酶反应器类型
酶工程(二轮复习资料)
降低阻遏浓度
引起阻遏的原因有两种： 1、尾产物阻遏：可去除尾产物或使其尽量
少形成，如添加尾产物类似物或抑制剂；采用 营养缺陷型菌株并限制其生长必需因子的供应。
2、分解代谢产物阻遏： A)、尽量不要采用葡萄糖等易被利用的
碳源； B)、流加。
表面活性剂促进分泌到胞外
细胞内酶含量提高到一定程度，会被胞 内蛋白酶分解，加入表面活性剂之类促进 分泌剂，可使胞内酶未被分解即被释放到 胞外。因为表面活性剂有助于改善细胞通 透性，因而也可打破细胞内酶合成的“反 馈平衡”。
胶酶、 α-半乳糖苷酶。
毛霉(Mucor)：蛋白酶、淀粉糖化酶、脂肪
酶、果胶酶、凝乳酶。
链霉菌(Streptomyces)：葡萄糖异构酶、
溶菌酶、抗胰酶、青霉素V酰化酶、角蛋
白酶、碱性蛋白酶、 α-半乳糖苷酶、脂 肪酶、纤维素酶、 α-淀粉酶。
啤洒酵母(Sacharomyces cerevisiae)：凝
酶发酵生产常用的微生物
枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）：生
产α-淀粉酶、蛋白酶、青霉素酶、溶菌酶、 5‘-磷酸二酯酶。
大肠杆菌（Escherichia cali）：生产天门
冬酰氨酶、青霉素酰化酶、酰基转移酶、谷 氨酸脱羧酶、多核苷酸化酶、 α-半乳糖苷 酶。
黑曲霉（Aspergillus niger）：淀粉酶、
得重要发展，形成两个主要方向。
v
Vm ax S Km S
酶基础研究主要成果
酶的结构及其与功能的关系 酶的作用特点与机制 酶促反应动力学
Ser195
Ser195 His57 Asp102
His57 Asp102
酶工程简介
生化反应工程原理
填空题1理想的酶反应器主要有两种：CPFR和CSTR2养的传递有串联模型和并联模型（不好这样说）3KLa中a大小取决于所设计的空气分布器，空气流动速率，反应器的体积和空气泡的直径等且空气泡的直径越小，越有利于传递4的物理意义是最大反应速率和最大传质速率之比。
Da准数越小，固定化酶表面浓度[S]s越是接近主题浓度[S],辨明最大传质速率越是大于最大反应速率，为反应控制。
Da准数越小，越好。
5内部扩散与催化反应是同时进行的，二者相互影响，外扩散通常是先于反应。
6影响固定化酶促反应的蛀牙因素是：分子构象的改变，位阻效应，微扰效应，分配效应和扩散效应7有效电子数：当1mol碳源完全氧化时，所需要氧的摩尔系数的4倍称为基质的有效电子数若碳源为葡萄糖，其完全燃烧是每摩尔葡萄糖需要6mol，所以有效电子数是24，氧化一个有效电子伴随着焓值变化109.0KJ.即8通过对细胞和环境之间能量的交换关系的研究，为培养基中（组分）的选择提供参考9影响酶催化反应的环境因素有（温度），（pH），浓度等。
影响酶催化反应的浓度因素有（底物浓度）和（效应物浓度）。
影响酶催化反应的最基本的因素是（浓度）。
10反应器放大的目的是使产品的（质优）和（成本低效益好）；必须使菌体在大中小型反应器中所处的外界环境（相同）。
11若要消除外扩散限制效应，最常用的方法是（）；若是要消除内扩散限制效应，最常用的方法是（）。
12影响机械通气搅拌发酵过程中体系溶氧系数的因素有（操作变量），（培养液的理化性质），（反应器的结构）。
13根据Garden模型，如果产物和细胞的速率-时间曲线的变化趋势同步，则该产物的生成模型是（）。
15对米氏方程的讨论当CS<<Km时，，属一级反应。
当CS>>Km时，，属零级反应。
当CS＝Km 时，。
Km在数量上等于反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。
16K m值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是mol/L。
酶工程复习资料
酶工程复习资料名词解释1、酶反应器：用于酶进行催化反应的容器和附属设备2、pH记忆：3、产物阻遏作用：又称酶生物合成的反馈阻遏作用，是指酶催化反应的产物或代谢途径末端的产物使该酶的生物合成受到阻遏现象。
4.1酶的延续合成型:酶的生物合成在细胞的生长阶段开始，在细胞生长进入平衡期后，酶还可以延续合成一段时间的生物合成模式。
4.2同步合成型：是指酶的生物合成与细菌生长同步进行的一种酶生物合成模式。
4.3中期合成型：酶在细胞生长一段时间后才开始合成，细胞进入生长平衡期后，酶的生物合成也随之停止。
4.4滞后合成型：酶是在细胞进入生长平衡期后才开始生物合成并大量积累，5、固定化细胞——固定在载体上，并在一定空间范围内进行生命活动的细胞。
6、电场膜分离——是在半透膜的两侧分别装上正、负电极。
在电场作用下，小分子的带电物质或离子向着与其本身所带电荷相反的电极移动，透过半透膜，而达到分离的目的。
7、催化周期：酶进行一次催化所需的时间。
8、固定化酶：固定在载体上并在一定空间范围内进行催化反应的酶称为固定化酶。
9、抗体酶：抗体酶又称为催化性抗体，是一类具有催化功能的抗体10、立体异构专一性：当酶作用的底物含有不对称碳原子时，酶只能作用于异构体的一种，这种绝对专一性称为立体异构专一性。
11、微滤：又称为孔过滤，微滤介质截留的物质颗粒直径为0.2-2um，主要用于细菌、灰尘等光学显微镜可看到的颗粒物质的分离。
12、酶的比活力：是一个纯度指标，指特定条件下，单位质量的蛋白质或RNA所具有的酶活。
13、膜反应器：是将酶的催化反应和半透膜的分离作用组合在一起的反应器。
14、酶电极：是由固定化酶与各种电极密切结合的传感装置。
15、氨基酸置换修饰：将酶分子上的某一个氨基酸置换成另一个氨基酸的修饰方法。
16、盐析沉淀法：是利用不同蛋白质在不同盐溶度条件下溶解度不同的特性，通过在酶液中添加一定浓度的中性盐，使酶或杂质从溶液中析出沉淀，从而使酶与杂质分离的过程。
生物反应工程复习资料
生物反应工程复习资料(总7页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除生物反应工程原理复习资料生物反应过程与化学反应过程的本质区别在于有生物催化剂参与反应。
生物反应工程是指将实验室的成果经放大而成为可提供工业化生产的工艺工程。
酶和酶的反应特征酶是一种生物催化剂，具有蛋白质的一切属性；具有催化剂的所有特征；具有其特有的催化特征。
酶的来源：动物、植物和微生物酶的分类：氧化还原酶、水解酶、裂合酶、转移酶、连接酶和异构酶酶的性质：1）催化共性：①降低反应的活化能②加快反应速率③不能改变反应的平衡常数。
2)催化特性：①较高的催化效率 ②很强的专一性 ③温和的反应条件 易变性和失活3）调节功能：浓度、激素、共价修饰、抑制剂、反馈调节等固定化酶的性质固定化酶：在一定空间呈封闭状态的酶，能够进行连续反应，反应后可以回收利用。
与游离酶的区别：游离酶----一般一次性使用（近来借助于膜分离技术可实现反复使用）固定化酶--能长期、连续使用（底物产物的扩散过程对反应速率有一定的影响；一般情况下稳定性有所提高；以离子键、物理吸附、疏水结合等法固定的酶在活性降低后，可添加新鲜酶溶液，使有活性的酶再次固定，“再生”活性）固定化对酶性质的影响：底物专一性的改变 、稳定性增强 、最适pH 值和最适温度变化、动力学参数的变化单底物均相酶反应动力学米氏方程快速平衡法假设：（1）CS>>CE ，中间复合物ES 的形成不会降低CS （2）不考虑这个可逆反应（3） 为快速平衡， 为整个反应的限速阶段，因此ES 分解成产物不足以破坏这个平衡稳态法假设：（1）CS>>CE ，中间复合物ES 的形成不P E ES +←ES S E ⇔+P E ES +→0=dtdC ES会降低CS （2）不考虑 这个可逆反应（3）中间复合物ES 一经分解，产生的游离酶立即与底物结合，使中间复合物ES 浓度保持衡定，即双倒数法（Linewear Burk ）： 对米氏方程两侧取倒数得 以 作图 得一直线，直线斜率为 ，截距为根据直线斜率和截距可计算出Km 和rmax抑制剂对酶反应的影响：失活作用（不可逆抑制）抑制作用（可逆抑制 ）：竞争抑制 、反竞争抑制 、非竞争抑制 、 混合型抑制竞争抑制反应机理：非竞争抑制反应机理：可逆抑制各自的特点：P37多底物均相酶反应动力学 (这里讨论：双底物双产物情况)强制有序机制顺序机制 西-钱氏机制 双底物双产物反应机制：随即有序机制乒乓机制注意在工业级反应中， 反应速度一般是由改变所用酶浓度和（或）反应时间，而不是改变底物浓度来控制的，并且要测定的最重要参数是可测的转化率，而不是反应速度酶失活的因素有哪些？酶会由于种种因素发生失活。
生化反应工程原理
填空题1理想的酶反应器主要有两种：CPFR和CSTR2养的传递有串联模型和并联模型（不好这样说）3KLa中a大小取决于所设计的空气分布器，空气流动速率，反应器的体积和空气泡的直径等且空气泡的直径越小，越有利于传递4的物理意义是最大反应速率和最大传质速率之比。
Da准数越小，固定化酶表面浓度[S]s越是接近主题浓度[S],辨明最大传质速率越是大于最大反应速率，为反应控制。
Da准数越小，越好。
5内部扩散与催化反应是同时进行的，二者相互影响，外扩散通常是先于反应。
6影响固定化酶促反应的蛀牙因素是：分子构象的改变，位阻效应，微扰效应，分配效应和扩散效应7有效电子数：当1mol碳源完全氧化时，所需要氧的摩尔系数的4倍称为基质的有效电子数若碳源为葡萄糖，其完全燃烧是每摩尔葡萄糖需要6mol，所以有效电子数是24，氧化一个有效电子伴随着焓值变化109.0KJ.即8通过对细胞和环境之间能量的交换关系的研究，为培养基中（组分）的选择提供参考9影响酶催化反应的环境因素有（温度），（pH），浓度等。
影响酶催化反应的浓度因素有（底物浓度）和（效应物浓度）。
影响酶催化反应的最基本的因素是（浓度）。
10反应器放大的目的是使产品的（质优）和（成本低效益好）；必须使菌体在大中小型反应器中所处的外界环境（相同）。
11若要消除外扩散限制效应，最常用的方法是（）；若是要消除内扩散限制效应，最常用的方法是（）。
12影响机械通气搅拌发酵过程中体系溶氧系数的因素有（操作变量），（培养液的理化性质），（反应器的结构）。
13根据Garden模型，如果产物和细胞的速率-时间曲线的变化趋势同步，则该产物的生成模型是（）。
15对米氏方程的讨论当CS<<Km时，，属一级反应。
当CS>>Km时，，属零级反应。
当CS＝Km 时，。
Km在数量上等于反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。
16K m值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是mol/L。
第四章 酶工程
SDS-PAGE （1）带电粒子在电场中向着与其自身所带电荷相反
的电极移动的过程； （2）在外电场作用下，电泳迁移率主要依赖于酶的
相对分子质量，与所带的净电荷和形状无关； （3）为了减少对流扩散，电泳过程一般在浸透了缓
冲液的聚丙烯酰胺凝胶上进行； （4）电泳分离的蛋白质的量通常较小（约数毫克），
超滤
（1）在一定的正压力或负压力驱动下，将料液强制 通过一定孔径的超滤膜，部分小分子溶质和溶剂透过膜 而成为超滤液，大分子酶和蛋白质等物质被截留，从而 达到分离纯化目的，也可用于酶液的浓缩和脱色；
（2）超滤膜截留颗粒直径范围为2～200nm，相当 于相对分子质量1,000～500,000；
（3）构成超滤膜的主要材料有醋酸纤维、尼龙、聚 砜、陶瓷等。
（五）酶分离纯化的原则
根据溶解度变化的纯化方法较适宜于早期纯化阶段， 规模较大；而柱层析法或电泳分离更适宜于后期的纯 化过程，规模较小。 某些价格昂贵的层析介质及方法，只用于纯化过程 的最后几步。
（六）酶纯度与酶活力
实验室常用SDS-PAGE来检验酶的纯度。酶分子结 构高度复杂，同一种酶制剂，采用不同方法检验结果 可能不一致，酶纯度应注明达到哪种纯度，如电泳纯、 HPLC纯等。 比活力：每毫克酶蛋白具有的酶活力单位数。一般 情况下，酶的比活力随酶纯度的提高而提高。酶纯度 也可用酶的比活力来衡量。
（1）自然酶：由生物材料中分离出来的酶制成的 酶制剂。价格低，生产方式简单；应用方便，不需辅 因子参加；产品种类少，应用范围窄。
（2）化学修饰酶：通过酶分子的化学修饰达到改 性变构的目的。主要用于酶学研究和疾病治疗。
（3）固定化酶：酶分子通过吸附、交联、包埋及 共价结合等方法束缚于某种特定支持物上发挥酶的作 用。它在食品工业上具有较大的应用价值。
酶促反应、发酵
4、总结与展望
酶促反应工程、发酵工程是目前食品深加工的两大研究热点，但由 于受技术限制，研究还不够深入。可以预期,随着生物技术的迅速发展, 可用于食品中的酶种类将大大增加,复合酶、新型酶、固定化酶的大力研 究将会是未来的发展趋势。各种酶、发酵研究成果在食品工业中的作用 机理有待于进一步研究，酶制剂、发酵技术具有广阔的应用前景。
必须适当地控制影响发酵的各种条件, 掌握发酵的动态，并进行杂菌的检查和产物测 定，使整个发酵过程顺利进行。
3.6 发酵设备
菌种的筛选
摇瓶试验
发酵罐试验
3.6 发酵设备
啤酒发酵设备
3.6发酵设备
酸奶发酵设备
3.7 发酵技术运用领域的转变
发酵工程主要运用于医药、轻工、食品、农业、环保、能源等行业
2.5 酶促反应的影响因素
5.抑制剂：不同的酶会受到不同抑制剂的影响，从而活性、催化性能较弱。 6.激活剂：激活剂能够促进催化剂的催化作用，增强其活性。 7.反应产物：酶促反应中，有时随产物浓度提高，产物与酶形成复合物，阻碍了底物与酶的 结合，从而降低了酶促反应的速度。
2.5 酶促反应的影响因素
王瑞琴[2]将木瓜蛋白酶作用于原料麦芽蛋白质,可以防止蛋白质与多酚结合而产生沉 淀,有较好的过滤效果,从而提高啤酒的稳定性,一定程度上可澄清啤酒，且不影响啤酒的 口味特性。
大学《酶工程》考试复习资料
1.酶生物合成法生产的主要工艺过程包括那几个步骤？(1)用作培养菌种及扩大生产的发酵罐的培养基的配制(2)培养基、发酵罐以及辅助设备的消毒灭菌(3)将已培养好的有活性的纯菌株以一定量转接到发酵罐中(4)接种到发酵罐中的菌株控制在最适条件下生长并形成代谢产物(5)将产物抽提并进行精制(6)回收或处理发酵过程中产生的废物和废水2.如何控制微生物发酵产酶的工艺条件？发酵过程中，为了能对生产过程进行必要的控制，需要对有关工艺参数进行定期取样测定或进行连续测量。
参数中，对发酵过程影响较大的有温度、ＰＨ、溶解氧浓度等。
(1)温度:温度对发酵的影响是多方面的，主要表现在对细胞生长、产物形成、发酵液的物理性质和生物合成方面。
例如：枯草杆菌的最适温度为34--37℃，黑曲霉的最适温度为28--32℃(2)pH:发酵过程中pH的变化取决于所用的菌种、培养基的成分和培养条件。
微生物生长和生物合成都有其最适和能够耐受的pH范围，大多数微生物生长的最适pH6.3-7.5，霉菌和酵母生长的最适pH4-6，放线菌生长的最适pH7-8。
(3)溶解氧浓度:对于好氧发酵，溶解氧浓度是最重要的参数之一。
好氧性微生物深层培养时，需要适量的溶解氧以维持其呼吸代谢和某些产物的合成，氧的不足会造成代谢异常，产量降低。
简述凝胶层析、亲和层析、离子交换层析的原理和操作要点？离子交换层析原理：根据待分离物质带电性质不同的分离纯化方法。
操作:a上样：上样体积不十分严格。
b洗脱:增加溶液的离子强度c梯度洗脱法:改变溶液的pHd再生：用0.5mol/LNaOH和0.5mol/L NaCl混合溶液或0.5mol/L HCl处理。
凝胶层析原理：利用某些凝胶对于不同分子大小的组分阻滞作用的不同。
大分子物质不能进入凝胶孔内，在凝胶颗粒之间的空隙向下移动，并最先被洗脱出来；小分子物质可自由出入凝胶孔，流程长而后流出层析柱。
操作：a凝胶的选择和处理,根据相对分子质量范围选择相应型号的凝胶介质。