酶生产与制备

三种生产方法的比较：
提取分离法：直接从各种动植物材料中提取所需要的酶。在 早期的酶学研究中，该方法应用较多。该生产方法操作起来 比较简单（纯粹的蛋白分离纯化过程）；缺点是材料较难收 集，生产工艺受到季节的限制。
常见的代表如：木瓜蛋白酶、凝乳蛋白酶 微生物发酵：利用微生物发酵的方法合成酶。操作过程相对
代表种：黑曲霉Asp. Niger、黄曲 霉Asp.flavus
应用：是制酱、酿酒、制醋的主要 菌种。是生产酶制剂（蛋白酶、淀 粉酶、果胶酶）的菌种。生产有机 酸（如柠檬酸、葡萄糖酸等）。农 业上用作生产糖化饲料的菌种。
酶生产与制备
3.1.2 酶的发酵工艺条件与控制
1、培养基（营养要求） 2、发酵条件及控制（工艺要求） 3、提高产酶的措施
(2) 微生物生长繁殖快，易提取酶，特别是胞外酶， 因此酶的生产周期非常短。
(3) 微生物培养基来源广泛、价格便宜，生产工艺不 受原材料的限制。
酶生产与制备
(4) 可以采用微电脑等新技术，控制酶发酵生产过程， 生产可连续化、自动化，经济效益高。
(5) 可以利用以基因工程为主的现代分子生物学技术， 选育菌种、增加酶产率和开发新酶种。因此，下面将 主要介绍微生物发酵法产酶的一般原理和工艺。
酶生产与制备
(4) 根霉(Rhizopus)
分类学上属于藻状菌纲，毛霉目， 根霉属。
根霉因有假根（Rhizoid）而得名 （假根的功能是在培养基上固着， 并吸收营养）。
分布于土壤、空气中，常见于淀粉 食品上，可引起霉腐变质和水果、 蔬菜的腐烂。
代表种：米根霉（R.oryzae)黑根 霉(R.nigrican)等。
较复杂（包括酶的发酵及分离纯化两个过程）；但是生产工 艺容易控制，可以实现大规模生产。 目前工业上应用的酶绝大多数用该方法生产。 化学合成法：利用化学的方法合成酶的过程。成本非常高， 而且合成的酶对分子量大小有要求。
酶生产与制备
3.1 酶的发酵生产
利用微生物产酶的优点归纳如下：
(1) 微生物种类繁多、酶种丰富，且菌株易诱变，菌 种多样，可以满足各类酶发酵生产的需求。
第三章 酶的生产与 分离纯化
本章主要内容：
3.1 酶的发酵技术 3.2 酶的分离纯化 3.3 酶分离、纯化的评价 3.4 酶的剂型与保存
酶生产与制备
酶的生产方法
提取分离法 (Extraction)
生物合成法
化学合成法
(Biosynthesis) (chemicalsynthesis)
SOD - blood Papain-Papaya Chymotrypsin-Pancrea …… organ/tissue/cell
应用：有机酸(食醋等）葡 萄糖异构酶(高果糖浆 )山 梨糖 (维C中间体）
酶生产与制备
(3)枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）
直状、近直状的杆菌， 周生或侧生鞭毛，革兰 氏阳性，无荚膜，芽孢 0.5×1.51.8m，中生 或近中生。
枯草芽孢杆菌是工业发 酵的重要菌种之一。生 产淀粉酶、蛋白酶、 5’-核苷酸酶、某些氨 基酸及核苷。
(1) 大肠埃希氏杆菌，简称为大肠杆菌，是最 为著名的原核生物。
形态：短杆或长杆状，0.5～1.0×1.0～3.0 um，革兰氏阴 性，运动(周毛)或不运动，无芽孢，一般无荚膜。菌落呈 白色至黄白色，扩展，光滑，闪光。
Escherich属菌株和大多数大肠杆菌是无害，但也有些大
肠杆菌是致病的，会引起腹泻和尿路感染。 大肠杆菌的名声主要因它易于在实验室操作、生长迅速，
酶生产与制备
来自百度文库
3.1.1 产酶微生物
菌种是发酵生产酶的重要条件。菌种不仅与产酶种类、产 量密切相关，而且与发酵条件、工艺等关系密切。已经在 自然界中发现的酶有数千种，目前投入工业发酵生产的酶 约有50～60种。它们的生产菌种十分广泛，包括细菌、放 线菌、酵母菌、霉菌。
酶生产与制备
常见产酶微生物
基本要求：
二氧化碳
蛋白质及其降解物 与碳源同 维生素 无机盐
蛋白质及其降解 物、有机氮化物、 无机与氮碳化源物同、氮
有些需要维生素等 生长因子 无机盐
而且营养要求低。
酶生产与制备
应用： 大肠杆菌能作为宿主供大量的细菌病毒生长繁殖 大肠杆菌也是最早用作基因工程的宿主菌 工业上生产谷氨酸脱羧酶、天冬酰胺酶和 制备天冬氨酸、苏氨酸及缬氨酸等.
酶生产与制备
(2) 醋酸杆菌（Acetobacter）
菌体从椭圆至杆状，单个、 成对或成链，革兰氏阴性， 运动（周毛）或不运动，不 生芽孢。好气。含糖、乙醇 和酵母膏的培养基上生长良 好。
应用：根霉能产生一些酶类，如淀 粉酶、果胶酶、脂肪酶等，是生产 这些酶类的菌种。在酿酒工业上常 用做糖化菌。有些根霉还能产生乳 酸、延胡索酸等有机酸。
酶生产与制备
(6)曲霉(Aspergillus)
分类：多数属于子囊菌亚门，少数 属于半知菌亚门。
分布：广泛分布于土壤、空气和谷 物上，可引起食物、谷物和果蔬的 霉腐变质，有的可产生致癌性的黄 曲霉毒素。
不是致病菌 发酵周期短,产酶量高 不易变异退化 最好是产生胞外酶的菌种,利于分离。 对医药和食品用酶,还应考虑安全性：
凡从可食部分或食品加工中传统使用的微生物生产的 酶,安全!
由非致病微生物制取的酶,需作短期毒性实验。 非常见微生物制取的酶,需做广泛的毒性实验,包括慢
性中毒实验。
酶生产与制备
Amylase from Bacillus Protease from Bacillus Phosphatase from Bacillus Glucoamylase from Aspergillus …… Plant cell culture Animal cell culture
酶生产与制备
Few example
酶生产与制备
重要
3.1.2.1 培养基
培养基的营养成分是微生物发酵产酶的原料， 主要是碳源、氮源，其次是无机盐、生长因子 和产酶促进剂等。
酶生产与制备
各种生物对营养的需求
碳源 氮源 能源 生长因子 无机元素 水分
动物 （异养）
糖类、脂肪
微生物
异养
自养
糖、醇、有机酸等 二氧化碳、碳酸盐等
绿色植物 （自养）