面的蛋白质，引起皮疹、湿疹等过 敏现象。
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。
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。
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展脂肪酶是一种通过加速脂肪的加水分解而使其水解成胆固醇、甘油、游离脂肪酸等组分的生物催化剂。
脂肪酶已经广泛应用于食品、乳制品、制药、皮革等行业，因此其生产研究具有重要意义。
微生物发酵是目前最主要的脂肪酶生产方法之一，本文详细介绍了微生物发酵生产脂肪酶的研究进展。
1. 常用微生物种类微生物发酵生产脂肪酶常用的微生物种类有真菌、细菌、放线菌、酵母等。
其中最常用的微生物是霉菌和细菌。
霉菌对不同类型的底物都具有良好的酶活性，但是其生长速度较慢，反应时间长。
细菌则生长速度快，能够迅速产生大量的酶，但是它们的适应能力较差。
2. 脂肪酶生产工艺流程微生物发酵法生产脂肪酶的具体工艺流程大致分为以下几个步骤。
（1）培养基的制备：首先需要制备含有所需营养物质的培养基。
一般来说，优质的培养基含有碳源、氮源、微量元素、维生素等。
（2）微生物的接种：将所选的微生物菌株接种到培养基中，并进行预培养。
（3）发酵过程中的条件调控：这一步的关键在于对发酵过程的控制，包括温度、pH 值、培养时间等因素。
（4）分离纯化：分离、纯化和测量酶的本质是为了得到高纯度、活性较高的脂肪酶产品。
3. 研究进展（1）发酵条件的优化脂肪酶活性的提高对生产工艺的产率和经济效益都有着重要的意义。
为此，研究者通过对发酵温度、pH值、氮源等条件进行优化，成功提高了脂肪酶的产量和酶活。
例如，Jamil Khaskheli等发现，酵母菌Candida rugosa生产脂肪酶的酶活性受到温度影响较大，并在32℃的条件下达到最大值。
（2）遗传工程改造遗传工程技术在脂肪酶生产领域也已经得到广泛应用。
相关研究表明，基于DNA重组技术可以对脂肪酶的生产菌株进行改造，提高酶的稳定性和催化效率。
例如，一项由瑞典Karolinska Institute的研究人员完成的研究表明，通过在大肠杆菌中表达脂肪酶基因，可以显著提高脂肪酶的产量和催化效率。
（3）新型菌株的筛选与发现是时候采用新型菌株用于脂肪酶生产。
微生物生物发酵产酶的一般工艺流程
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微生物发酵产酶
抗体酶 （abzyme）
是一种具有催化功能的抗体分子，在其可变区赋予了酶的属性。
抗体酶制备的理论依据： 1948年， Pauling提出的过渡态理论； 1975年，Kohler和 Milstein发明的单克隆抗体制备技术； 1986年，Lerner和Schultz 分别获得具有催化活性的抗体酶。此 后，不少抗体酶被制备出来。
本章小结
1. 不是所有的微生物都能用于发酵产酶；
2. 微生物生长有4个时期，微生物培养产酶有4种方式，可根据 蛋白质生物合成理论、操纵子理论调节控制；
3. 影响微生物生长的环境因素有：培养基的组成、pH、温度、 溶解氧，精心调节，效益增加；
4. 固定化微生物发酵产酶是在传统方式上的一种新尝试，优点 很多。
一、酶生物合成的模式 二、细胞生长动力学 三、产酶动力学
酶生物合成的模式
细胞生长过程（4个阶段）： 调整期、生长期、平衡期、衰退期。
酶生物合成模式（4种）： P60图2－9 ➢ 同步合成型 ➢ 延续合成型 ➢ 中期合成型 ➢ 滞后合成型 结论：最理想的合成模式是延续合成型。
第五节 固定化微生物细胞发酵产酶 第六节 固定化微生物原生质体发酵产酶
P53
调节pH值的必要性: 培养基的pH值与细胞的生长、繁殖以及 发酵产酶关系密切。
pH值变化的原因：
细胞的生长和代谢产物的积累；
细胞特性；
培养基的组成成分；
P54
发酵工艺条件。
调节pH值常用的的方法：
改变培养基的组分或其比例； 使用缓冲液； 通过流加适宜的酸、碱溶液到培养 基中。
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产生一种阻遏 决定酶的合成
蛋白，由多个 是否开始，有
亚基组成。 两个位点：一
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ATP
AMP
cAMP
葡萄糖效应模型
只要外界存在葡萄糖， 细胞会优先并迅速分解葡 萄糖产生大量ATP；
• AMP的浓度ATP产生因 此降低，使体内cAMP转化 为AMP，进而降低cAMP 浓度；
• 同时腺苷酸环化酶的活 性受到抑制。
最终结果：cAMP浓度 不足，无法形成CAPcAMP复合物，转录关闭。
在相关酶的生产中可以考虑加入酶的诱导物， 从而提高酶产量。
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原核生物的调节理论
1. 酶合成的诱导作用 2. 分解代谢物的阻遏作用 3. 反馈抑制作用
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2. 分解代谢物的阻遏作用
指一些物质经过分解代谢产生的物质会阻遏 某些酶生物合成的现象；
当培养基中含有多种能源物质（比如同时存 在葡萄糖和乳糖）时，微生物首先利用易于分解 利用的能源物质（葡萄糖），而这种首先被利用 的物质的分解可以阻碍微生物对另外一种能源物 质的利用。
子
诱导和分解代谢物阻遏调节，目的是为了不没有必 要的蛋白，避免浪费，提高自身环境适应力。
3. 反馈抑制作用
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3. 反馈抑制作用
酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物 使酶的生物合成受到阻遏的现象。
色氨酸反馈阻遏 ----（阻遏型操纵子、衰减子）----
色氨酸作为色氨酸合成代谢的代谢终产物会反 过来抑制色氨酸合成代谢中的一系列酶！
葡萄糖效应（二次生长现象）
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实验现象：
二次生长现象
• 细菌在只有葡萄糖的培养基中生长的时候， 可以利用葡萄糖。
• 细菌在以乳糖为单一碳源的培养基中生长的 时候，可以利用乳糖。
• 细菌在葡萄糖和乳糖培养基中生长的时候， 只利用葡萄糖，而不利用乳糖！
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理论支撑 葡萄糖效应理论
乳糖操纵子的启动基因内，除RNA聚合酶结合位点外， 还有一个称为CAP-cAMP复合物的结合位点。
• 无乳糖存在的情况下，
阻遏蛋白与操纵基因结合，阻 碍RNA聚合酶与启动基因的正 常结合，转录关闭。
• 乳糖存在的情况下，
乳糖在β- 半乳糖苷酶的作用 下生成别乳糖，与阻遏蛋白结 合改变其结构，使之从操纵基 因上解离；RNA聚合酶与启动 基因结合，开启转录。
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在乳糖操纵子中，除阻遏状态（乳糖诱导） 与阻遏状态下（无乳糖诱导）的β- 半乳糖苷酶 的酶产量比例约为1000 : 1。
了解生物体的合成调节模式，有利于在酶 的生产采取相应的措施以提高酶产量。
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调节酶生物合成的方式主要有：
转录水平的调节 转录产物的加工调节 翻译水平的调节 翻译产物的加工调节 酶降解的调节
转录水平的调节是原核生物最常用也最实用的一种调 节方式。直接在源头决定产物是否表达。
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生物体采用何种调节模式都存在一定的生物学意义
2微生物发酵产酶
微生物发酵产酶
定义：利用微生物的生命活动，获得所需的酶 的技术过程。
利用微生物产酶主要原因：
• 微生物种类繁多，分布广泛。可以根据不同的需求从环境
中筛选出相应的微生物。
• 繁殖迅速、代谢能力强。短时间内可获取大量细胞和酶类。
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章节内容
一、酶生物合成调节理论 二、产酶微生物 三、酶的发酵工艺条件及控制 四、酶生产过程的动力学
(lacA) 。
1. 大肠杆菌生长在葡萄糖培养基上时，细胞内上述三 种酶基本不合成；
2. 大肠杆菌生长在以乳糖为唯一碳源培养基上时，三种 酶都大量合成，达到细胞总蛋白量的6%~7%左右；
3. 当再次换回葡萄糖培养基时，三种酶又基本消失；
经济性原则：有需要，才合成！！
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理论支撑
乳糖操纵子（Jocob & Monod,1960）
在原核生物细胞中，多数基因是按照功能相
regulator
promoter operator
关性而组成基因群共同存在。单个基因群在同一
操纵体系下进行表达和调节。
Structual gene
对基因表达进行统一控制的完整单元称为操 纵子。一个操纵子包括结构基因、调节基因、操 纵基因和启动基因等。
9
乳糖操纵子模型
3
一、酶生物合成调节理论
生物体对千变万化的环境采取的一种适应性策略。 遵循节约、经济、实用的原则。
• 组成型酶（Constitutive enzyme）：生物细胞中 合成的酶的量比较恒定，这些酶的合成速率变化不大。 • 调节型酶（Regulated enzyme）：生物细胞中合成 的酶的含量变化很大，其合成速率明显受到环境因素的影 响。
原核生物的调节理论
1. 酶合成的诱导作用 2. 分解代谢物的阻遏作用 3. 反馈抑制作用
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1. 酶合成的诱导作用
加入某些物质，能够使酶的生物合成开始或 者加速进行的现象称之为酶的诱导作用。
乳糖操纵子理论（Jocob & Monod,1960）
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实验现象：
已知与分解利用乳糖相关的酶类有：-半乳糖苷酶 (lacZ)、 -半乳糖苷透过酶(lacY)和-半乳糖乙酰化酶
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凡是在降解过程中能被转化成葡萄糖或糖酵解途径 中的其他中间产物的糖代谢（乳糖、半乳糖、麦芽糖、 阿拉伯糖等）中，其有关酶都是由这种cAMP-CAP诱 导控制的。
即只要有葡萄糖存在，这些操纵子就不会表达。
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பைடு நூலகம்核生物的调节理论
乳 1. 酶合成的诱导作用
糖 操
2. 分解代谢物的阻遏作用
纵
对于多数与分解代谢相关的酶类，微生物采用
其中，cAMP 是环腺苷酸，CAP是称为cAMP受体蛋白， 当CAP与cAMP结合为复合物后结合到CAP-cAMP结合位点， 激活启动基因，使RNA 聚合酶在启动子处能解开DNA双链。
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所以乳糖结构基因要表达，除了RNA聚合酶能 够结合在启动子上，还需要cAMP-CAP在结合位点 上的结合。
细胞内分解葡萄糖的酶类属于组成酶，当同时 存在葡萄糖和乳糖时，细胞能够优先分解葡萄糖， 其中产生了阻碍乳糖操纵子转录的因子，这种阻遏 因子与cAMP-CAP的结合有关。
在没有-半乳糖苷酶(lacZ)、 -半乳糖苷透过酶(lacY) 的情况下，细胞怎样进行乳糖的吸收利用？？
正常情况下，细胞会本底产生极少量(1~5 个)β- 半乳糖苷酶和透过酶。用于监测环境中是 否存在乳糖，监测到便可将乳糖生成别乳糖进 行诱导作用，而打开结构基因的表达。
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与分解代谢相关的酶常采用这种调节模式， 目的就是避免浪费。比如半乳糖操纵子、阿拉伯 糖操纵子等。