蛋白酶的工厂设计
蛋白酶的工厂设计
年产1500m³蛋白酶的工厂设计摘要蛋白酶是催化肽键水解的一类酶，它可迅速水解蛋白质为胨、肽类，广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果实和微生物中。
同时大多数微生物蛋白酶都是胞外酶。
微生物蛋白酶按其作用的最适pH可分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶三类。
酸性蛋白酶是一种羧基蛋白酶，它的分子质量为30-40kD，等电点（pH3.0-5.0）酸性蛋白酶现已广泛应用于食品、饲料、酿造、毛皮与皮革、医药、胶原纤维等各个行业之中。
本设计采用豆饼粉、玉米粉、淀粉为主要的培养基原料，并选用黑曲霉（Aspergillus niger ）3.350菌种发酵。
其中豆饼粉3.75%，玉米粉0.625%，鱼粉0.625%，氯化铵1%，氯化钙0.5%，磷酸氢二钠0.2%。
本设计利用通风搅拌式发酵罐进行发酵，同时利用离子交换树脂对母液进行提取，提高了酸性蛋白酶的生产效率，减少了生产成本。
设计还包括发酵罐，全厂平面图，车间平面布置图，工艺流程图。
关键词：酸性蛋白酶发酵工厂设计The Process Design of the Protease used forSection with the Capacity of 1500m³ AnnuallyAbstractprotease is a kind of Peptone and peptide. It has been discover across in animal giblets ,the stem of plant,fruit , microbial and so on.Most of the Microbial protease are ectoenzyme .According to its best Optimum pH function ,Microbial protease Can be divided into Acid protease ,Neutral protease and alkaline protease .Acid protease is a kind of Carboxyl protease , Its molecular weight is 30-40 kd, lower isoelectric point (pH3.0-5.0)Acid protease in food, medicine, textile, leather, feed, cosmetics, washing industries have applications, natural health, avirulent and harmless, quite safe. So in this paper the basic content of more acid protease, production process and application development were introduced. This design USES the bean cake powder, corn flour, starch as the main medium of raw materials, and selects the Aspergillus Niger, Aspergillus Niger) 3.350 bacterial fermentation. With bean cake powder 3.75%, corn flour 3.75%, 0.625% fish meal, 1% ammonium chloride, calcium chloride 0.5%, disodium hydrogen phosphate 0.2%.This design using the ventilation agitator in fermentor, using ion exchange resin in mother liquid was extracted at the same time, improve the efficiency of the acid protease production, reduce the production cost. The design also includes Fermentor, The factory plan, Shop floor plan, Flow Chart.Key Words: Acid protease ; fermentation; plant-design;前言酸性蛋白酶是一类最适pH值为2.5〜5.0的天冬氨酸蛋白酶，相对分子质量为KD30 。
固态酸性蛋白酶工厂设计要点
固态酸性蛋白酶工厂设计要点在固态酸性蛋白酶工厂的设计中，需要考虑多个方面，包括生产工艺、设备选型、工厂布局等因素。
本文将介绍固态酸性蛋白酶工厂设计的要点，并探讨如何优化工厂设计以提高生产效率和产品质量。
1. 工艺流程设计固态酸性蛋白酶的生产过程包括发酵、提取、纯化和干燥等环节，因此工厂设计要合理布局各个生产环节，确保流程顺畅、高效。
1.1 发酵过程在发酵过程中，需要考虑发酵罐的选型与数量、发酵条件的控制等因素。
保证发酵过程稳定、高效是工厂设计的重点。
1.2 提取与纯化固态酸性蛋白酶的提取和纯化过程需要使用适当的设备，如离心机、膜过滤等。
合理设置提取与纯化车间，确保产品质量。
1.3 干燥阶段干燥是固态酸性蛋白酶生产的最后一道工序，需要选择适合的干燥设备，如喷雾干燥机、真空干燥器等。
2. 设备选型与布局2.1 设备选型在固态酸性蛋白酶工厂设计中，需要选择符合生产规模和要求的设备，确保设备性能、质量和稳定性。
2.2 设备布局合理的设备布局可以提高生产效率，减少物料和人员运输路径。
可采用流水线布局方式，使得生产流程顺畅。
3. 工厂环境与安全3.1 通风与排放固态酸性蛋白酶工厂需保证良好的通风系统，排放废气需要符合相关法规标准。
3.2 安全生产工厂设计要考虑生产过程中的安全隐患，并采取相应的安全措施，确保生产过程安全可靠。
4. 质量控制与管理4.1 原料质量控制固态酸性蛋白酶工厂要保证原料的质量稳定，并设立相应的质量管控措施。
4.2 产品质量管理工厂设计中要考虑产品质量管理体系，确保生产出的固态酸性蛋白酶符合相关标准和要求。
结语固态酸性蛋白酶工厂设计要点包括工艺流程设计、设备选型与布局、工厂环境与安全以及质量控制与管理等方面。
合理设计工厂布局、选择适合的设备和建立完善的质量管理体系，可以提高生产效率，确保产品质量。
在实际工厂设计中，可根据具体情况和要求进行灵活调整，以满足生产的需求。
酶的生产方法介绍
酶的⽣产⽅法介绍
酶的⽣产是指经过预先设计，并且通过⼈⼯控制⽽获得所需要酶的过程。
概括地说，酶的⽣产⽅法有提取法、发酵法和化学合成法三种。
(⼀)提取法
提取法是最早采⽤并且⼀直沿⽤⾄今的⼀种⽅法。
提取法采⽤各种技术，直接从动植物或微⽣物的细胞或组织中将酶提取出来。
提取法虽简单易⾏，但必须要有充⾜的原材料，这就使提取法的⼴泛应⽤受到了限制。
但是，在动植物或微⽣物资源丰富的地区，提取法仍然具有应⽤价值。
例如，在屠宰⼚，可从家畜胰脏中提取胰酶；在⽔果加⼯⼚，可从菠萝⽪中提取菠萝蛋⽩酶。
(⼆)发酵法
发酵法是20世纪50年代以来⽣产酶的主要⽅法。
发酵法主要通过微⽣物发酵来获得⼈们所需要的酶。
发酵法⼀般包括固体发酵、液体深层发酵、固定化细胞发酵和原⽣质体发酵等多种⽅式。
(三)化学合成法
化学合成法是20世纪60年代末出现的⼀种⽣产酶的技术。
1969年，美国科学家⾸次采⽤化学合成的⽅法获得了含有124个氨基酸的核糖核酸酶。
但是，化学合成法的成本⽐较⾼，并且只能合成那些已知化学结构的酶。
所以，化学合成法⽬前仍然停留在实验室内合成的阶段。
酶工程第一章绪论
第一节 酶的基本概念与发展历史
酶的存在及作用的认识： 1833年：发现淀粉酶 19世纪中叶：糖发酵产酒与活酵母有关 1878年：给酶一个统一的名词，叫Enzyme，这个
字来自希腊文，其意思是“在酵母中”。 1897年，德国巴克纳Buchner兄弟发现不含细胞的
酵母提取液也能使糖发酵，说明发酵与细胞的活 动无关，从而说明了发酵是酶作用的化学本质， 为此Buchner获得了1907年诺贝尔化学奖。
体异构专一性。如：蔗糖酶、麦芽糖酶。 立体异构专一性： 当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。如：乳酸脱氢酶。 核酸类酶也具有绝对专一性。
酶工程第一章绪论
1、绝对专一性
酶工程第一章绪论
2、相对专一性
相对专一性概念： 一种酶能够催化一类结构相似物质进行某种相同
类型的反应。 （1）基团专一性 要求底物含有某一相同的基团。
命名。 两类酶的命名差别： 蛋白类酶只能催化其他分子进行反应，而核酸类
酶既可以催化酶分子本身也可以催化其他分子进 行反应。
酶工程第一章绪论
第四节 酶的分类与命名 注意：顺序
蛋白类酶的种类：
不要搞错！
氧化还原酶类 Oxidoreductases
转移酶类
Transgerases
水解酶类
Hydrolases
五、抑制剂的影响 可逆抑制剂 不可逆抑制剂
竞争性抑制剂 非竞争性抑制剂 反竞争性抑制剂
六、激活剂的影响 激活剂：金属离子、无机负离子、蛋白酶等。
酶工程第一章绪论
第四节 酶的分类与命名
按照分子中起催化作用的主要组分的不同，酶可 以分为蛋白类酶（P酶）和核酸类酶（R酶）。
命名总原则： 根据酶作用的底物和催化反应的类型进行分类和
酶制剂工厂生产工艺
酶制剂工厂生产工艺、设备、发展现状姓名：***班级：生工101学号：**********酶工程就是将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。
它包括酶制剂的制备,酶的固定化,酶的修饰与改造及酶反应器等方面内容。
酶工程的应用，主要集中于食品工业，轻工业以及医药工业中。
酶制剂是一类从动物、植物、微生物中提取具有生物催化能力的蛋白质。
生产的微生物。
将酶加工成不同纯度和剂型（包括固定化酶和固定化细胞）的生物制剂是酶制剂。
动、植物和微生物产生的许多酶都能制成酶制剂。
以下将酶制剂的生产工艺、生产设备及发展现状作简要介绍。
关键字：酶制剂固定化蛋白质设备发展现状一、AbstractEnzyme engineering is the enzyme or microbial cells, animal and plant cells, organelles in certain biological reaction device, such as using enzyme of biocatalysis function, through engineering, to the corresponding raw materials into useful material and applied in the social life of a science and technology. It includes the preparation of enzyme preparation, enzyme immobilization, modification of enzyme and enzyme reactor and contents. The application of enzyme engineering, mainly concentrated in the food industry, light industry and medicine industry.Enzyme preparation is a kind of extracted from animals, plants, microorganisms capable of biocatalysis protein. Production of microorganisms. Enzyme processing into different purity and dosage forms (including immobilized enzyme and immobilized cell) of biological agents is the enzyme preparation. Animals and plants 。
年产10吨菠萝蛋白酶提取工厂初步设计1
酶活总回收率低，但产品质量较好，纯度较高，产品酶活可达 4.0×106u/g 上 2.单宁沉淀
压榨
去杂质
加稳定剂
加单宁
菠萝下脚料
汁液
澄清液
稳定液
洗脱
干燥
单宁沉淀
滤液
酶制品
单宁沉淀法生产工艺流程图。
操作要点:
①压榨。将菠萝下脚料洗净，用压榨机压出汁液，加入 0.005%苯甲酸钠防腐， 迅速过滤除杂质。
2
年产 10 吨菠萝蛋白酶提取工厂初步设计
特的区位优势使湛江经济技术开发区在泛珠三角经济合作圈、环北部湾经济圈、 中国—东盟自由贸易区、亚太经济圈中处于重要的战略地位，成为中国大陆最适 宜外来投资者投资经营的地区之一。
湛江开发区地势较平坦，开发区成立以来，不断开展大规模基础设施建设。 开发区内交通、通讯、供水、供电和污水处理等设施完善。先后开通连接赤坎、 霞山的人民大道，海滨大道两条南北向主干道，与东西走向的乐山大、龙潮路及 新建的绿华路等大型骨干道路纵横交错，构成四通八达的交通网络；区内霞海港 码头是经国务院批准对外开放的码头，扩建的两个万吨级泊位第一期工程已完成 并己投入使用；区内现有 6.3 万千伏安的变电站一座，1988 年又将兴建一座 11 万千伏安的变电站； 两个日供水 2 万吨和 5 万吨的自来水厂已相继投入使用； 1100 门微波程控电话联通世界各地。
广东轻工职业技术学院
年提取 10 吨菠萝蛋白酶工厂初 步设计
专 业： 学生姓名： 指导教师：
生化 091 郑贵创 阳元娥
目录
1.绪论.................................................................................................................................................. 2 1.1 项目提出的依据……………………………………………………………………………..2 1.2 项目建设的意义.......................................................................................................................2
固态酸性蛋白酶工厂设计要点
固态酸性蛋白酶工厂设计要点固态酸性蛋白酶工厂设计要点随着生物技术的发展，固态酸性蛋白酶作为一种广泛应用于食品、饲料和制药等领域的酶类产品，受到了越来越多的关注和需求。
固态酸性蛋白酶工厂设计要点是确保生产过程稳定可靠、产品质量优良、生产效率高、环保可持续等。
本文将重点介绍固态酸性蛋白酶工厂设计的要点。
1. 工艺设计固态酸性蛋白酶的工艺设计是整个工厂设计的核心内容。
首先，需要确定采用何种固态发酵工艺，如床层发酵、筒式发酵、旋转式发酵等。
不同的发酵工艺具有不同的特点和适用性，需要根据产品特性和工程经验进行选择。
其次，需要优化发酵条件，包括发酵温度、pH值、发酵时间、培养基配方等。
通过合理的工艺设计，可以提高生产效率和产品质量。
2. 设备选择固态酸性蛋白酶生产需要一系列的设备来支持生产过程。
工厂设计要点之一就是选择合适的设备。
例如，发酵釜是必不可少的设备，需要选择具有良好控制性能和卫生性能的设备。
另外，还需要选择合适的固液分离设备、搅拌设备、干燥设备等。
设备选择需要考虑到工艺要求、产品特性和生产规模等因素。
3. 厂区规划固态酸性蛋白酶工厂的厂区规划需要考虑到生产流程、原材料输入、产出物输出、设备布局以及安全与环保等方面。
首先，根据生产流程进行合理的流程布局，确保原料与产出物能够顺利流动。
其次，按照设备选址和工艺流程，规划合理的设备布局，减少物料和人员的交互，提高工作效率和安全性。
此外，还需要规划储存和配送区域，确保原材料和产出物的安全和有效储存。
最后，需要考虑到环保要求，规划合理的废物处理和污水处理系统，确保工厂的环保可持续发展。
4. 质量管理固态酸性蛋白酶工厂设计要点之一就是建立完善的质量管理体系。
包括原材料的选择和采购、生产过程的控制与监测以及成品的检验与分析等。
原材料的选择需要保证质量稳定可靠，采购过程需要合理的供应商评价和合同管理。
生产过程需要严格控制，确保工艺参数的稳定性和一致性。
成品的检验和分析需要建立完善的实验室和检验体系，确保产品质量符合要求。
年产4500吨酸性蛋白酶发酵工厂工艺设计
年产4500吨酸性蛋白酶发酵工厂工艺设
计
概述
本文档旨在提供年产4500吨酸性蛋白酶的发酵工厂工艺设计。
酸性蛋白酶是一种重要的酶类产品，广泛应用于食品加工、制药和
生化领域。
该工艺设计将确保高效、稳定和可持续的酶类产品生产。
工艺流程
1. 发酵罐准备：
- 每批生产容量为5000升，所需发酵罐数量根据产能计算确定。
- 发酵罐应具备合适的材料和结构，以确保最佳发酵条件。
2. 发酵过程：
- 使用选定的酸性蛋白酶菌株进行发酵。
- 发酵过程应在适宜的温度和pH值条件下进行，根据菌株的
特性确定最佳参数。
- 随着发酵的进行，定期进行培养基的添加和废液的清除。
3. 酶液提取：
- 发酵罐中获得的发酵液经过过滤和离心处理来除去非细胞物质。
- 使用适当的提取技术来获得纯净的酸性蛋白酶。
4. 酶液精制：
- 通过进一步的纯化步骤，如柱层析和逆流等，提高酸性蛋白酶的纯度和活性。
5. 酶液包装和存储：
- 在遵守卫生和储存条件下，将酸性蛋白酶装入适当的包装材料中。
- 存储过程中控制温度和湿度，以保持酸性蛋白酶的稳定性。
安全注意事项
- 工厂应遵守相关的安全规定和法律法规，确保员工和环境的安全。
- 发酵过程和酶液提取过程中，严格控制微生物和物料的污染风险。
- 废液的处理应符合环保要求，以防止对环境造成不良影响。
以上是年产4500吨酸性蛋白酶发酵工厂工艺设计的简要介绍，详细的设计参数和操作流程需根据实际情况进行调整和制定。
蛋白质酶解工艺的工业难点 201710
蛋白质酶解工艺的工业难点多酶体系生产工艺相关程序 | 2017.10 Kevin酶解法制取活性多肽，首要在于不能营养物质变质（允许变性）。
关键解释项目说明本项目核心技术有固态化酶系统，多酶体系，分离纯化技术（包括层析技术、密度梯度离心技术、超过滤与反渗析技术等），活性干燥技术（包括高压喷雾技术、活性保持技术、瞬间干燥技术）、生理应用评估系统等。
在此主要是围绕多酶体系论述工业与实验室主要差异，以及为了工业目标包括成本、效率、人力等因素的充分调整。
生理应用评估系统是根据蛋白质、多肽的临床应用与询证医学应用大数据得出的数据库分析报告，目前共有20余万份患者使用及反馈数据，为国内外唯一一份此方面系统报告。
遗憾的是，人生多艰，我制作出此系统15年后，依然由于各种原因没有将此系统应用起来。
项目背景过去30年间分离纯化技术的进展，以及检测手段的现代化，大大加快了发现新活性多肽的速度。
但是小分子活性肽在工业化水平和临床药物的发展上方兴未艾，无论酶解法或是合成法均存在不同程度的问题：借助于蛋白水解酶生成肽键虽然鼓舞人心，但尚未达到普遍应用的地步；用蛋白水解片断进行的合成，离普遍应用也还有不小的差距。
近期的工作重点，应当在结构学、方法学、生理学、工业化应用上取得突破。
在酶解法过程中，酶解位置、酶解产物、氨基酸序列分析等均为重要检测方法。
本文设定在此我们选用效果比较好的一种模式，也是充分酶解骨肉组织蛋白质，生产小分子多肽和游离氨基酸的模式。
这种模式主要有碱性酶、中性酶和酸性酶组成，以此分解各种蛋白质肽键和肽链末端。
即使如此，仍然有氨基酸损失，例如酪氨酸。
（如需要酪氨酸，需要添加）。
第5步酶制剂预处理酶具有特异性，无论使用多少种酶，事实上取决于实验目的。
使用何种酶，决定了产物的特定物质多少。
纯化酶固然效力、控制准确，但是产物也因为精确而单一效果突出。
混合酶效力差，但有效产物种类多，往往营养性作用更大。
酶的性质决定酸性产物、碱性产物或接近中性的产物的多寡。
年产4500吨碱性蛋白酶发酵工厂工艺设计
内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题目：年产4500吨碱性蛋白酶发酵工段工艺设计学生姓名：邬瑞学号：0866121118专业：生物工程班级：08—1班指导教师：徐永斌年产4500吨碱性蛋白酶工厂发酵工段工艺设计摘要本次毕业设计的任务是年产4500吨碱性蛋白酶发酵工段工艺设计。
在现代食品工业中, 酶的应用几乎涉及到食品加工的各个领域。
随着酶制剂日益广泛的应用,经济效益显著。
蛋白酶是水解蛋白质肽链的一类酶的总称, 而碱性蛋白酶则适宜在碱性条件( pH9——11) 下水解动植物蛋白质, 广泛存在于动植物及微生物中[1]。
设计中首先根据参考资料选定了碱性蛋白酶发酵生产的具体工艺流程，通过物料衡算确定需要----立方米发酵罐----台和----立方米种子罐----台，在此基础上得出发酵工段所需要的各种原料量，通过能量衡算确定水、无菌空气和蒸汽等的消耗量。
然后对主要设备进行计算和选型，得出发酵罐、种子罐及通用设备、非标准设备等的结构尺寸、冷却装置、传动装置，根据工艺要求确定罐的附属设备和辅助设备以及发酵过程中的优化控制。
最后设计了发酵工厂的车间布局，提出了相应的公用工程、安全卫生与环境保护等辅助工艺。
根据计算结果，设计了六张图纸，分别为发酵罐装配图、种子罐装配图、工艺管道及仪表流程图、厂房车间布置图、物料流程图和设备一览表。
关键词：碱性蛋白酶；发酵；工艺设计The Process Design of the Alkaline Protease used for Feed Fermentation Section with the Capacity of 4500 Tons AnnuallyAbstract第一章总论1.1设计依据：内蒙古科技大学数理与生物工程学院下达的毕业设计书。
1.2指导思想：生物技术产业化装置是由若干个单元设备以系统的、合理的方式组织起来的整体。
过程设计依据生物工艺条件，选择合理的原料，确定最经济和安全的途径，使之生产出符合质量标准的生物产品。
62蛋白酶
大豆肽已广泛使用于饮料、点心、及各种食品中。 推荐摄取量是每日4000mg。
1.大豆多肽的理化性质
(1) 溶解性
2） 黏度
大豆蛋白质的黏度是随着浓度的增加而增加，而大豆肽即使在很 高的浓度状态下，仍可以保持较低的黏度。
中性蛋白酶
生产菌种
枯草杆菌、耐热解蛋白芽孢杆菌、灰色链霉菌、寄生曲霉、米曲 霉
性质
（1）大多数微生物中性蛋白酶是金属酶，一部分酶蛋白总含有一 个锌离子，相对分子质量3500～40000，等电点在pH8～9 ，是微 生物蛋白酶中最不稳定的酶，很易自溶，即使在低温冰冻干燥的条 件下，也会造成相对分子质量的明显减少。
—CHR′—COO- + +NH3—CHR″—
C. 氨基的滴定 +NH3—CHR″— + OH-
NH2—CHR″— + H2O
蛋白质水解度测定原理
当肽键被水解裂开后，紧接着在羧基和α–氨基之间产生 质子交换作用。当蛋白质酶解过程在pH6.5以上进行时， 质子化的氨基酸将离解。
如果要保持反应体系pH不变，就必须加入碱液。
加蛋白酶 水解 氨基酸产品
氨基
• 前处理
一般采用热处理的方法，也可采取生化分离技术将 蛋白质先提取出来，再进行酶解。
2、明胶的生产
原料 动物的皮或骨 生产方法
酸法或碱法，也可用蛋白酶水解法生产。 酶法生产明胶的工艺流程如下：
原料 切割、捣碎 水洗 加酶水解 除酶 炭处理 过滤 干燥 明胶产品
溶解性、乳化性、起泡性、粘度、风味等 应用广泛
蛋白质与酶工程
蛋白质与酶工程重点1.蛋白质工程：以蛋白质结构与功能的关系研究为基础，利用基因工程技术或化学修饰技术对现有蛋白质加以改造，组建成新型蛋白质的现代生物技术。
2.酶工程：利用酶、细胞器或细胞的特异催化功能，通过适当的反应器工业化生产人类所需产品或达到某种特殊目的的一门技术科学。
3.酶工程研究的主要内容：1）化学酶工程2）生物酶工程3）固定化酶与细胞4）酶反应器与传感器5）酶的非水相催化4.蛋白质的融合：将编码一种蛋白质的部分基因重组到另一种蛋白质基因上，或将不同蛋白质基因的片段组合在一起，经基因克隆和表达产生新的融合蛋白。
5.蛋白质的融合的作用：1）用于表达产物的分离纯化；2）提高表达产物的溶解度；3）提高蛋白质稳定性。
6.蛋白质晶体学：利用X射线衍射技术，进行生物大分子结构研究的工程，是结构生物学的一个重要组成部分。
8.定点突变：通过分子克隆手段定点的改变特定基因的局部核苷酸序列，通常被用来研究蛋白质的功能结构以及用于目的蛋白的改造。
10.酶工程的研究范围：1）各类自然酶的开发和生产；2）酶的分离纯化和鉴定技术；3）固定化技术；4）利用其他的生物技术领域交叉渗透；5）多酶反应器的研制和应用。
11.酶的稳定性和稳定化：（一）引起酶失活的原因：1）酶的活性中心一些特定氨基酸残基被化学修饰，使酶活性丧失（微观）；2）外部环境的影响，酶活性中心出现空间障碍，使其不能与底物结合；3）酶的高级结构发生变化（螺旋、折叠发生变化）；4）多肽链的断裂（很强烈）；（二）酶的稳定化：1）低温保存（酶的本身不易变性，不易使其他酶把目的蛋白降解）；2）添加盐类（高浓度(NH4)2SO4）；3）添加底物辅酶等配体；4）添加强变性剂（保护一级结构，使用时可复活）；5）结晶化。
12.微生物作为酶源的优越性：1）容易获得酶需要的酶类；2）容易获得高产菌株；3）生产周期短；4）生产成本低；5）生产易管理；6）提高微生物产酶的途径比较多。
胰蛋白酶酶原激活的原理
胰蛋白酶酶原激活的原理说起胰蛋白酶酶原激活的原理，我有一些心得想分享。
你看啊，我们身体里的好多东西就像一个精密的小工厂，里面每个环节都有着独特的设计。
胰蛋白酶酶原的激活就特别有意思。
这事儿要是打个比方呢，就像是沉睡的小战士，得经过一个特殊的召唤仪式才能真正变得“英勇善战”。
咱们日常生活里也能找到类似的情况。
就像一些智能设备的备用功能，出厂的时候是被锁住的，得等到用户进行一个特定的操作，比如输入密码或者完成某个初始化设置，这个功能才被激活启用。
胰蛋白酶酶原在未激活的时候是一种比较安全的状态。
胰脏最初合成的是胰蛋白酶原，这是有道理的，要是一开始就大量产生有活性的胰蛋白酶，就可能像一群失去控制的小兽，在胰脏内部就开始乱“咬”一气，把胰腺自身的组织当作食物消化了，那可就麻烦了。
这就要说到它的激活原理了啊。
胰蛋白酶原要被激活成为胰蛋白酶呢，需要受到肠激酶的作用。
肠激酶就像是一把特制的钥匙，它与胰蛋白酶原有一个特殊的作用位点，一旦两者结合，就像钥匙开到了锁里，胰蛋白酶的活性中心就暴露并且构建完成了。
这时候，胰蛋白酶原就神奇地变成了真正有活性的胰蛋白酶。
而且呢，这里面还有更有趣的事儿。
一旦有一小部分胰蛋白酶被激活之后，它自己就能够去激活其他的胰蛋白酶原，就像是一个被唤醒的士兵去唤醒其他还在睡觉的伙伴。
这也是为什么在激活过程能够比较迅速地发生的原因。
老实说，我一开始也不明白，为什么身体要这样设计激活机制呢？后来发现这是一种非常巧妙的保护机制。
它既保证了胰脏不会被自身消化，又能在需要的时候迅速产生大量有活性的胰蛋白酶来帮助消化蛋白质。
这其中涉及到的那些分子结构之间的相互作用啥的，就是专业的知识了，比如活性中心的形成是由于特定氨基酸残基的相互关系发生改变之类的，这个理解起来就有点复杂，但知道个大概意思就行。
说到这里，你可能会问，那这个原理在生活或者医学上有啥实际用途呢？在医学上，这个原理就可重要了。
比如说有的胰腺疾病可能就是这个激活过程出了问题。
酸性蛋白酶生产工艺
酸性蛋白酶生产工艺1 蛋白酶、酸性蛋白酶1.1 蛋白酶的定义蛋白酶是催化肽键水解的一类酶，它可迅速水解蛋白质为胨、肽类，广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果实和微生物中。
同时大多数微生物蛋白酶都是胞外酶。
1.2 微生物蛋白酶分类微生物蛋白酶按其作用的最适pH可分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶三类。
碱性蛋白酶为透明褐色液体，能与水混溶，最适温度50~60℃，最适pH8.5。
中性蛋白酶为金属酶，褐色颗粒或液体，易溶于水，最适温度45~55℃，最适pH5.5~7.5。
酸性蛋白酶为近乎白色至浅黄色无定型粉末或液体，易溶于水，最适温度45℃，最适pH2.5。
1.3酸性蛋白酶的概述酸性蛋白酶(acidic protease)在 1954 年首先由吉田在黑曲酶中发现。
该酶广泛存在于霉菌、和担子菌中，细菌中极少发现，其最适pH3~4，相对分子质量 30000~40000，等电点（pH3~5）。
酸性蛋白酶主要是一种羧基蛋白酶，大多数在其活动中心含有 2 个天冬氨酸残基。
酶蛋白中酸性氨基酸含量高，而碱性氨基酸含量低。
不同微生物的酸性蛋白酶其氨基酸组成虽有所差别，但性质基本相同，许多性质也与动物胃蛋白酶相似，其活动中心肽键也基本相似，它对 DFP、PCMP （对氯汞苯甲酸）EDTA不敏感，及但能为DNA（二重氮乙酰亮氨酸甲酯）EPNP及（1，2 环-3-对硝基苯养基丙烷），SDS（十二烷基磺酸钠）等抑制。
DNA，EPNP 之所以能引起酶失活是由于活性中心天冬氨酸残基被酯化。
DNA 只同有活性的酸反应，而同失活的酶不能反应。
P-BPB（对溴酚乙酰溴）虽然也可同酶的1个天冬氨酸残基反应，但同它反应的天冬氨酸的位置与以上两种抑制不一样，故不能引起青霉酸性蛋白酶失活。
1.4 酶的生产方法酶的生产方法主要有：提取分离法、生物合成法、化学合成法。
酶的微生物合成法主要有：液体深层发酵、固体培养发酵、固定化细胞培养、固定化原生质发酵。
酶工程
生产技术流程酶制剂是由微生物产生的生物制品。
酶制剂的生产过程是大规模的生物技术应用过程，由三大工序组成：发酵、提取和造粒。
发酵微生物经过DNA技术的重组，变成高效的特定酶制剂的生产菌。
生产菌在大型不锈钢发酵罐内得到充分的养分和空气，在最适宜的环境中迅速成长，同时产出大量的生物酶。
整个发酵过程由计算机自动控制完成。
发酵所用的原料主要是农产品。
整个发酵过程完全符合GMP的要求。
提取提取过程的主要任务是从发酵液中提取酶，由许多过滤和浓缩步骤完成，包括真空鼓过滤和先进的滤膜过滤。
对于以液体形式出售的酶产品，提取的最后步骤是标准化和稳定化。
整个提取的生产过程完全符合GMP的要求。
造粒在洗涤行业和纺织行业中固体酶(颗粒酶)得到广泛的应用。
造粒生产过程的目的是最终得到自由流动、无粉尘、使用安全方便的固体颗粒产品。
目前本厂采用先进的全自动控制特体流化床生产固体颗粒产品。
本厂生产的酶制剂广泛应用于洗涤剂工业、纺织工业、淀粉制糖工业和酒精工业酶制剂的一般生产工艺如下：菌种室培养→种子罐培养→发酵罐→过滤→膜分离→浓缩→喷雾干燥→固体酶包装当然，酶制剂的品种很多，有糖化酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等等，生产酶制剂的菌种也不同。
因此针对不同的菌种、原料和生产工艺，需要配备适当的设备才能高效可靠地生产。
汇科公司的多种生化反应器专利产品具有适应高粘度、高沉淀性原料，具有高传质性能、低剪切力的特点，能够适应霉菌、放线菌等丝状菌体的酶制剂生产酶制剂在干燥过程中的活力损失是生产过程中的一个棘手的问题，低温干燥是许多酶制剂生产中必须采用的工艺。
发酵工程的内容包括培养基的配制、菌种选育、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯。
关于菌种的选育，讲了三点：从自然界存在的菌种中分离；人工诱变；用细胞工程和基因工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造。
其中，人工诱变是在高中生物必修课基础上讲述的。
关于灭菌，着重说明杂菌污染对发酵工业造成的危害。
大宗化学品细胞工厂的构建与应用
2020年第1卷第6期|Syn thetic Bio logy J ournal2020，1（6）：674-684大宗化学品细胞工厂的构建与应用于勇，朱欣娜，张学礼（中国科学院天津工业生物技术研究所，天津300308）摘要：随着合成生物学技术的发展，越来越多的大宗化学品可通过微生物细胞工厂发酵生产，为摆脱石油资源依赖、节能减排提供了可能。
本文首先介绍了细胞工厂构建所需的关键技术，包括基因组编辑技术、多基因同时调控技术、蛋白骨架技术、基因动态调控技术、高通量筛选技术。
随后结合丁二酸细胞工厂这一具体案例，从物质代谢、能量代谢及细胞生理代谢三方面阐述了如何解析微生物高效合成化学品的代谢调控机制，为高效细胞工厂创建奠定理论基础。
并对近年来成功构建的大宗化学品细胞工厂作了举例介绍，包括L-丙氨酸、L-甲硫氨酸、丁二酸、D-乳酸、丙二酸、L-苹果酸、戊二酸、己二酸、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇和异丁醇等。
未来，进一步增加原料利用效率和拓宽产物范围是微生物细胞工厂的发展方向，但新酶设计与改造是限制代谢途径设计的主要瓶颈。
相信随着研究的深入，微生物细胞工厂将在替代化学法生产大宗化学品方面有更广泛的应用。
关键词：合成生物学；大宗化学品；细胞工厂；代谢工程；代谢调控；基因组编辑中图分类号：Q81文献标志码：AConstruction and application of microbial cell factories for production ofbulk chemicalsYU Yong ，ZHU Xinna ，ZHANG Xueli（Tianjin Institute of Industrial Biotechnology ，Chinese Academy of Science ，Tianjin 300308，China ）Abstract:With the development of synthetic biology,more and more bulk chemicals can be produced through microbial cell factories,which can avoid the dependence on petroleum resources and decrease energy cost and pollution.In this review,the key technologies for construction of microbial cell factories were firstly introduced,including genome editing,simultaneous modulation of multiple genes,protein scaffold,gene dynamic modulation and high throughput screening technologies.How to characterize the metabolic regulation mechanisms for efficient production of chemicals was then introduced in three aspects:carbon metabolism,energy metabolism and physiological metabolism,and succinate cell factory was used as an example.Successful bulk chemical cell factories in recent years were then summarized,including L-alanine,L-methionine,succinate,D-lactate,malonate,L-malate,收稿日期：2020-04-16修回日期：2020-09-25基金项目：国家重点研发计划（2019YFA0904900）引用本文：于勇，朱欣娜，张学礼.大宗化学品细胞工厂的构建与应用［J ］.合成生物学，2020，1（6）：674-684Citation：YU Yong，ZHU Xinna，ZHANG Xueli.Construction and application of microbial cell factories for production of bulk chemicals ［J ］.Synthetic Biology Journal，2020，1（6）：674-684DOI :10.12211/2096-8280.2020-049特约评述第1卷glutarate,adipate,1,3-propanediol,1,4-butanediol,isobutanol,etc.In the future,further increasing the efficiency of substrates utilization and broadening the range of products will be the directions of development of microbial cell factories,but the design and engineering of new enzymes are the key bottleneck limiting the design of metabolic pathways.It is believed that with the deepening of research,microbial cell factories will be more widely used in the production of bulk chemicals besides chemical methods.Keywords:synthetic biology;bulk chemicals;cell factories;metabolic engineering;metabolic regulation;genome editing通过合成生物学技术构建微生物细胞工厂，能够将糖类等可再生的生物资源转化为多种大宗化学品，实现大宗化学品的绿色清洁生产，可以摆脱对石油资源的依赖，解决石化制造过程中的高耗能和高污染问题，对促进国民经济可持续发展至关重要［1］。
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年产1500m³蛋白酶的工厂设计摘要蛋白酶是催化肽键水解的一类酶，它可迅速水解蛋白质为胨、肽类，广泛存在于动物脏、植物茎叶、果实和微生物中。
同时大多数微生物蛋白酶都是胞外酶。
微生物蛋白酶按其作用的最适pH可分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶三类。
酸性蛋白酶是一种羧基蛋白酶，它的分子质量为30-40kD，等电点（pH3.0-5.0）酸性蛋白酶现已广泛应用于食品、饲料、酿造、毛皮与皮革、医药、胶原纤维等各个行业之中。
本设计采用豆饼粉、玉米粉、淀粉为主要的培养基原料，并选用黑曲霉（Aspergillus niger ）3.350菌种发酵。
其中豆饼粉3.75%，玉米粉0.625%，鱼粉0.625%，氯化铵1%，氯化钙0.5%，磷酸氢二钠0.2%。
本设计利用通风搅拌式发酵罐进行发酵，同时利用离子交换树脂对母液进行提取，提高了酸性蛋白酶的生产效率，减少了生产成本。
设计还包括发酵罐，全厂平面图，车间平面布置图，工艺流程图。
关键词：酸性蛋白酶发酵工厂设计The Process Design of the Protease used forSection with the Capacity of 1500m³ AnnuallyAbstractprotease is a kind of Peptone and peptide. It has been discover across in animal giblets ,the stem of plant,fruit , microbial and so on.Most of the Microbial protease are ectoenzyme .According to its best Optimum pH function ,Microbial protease Can be divided into Acid protease ,Neutral protease and alkaline protease .Acid protease is a kind of Carboxyl protease , Its molecular weight is 30-40 kd, lower isoelectric point (pH3.0-5.0) Acid protease in food, medicine, textile, leather, feed, cosmetics, washing industries have applications, natural health, avirulent and harmless, quite safe. So in this paper the basic content of more acid protease, production process and application development were introduced. This design USES the bean cake powder, corn flour, starch as the main medium of raw materials, and selects the Aspergillus Niger, Aspergillus Niger) 3.350 bacterial fermentation. With bean cake powder 3.75%, corn flour 3.75%, 0.625% fish meal, 1% ammonium chloride, calcium chloride 0.5%, disodium hydrogen phosphate 0.2%.This design using the ventilation agitator in fermentor, using ion exchange resin in mother liquid was extracted at the same time, improve the efficiency of the acid protease production, reduce the production cost. The design also includes Fermentor, The factory plan, Shop floor plan, Flow Chart.Key Words: Acid protease ; fermentation; plant-design;前言酸性蛋白酶是一类最适pH值为2.5〜5.0的天冬氨酸蛋白酶，相对分子质量为KD30 。
酸性蛋白酶是一种羧基蛋白酶，在其活性中心有两个天40冬氨酸残基，其代表性特征是能够在酸性或中性环境条件下水解动植物蛋白质，将两个疏水氨基酸打断，通过切和外切作用将蛋白质水解为小肽和氨基酸。
因此，通常将天冬氨酸蛋白酶称为酸性蛋白酶。
酸性蛋白酶主要来源于动物的脏器和微生物分泌物,包括胃蛋白酶、凝乳酶和一些微生物蛋白酶。
根据其产生菌的不同，微生物酸性蛋白酶可分为霉菌酸性蛋白酶、酵母菌酸性蛋白酶和担子菌酸性蛋白酶.根据作用方式可分为两类：一类是与胃蛋白酶相似，主要产酶微生物是曲霉、青霉和根霉等；另一类是与凝乳酶相似，主要产酶微生物是毛霉和栗疫霉等。
细菌未发现产酸性蛋白酶的菌株.由于酸性蛋白酶具有较好的耐酸性，因此被广泛地应用于食品、医药、轻工、皮革工艺以及饲料加工工业中。
国外关于酸性蛋白酶的生产研究从20世纪初就开始了。
1908年，德国科学家从动物的胰脏中提取出胰蛋白酶，并将其用于皮革的鞣质。
1911年美国科学家从木瓜中提取木瓜蛋白酶（在酸性，碱性和中性的条件下都能分解蛋白质的酶）并将木瓜蛋白酶用于除去啤酒中的蛋白质浑浊物。
自1954年吉田首次发现黑曲霉可产生酸性蛋白酶以来，国外对微生物发酵生产酸性蛋白酶进行了广泛的研究。
1964年外国科学家首次发现大孢子黑曲霉突变体能产生两种不同的酸性蛋白酶，即酸性蛋白酶和酸性蛋白酶。
1965年又从血红色陀螺孔菌，中分离出了一种酸性蛋白酶，并对该酶进行了纯化和结晶。
1968年从微小毛霉中筛选出了一种酸性蛋白酶，并对其进行了纯化和酶学性质分析。
1995年外国科学家对烟曲霉酸性蛋白酶的基因进行了克隆和测序。
2001年又从假丝酵母中筛选出了一种酸性蛋白酶菌株，并对该酶进行了核苷酸序列分析和功能分析。
国外学者对曲霉酸性蛋白酶的结构和功能等己经研究的较为透彻。
与国外相比，我国对酸性蛋白酶的研究相对较晚些。
1970年工业微生物研究所首先从黑曲霉中筛选出一株产酸性蛋白酶菌株，并和酒精厂协作进行中试生产，填补了我国酸性蛋白酶制剂的空白.近年来国在酸性蛋白酶上的研究大都致力于选育产酶活力高、抗逆性好的菌种，并获得了一些很有应用前途的产酶菌株。
目前用于酸性蛋白酶生产的高产菌株主要有黑曲霉、宇佐美曲霉和青霉及它们的突变株。
永泉等，对宇佐美曲霉所产的酸性蛋白酶进行了发酵过程动力学研究.戚淑威等对青霉产酸性蛋白酶的适宜条件和酶学性质进行了分析。
必峰等，采用硫酸铵盐析法和离子交换层析法分离纯化了黑曲霉产酸性蛋白酶，并对其氨基酸组分进行了分析。
2008年王云等，通过质谱指纹法对黑曲霉发酵液中所产蛋白进行了分析比对和鉴定酸性蛋白酶分子生物学方面的研究，国仅仅集中于凝乳酶和胃蛋白酶方面，有关真菌酸性蛋白酶的分子生物学研究报道很少。
此设计面临的主要问题是食品级液体酸性蛋白酶的生产，对蛋白酶的产量、蛋白酶的浓度有一定的要求，对发酵罐以及全套设备的要求较高。
本设计的重点解决问题有：1.设计酸性蛋白酶的生产工艺流程图；2.整个流程的物料衡算及工艺计算；3.设计重点设备为发酵罐；4.画工艺流程图，重点车间布置，重点设备，全厂平面布置图。
第一章总论1.1产品概述1.1.1产品名称：中文名：酸性蛋白酶英文名：acid protease1.1.2化学结构酸性蛋白酶的分子质量为30—40kD，等电点低（pH3.0—5.0），酸性蛋白酶是一种羧基蛋白酶，在其活性中心有两个天冬氨酸残基，其代表性特征是能够在酸性或中性环境条件下水解动植物蛋白质，将两个疏水氨基酸打断，通过切和外切作用将蛋白质水解为小肽和氨基酸。
因此，通常将天冬氨酸蛋白酶称为酸性蛋白酶。
化学性质、物理性质酸性蛋白酶在pH2.0—6.0之间均是稳定的，但不同微生物所产酶的最适作用稍有不同。
曲霉属酸性蛋白酶最适作用pH值为2.5—4.0，稳定pH 值为1.5—6.0。
斋藤曲霉所产酸性蛋白酶最适作用pH值为2.0—3.0，稳定pH值为1.5—6.0。
米曲霉所产酸性蛋白酶最适作用pH值为3.0—4.0，稳定pH值为3.0—6.0。
宇佐美曲霉所产酸性蛋白酶最适作用pH值为2.5，稳定pH值为2.0—3.5。
青霉属所产酸性蛋白酶最适用pH值为2.0—3.0，稳定pH值为1.5—6.5。
酸性蛋白酶对pH值的这种要求，与其酶活性中心的羧基有关。
酸性蛋白酶一般在50℃以下较为稳定，但也随产酶微生物的不同而有所差异。
如斋藤曲霉产生的酸性蛋白酶在50℃稳定，55℃处理10min就会失活。
黑曲霉HU53菌株产生的酸性蛋白酶，其最适作用温度为50℃，低于45℃或高于60℃时酶活会急剧下降，70℃时酶活完全丧失。
酵母菌所产酸性蛋白酶经60℃处理后还剩少许酶活力，经70℃处理后酶活则完全丧失。
但黑曲霉Vs，V315菌株所产酸性蛋白酶在80℃保温2h后仍有90%的酶活力存在。
部分酸性蛋白酶不能耐受低温，会随温度的降低而丧失活性，如根霉属所产酸性蛋白酶在30℃下只能保持30min。
5%—10%的多糖对许多酸性蛋白酶有稳定作用。
1.2主要用途1.2.1在毛皮与皮革工业中的应用：酸性蛋白酶主要用于皮革软化、羊毛细化及预处理羊毛低温染色等方面。
软化是制革生产中唯一不能被化学过程代替的操作。
软化对成革的丰满性、柔软性、弹性、粒面光滑性和手感等方面都有十分重要的作用。
软化的作用就是清除毛发、浸灰后皮残留的纤维间质、类脂物、表皮分解物、毛球、毛根、小毛、色素、脏污等，以利于后面的鞣制、染色和修饰；使胶原纤维适度分离，利于鞣剂的渗透和结合；并适度破坏弹性纤维、竖毛肌，使成革具有柔软、丰满弹性、粒面光滑等优点。
酸性蛋白酶用于软化过程，使皮革更加丰满、柔软。
1.2.2在酿造上的应用在啤酒酿造糖化阶段，由于温度下降，在贮酒期间，酒液中的各种悬浮物逐渐沉淀下来，这些沉淀物质主要为蛋白质冷凝固物、酵母细胞，造成啤酒的冷浑浊。
酸性蛋白酶是非常有效的啤酒澄清剂，因为其作用环境与啤酒糖化阶段的条件相近，酸性蛋白酶可以降解部分蛋白质，使酒体澄清利于啤酒的过滤。