第五节 微生物发酵生产酶制剂
酶工程微生物发酵产酶课件
• 连锁效应
• 实质 —— cAMP 通过启动基因调控酶的合成
微生物发酵产酶
• 酶生物合成的调节 A. 无诱导物
—— 转录水平
…R P
O
S1 S2
…
– 调节模式 2：诱导作 阻遏蛋白
用
B. 添加诱导物
• 加入某些物质（诱
• 酶生物合成的过程
– 肽链的合成 —— 翻译
• 以mRNA为模板，以氨基酸为底物，在核糖体上通过 各种tRNA、酶和辅助因子，合成多肽链的过程
• 氨基酸活化生成氨酰-tRNA • 肽链合成起始
微生物发酵产酶
• 酶生物合成的过程
– 肽链的合成 —— 翻 译
• 肽链延伸
• 肽链合成的终止
• 肽链翻译后加工
时间
细胞浓度 酶浓度
微生物发酵产酶
• 酶生物合成的模式
– 延续合成型
细
• 酶的合成伴随着细胞的生长
而开始，生长进入平衡期 后
/
胞
酶 浓
，酶还能延续合成 一段时间 度
• 此类酶的合成可被诱导物所
诱导，一般不受分解代谢物 阻遏
• 此类酶所对应的 mRNA 稳定 性好
• 举例：黑曲霉培养生产聚半
时间
细胞浓度 酶浓度
时间
滞后合成型
时间
微生物发酵产酶
• 酶生物合成的模式
– 同步合成型
细
胞
/
• 酶的生物合成与细胞生长同 酶
步进行（生长偶联 型）
浓
度
• 大部分组成酶属于此类
• 此类酶的合成可由其诱导物
诱导生成，不受分解代谢物 阻遏和反馈阻遏作用
酶制剂的生产ppt课件
酶的生产方法
提取法 直接从动植物细胞或组织中将酶提取出来。提取 法虽简单易行，但受原材料来源的限制
牛胃→凝乳酶 胰脏 → 胰酶 血液→凝血酶 木瓜 →木瓜蛋白酶
化学合成法
只能合成那些抑制化学结构的酶，成本较高 微生物发酵法 利用微生物细胞的生命活动合成所需酶的方法 酶的发酵生产是现在酶生产的主要方法
酶的品种多，新酶种易得 微生物种类繁多，凡是从动植物体内存在的酶，几乎 都能从微生物中得到。 菌种易诱变，代谢易调控 微生物代谢方式各种各样，又极易受外界因素的响， 很容易通过诱变等简便的育种方法改变原来的代谢途 径，得到预想的代谢途径，实现代谢的认为调控。
工业化酶制剂生产优点
生产周期短，酶的产量大 微生物细胞构造简单，没有分化的营养器官，而是以 细胞表面直接与环境接触，所以代谢速度比高等生物 快得多，其繁殖速度块，生产效率高，生产周期短， 培养简便，并可通过控制培养条件提高酶的产量。
酶发酵生产的类型
液体深层发酵
液体培养基，经灭菌、冷却后，接入产酶细胞，在一定条件下 发酵
固体培养发酵
培养基以麸皮、米糠等为主要原料，经灭菌后，接入产酶菌株， 在一定条件下发件
Leabharlann 固定化细胞发酵将细胞固定在载体后，进行发酵生产
固定化原生质体发酵
原生质体是指除去了细胞壁微生物细胞或植物细胞
工业化酶制剂生产优点
基因易操控，优质种易得 基因工程技术中，以微生物为对象的研究水平远远领 先于动植物，进行微生物的基因改造要比动植物方便 的多，技术水平也成熟得多。
工艺流程***
保藏菌种
保藏菌种
试管斜面培养 试管斜面培养 摇瓶扩大培养 摇瓶扩大培养 种子罐培养
微生物发酵产酶
醇脱氢酶、丙酮酸脱羧酶、转化酶等
31
微生物发酵产酶
酶发酵生产常用的微生物 —— 酵母
假丝酵母属（Candida）
细胞呈圆形、卵形或长形，出芽成假菌丝 不产色素，在麦芽汁琼脂培养基上菌落乳白色或奶油色 产酶品种
脂肪酶、尿酸酶、转化酶、醇脱氢酶等 产17-羟化酶，用于载体转化 具烷类代谢的酶系，可利用石油为碳源
-淀粉酶、糖化酶、麦芽糖酶、酯酶等
23
微生物发酵产酶
酶发酵生产常用的微生物 —— 霉菌
青霉属（Penicillium）
属半知菌纲，也有的列入子囊菌纲 腐生真菌，存在于空气中及腐烂的物质表面 常用的工业发酵微生物，广泛用于有机酸、干酪和抗生 素的生产 主要菌种和酶的种类
产黄青霉（Penicillium chrysogenum） 葡萄糖氧化酶、纤维素酶、果胶酶、青霉素酰化酶等 橘青霉（Penicillium citrinum） 脂肪酶、葡萄糖氧化酶、5’-磷酸二酯酶、核酸酶等
保藏菌种 细胞活化 扩大培养 种子罐培养 主发酵罐发酵 产品分离纯化 成品（酶制剂）
Chapter 2
微生物发酵产酶
1
酶的生产：指通过各 种方法获得人们所需 的酶的技术过程
酶的生产方法
提取分离法 (Extraction)
生物合成 (Biosynthesis)
化学合成 (chemicalsynthesis)
2
一、提取分离法
酶的提取：在一定的条件下，用适当的溶剂处理含 酶原料，使酶充分溶解到溶剂中的过程。 主要提取方法：
能产生多种胞外酶 主要酶品种
酶工程微生物发酵产酶
2、控制阻遏物浓度 微生物酶的生产受到代谢末端产物的阻遏和分解代谢物阻遏的调节。为避免分解代谢物的阻遏作用，可采用难于利用的碳源，或采用分次添加碳源的方法使培养基中的碳源保持在不致于引起分解代谢物阻遏的浓度。
3、添加表面活性剂 在发酵生产中，非离子型的表面活性剂常被用作产酶促进剂，但它的作用机理尚未搞清；可能是由于它的作用改变了细胞的通透性，使更多的酶从细胞内透过细胞膜泄漏出来，从而打破了胞内酶合成的反馈平衡，提高了酶的产量。此外，有些表面活性剂对酶分子有一定的稳定作用，可以提高酶的活力，例如在霉菌的发酵生产中添加 1%的吐温可使纤维素酶的产量提高几倍到几十倍。
第三节 发酵工艺条件及其控制
保藏细胞 ↓ 细胞活化 ↓ 原生质体←细胞扩大培养→固定化细胞 ↓ ↓ ↓ 固定化原生质体 →发酵 预培养 ↓ 培养基 分离纯化 无菌空气 ↓ 酶
六、提高酶产量的措施 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诱导物能使酶的产量显著增加。一般可分为三类： ①酶的作用底物，例如乳糖诱导ß-半乳糖苷酶的生成，青霉素是青霉素酚化酶的诱导物。 ②酶的反应产物，例如纤维素二糖可诱导纤维素酶的产生。 ③酶的底物类似物，例如异丙基-ß-D-硫代半乳糖苷（IPTG）对ß-半乳糖苷酶的诱导效果比乳糖高几百倍。其中使用最广泛的诱导物是不参与代谢的底物类似物。
5、高产菌株的选育 目前，优良菌种的获得一般有三条途径：一是从自然界分离筛选；二是用物理或化学方法处理、诱变；三是用基因重组或细胞融合技术。
5、常用的产酶微生物
（1）细菌 大肠杆菌：应用最广泛的产酶菌因为其遗传背景清楚而广泛应用于遗传工程改造微生物的宿主，被改造成表达优良性状的“工程菌”。大肠杆菌可生产多种酶，如，谷氨酸脱羧酶、天门冬氨酸酶、β-半乳糖苷酶、限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、核酸外切酶等。 枯草杆菌：用途很广，可用于生产α-淀粉酶、蛋白酶、β-葡聚糖酶、碱性磷酸酶等。 （2）放线菌 链霉菌：； ②作为酶活性基的组成部分或维持酶的活性； ③调节渗透压、pH值、氧化还原电位等； ④作为自养菌的能源。 当盐浓度太高时，对微生物生长有抑制作用，而在较低浓度时却能刺激生长。 在微生物的发酵生产中，应特别注意有些金属离子是酶的组成成分，如钙离子是淀粉酶的成分之一，也是芽孢形成所必需的。
酶制剂的发酵(培养)生产
色氨酸操纵子——酶的阻遏
结构基因 调节基因 操纵基因 调节基因
操纵基因
结构基因
mRNA
阻遏蛋白 阻遏蛋白
酶蛋白
辅阻遏物
代谢产物与阻遏蛋白结 阻遏蛋白不能与操纵基因结合， 合，使之构象发生变化 与操纵基因结合，结构基 结构基因表达 因不能表达 武汉生物工程学院生物工程系酶工程教研室
第三章 酶制剂的发酵（培养）生产
本章主要内容： 酶生物合成的基本理论； 发酵产酶的工艺条件及控制； 酶发酵动力学；
固定化细胞和原生质体发酵产酶。
重点： 酶生物合成的基本理论； 微生物发酵产酶工艺。 难点：
酶生物合成的诱导和阻遏；
发酵过程细胞生长与酶合成之 间的关系。
武汉生物工程学院生物工程系酶工程教研室
武汉生物工程学院生物工程系酶工程教研室
（三）酶合成的调节机制
1. 酶合成的诱导
加进某种物质，使酶生物合成开始或加速进行。
已知分解利用乳糖的酶有： -半乳糖苷酶
酶合成诱导的现象：
实验： （1）大肠杆菌生长在葡萄糖 培养基上时，细胞内无上述 三种酶合成； （2）大肠杆菌生长在乳糖培 养基上时，细胞内有上述三 种酶合成； （3）表明菌体生物合成的经 济原则：需要时才合成。
武汉生物工程学院生物工程系酶工程教研室
3、微生物发酵法
是20世纪50年代以来生产酶的主要方法。
利用微生物细胞的生命活动合成所需酶的方法称 为发酵法。 酶的发酵生产是现在酶生产的主要方法。 经过预先设计，通过人工操作控制，利用细胞 （包括微生物细胞、动植物细胞）的生命活动， 产生人们所需的酶的过程，称为酶的发酵生产。
转录
RNA聚合酶 翻译
微生物酶制剂生产流程
微生物酶制剂生产流程
中文：微生物酶制剂生产流程
一、晶体育种和细胞培养：
1、从有机物源（如蔗糖）中收集富含微生物细胞的高纯度晶体悬液；
2、将悬液种类到培养皿中，并保持适宜的温度和湿度，以育种和培养微生物细胞；
3、观察晶体生长、菌种育种、液体培养和固体培养；
4、将晶体培养断裂并保存，用于生产。
二、酶制剂的生产：
1、在适宜的温度、湿度和氧气浓度下，在细胞培养液中加入氯化钠，改变液体环境条件，以较低的温度和pH值来代谢酶；
2、将酶回收有结晶体的悬液，收集反应液以获取原细胞培养液；
3、将原细胞培养液调整为适宜的pH，用离心机将其分离，以提取酶；
4、将分离的酶结晶，收集结晶体，用离心机再次分离酶，以获得酶制剂；
5、将酶制剂用水或溶液冲洗，以清除杂质，并使其达到最终生产标准。
三、酶制剂制备前的检测：
1、检查微生物细胞培养液的活力，并分析模拟培养液；
2、检查原细胞培养液中微生物的浓度；
3、检查细胞悬液和酶的浓度，以确定育种过程中酶的生产效果。
四、酶制剂的最终制备
1、使用超过60℃的高温水和酶，使其稳定；
2、按照规定的浓度将酶加入制备液，维持良好的稳定性；
3、加入抗氧化剂，保证酶活性；
4、按照不同的标准要求，将酶制剂装入容器；
5、检查完成的酶制剂，确保纯度和活性，达到生产标准。
[工学]《酶工程》教案
![[工学]《酶工程》教案](https://img.taocdn.com/s3/m/9fe9e605a31614791711cc7931b765ce05087abe.png)
《酶工程》教案安排：本课总学时为48，其中理论课40，实验课8，周学时为3学时。
要求：要求同学们课前预习教材，带着问题听课，这样学习效果好；学生上课作笔记，动动脑；学生课后复习和整理笔记，教师作课后小结和布置作业，达到教学相长的目的。
绪论1教学目标：使学生掌握酶、酶工程的概念，酶的化学性质与催化特性，了解酶的分类与命、酶活力测定、酶的生产方法。
2教学内容：主要讲酶和酶工程的基本概念与发展史、影响酶催化作用的因素、酶的分类与命名、酶的化学性质与催化特性、酶活力测定、酶的生产方法。
3重点和难点：酶、酶工程、酶活力有关的概念；酶的化学性质与催化特性、酶活力测定。
4教学方法：采用讲授式、启发式、图示法、问答式相结合的教学方法。
5板书设计:从上至下，从左至右；大标题始终留在黑板的左边；书写规范。
6学时分配：理论3学时，实验2学时。
7教学进程：第一节酶和酶工程的基本概念与发展史1酶的基本概念酶是生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。
按化学组成分：蛋白类酶（Enzyme proteins）和核酸类酶（Ribozyme RNAs）。
a蛋白类酶（Enzyme proteins）酶是由生物体产生的具有催化活性的蛋白质。
b核酸类酶（Ribozyme RNAs）本身就是一段RNA，不需要额外的蛋白酶就可以对自身进行剪切。
提问：酶一定是蛋白质吗？2酶的发展史1.2.1酶在中国的发展史人们对酶的认识起源于生产与生活实践。
夏禹时代，人们掌握了酿酒技术。
公元前12世纪周朝，人们酿酒，制作饴糖和酱。
春秋战国时期已知用麴(曲)治疗消化不良的疾病。
酶者，酒母也。
1.2.2酶在西方的发展史1878年, 给酶一个统一的名词，叫Enzyme，这个字来自希腊文，其意思“在酵母中”。
1896年,日本的高峰让吉首先从米曲霉中制得高峰淀粉酶,用作消化剂,开创了有目的的进行酶生产和应用的先例。
西方国家19世纪对酿酒发酵过程进行了大量研究。
《食品生物技术》课程笔记
《食品生物技术》课程笔记第一章：食品生物技术概述一、食品生物技术的定义食品生物技术是指应用生物学、分子生物学、微生物学、生物化学、遗传学等生命科学的基本原理和方法，通过现代生物技术手段对食品原料进行改良、加工、保存和检测，以生产出更安全、营养、美味和方便的食品的技术。
二、食品生物技术的分类1. 传统生物技术- 发酵技术：利用微生物的代谢活动来生产食品，如酸奶、啤酒、酱油等。
- 酶技术：利用酶的催化作用来改进食品加工过程，如淀粉糖化、蛋白质水解等。
2. 现代生物技术- 基因工程技术：通过改变生物体的遗传物质，实现特定性状的改良，如转基因作物。
- 细胞工程技术：利用细胞培养和繁殖技术，进行植物和动物的快速繁殖，如组织培养。
- 酶工程技术：通过基因克隆和蛋白质工程，生产高活性、特定功能的酶制剂。
- 蛋白质工程技术：设计和改造蛋白质，提高其稳定性和功能，如改良的酶和抗体。
三、食品生物技术的特点1. 安全性- 通过生物技术手段降低食品中的有害物质，如利用抗病基因减少农药使用。
- 通过生物检测方法快速识别食品中的病原体和毒素。
2. 营养性- 通过基因工程提高食品中的营养成分，如富含维生素A的黄金大米。
- 通过发酵技术增加食品中的益生菌含量，改善肠道健康。
3. 便捷性- 利用生物技术开发即食食品，简化食品加工流程，提高生产效率。
- 通过生物保鲜技术延长食品货架期，方便消费者储存和使用。
4. 创新性- 利用生物技术创造新型食品，如人造肉、低糖水果等。
- 通过生物工程技术开发新药和功能性食品，满足特定人群需求。
四、食品生物技术的发展历程1. 古代阶段- 早在公元前，人类就开始利用微生物发酵技术生产食品，如酿酒、制酱等。
- 传统的食品保存方法，如盐腌、糖渍等，也是早期生物技术的应用。
2. 近现代阶段- 19世纪末至20世纪初，科学家们揭示了微生物发酵的原理，并开始工业化生产酶制剂。
- 20世纪中期，发酵技术在食品工业中得到广泛应用，如抗生素的生产。
发酵工程课件微生物酶制剂生产工艺 (一)
发酵工程课件微生物酶制剂生产工艺 (一)发酵工程课程是生命科学领域内的重要专业课程，其中微生物酶制剂生产工艺是课程中的核心内容之一。
本文将从以下几个方面介绍微生物酶制剂生产工艺。
一、微生物酶制剂生产工艺的基本步骤微生物酶制剂生产工艺的基本步骤包括以下三个过程：发酵、提取和纯化。
其中，发酵过程是关键过程，通过选用合适的微生物菌种和发酵条件，在合适的培养基中进行发酵，使微生物生长繁殖并产生所需酶。
提取和纯化过程则是将酶从发酵液中分离出来并去除其他杂质的过程。
二、微生物酶制剂生产工艺的影响因素微生物酶制剂生产过程中的影响因素包括菌种选择、发酵条件、培养基和生产设备等。
合适的菌种选择可以提高酶产量和酶质量，适宜的发酵条件和培养基可以促进微生物生长和酶产生，而先进的生产设备则可以提高工艺效率和酶产量。
三、微生物酶制剂生产工艺的技术研发微生物酶制剂生产工艺的研发是具有重要意义的。
通过合理的酶产生过程控制和关键工艺环节的优化，可以有效提高酶产量和酶质量。
此外，利用基因改造技术和其他生物技术手段，可以实现对菌株功能的改造和酶样式的优化，从而开发出更为理想的酶制剂产品。
四、微生物酶制剂在食品、医药等领域的应用微生物酶制剂在食品、医药等领域的应用十分广泛。
例如，食品加工领域中，利用产酶菌进行面团调理、咖啡制作、酸奶生产等；在医药领域中，则可应用于生物技术领域、药物合成和医学诊断等方面，为人类的健康事业做出积极贡献。
总之，微生物酶制剂生产工艺是一项重要的技术领域，需要利用最新的科技手段和专业知识来推进其发展。
未来，微生物酶制剂也将成为化学和生命科学交叉领域中一个重要的研究领域，为我们提供更多的实际应用价值和经济效益。
发酵工程微生物酶制剂生产工艺
延迟期 对数期
合成 合成
合成 合成
合成
平衡期
合成
合成
mRNA 不稳定 稳定
不稳定 稳定
分解代谢 物
反应产物
阻遏
阻遏
诱导物 诱导
诱导
三）产酶微生物
生产酶制剂的微生物有丝状真菌、酵母、 细菌3大类群，主要是用好气菌。
1、产酶菌种的要求
（1）产酶量高； （2）繁殖快，发酵周期短； （3）产酶稳定性好，不易退化，不易被感染； （4）能够利用廉价原料，容易培养和管理； （5）安全性可靠，非致病菌。
利用微生物产酶的优点是：
微生物 酶
①微生物种类繁多，制备出 的酶种类齐全，几乎所有的 酶都能从微生物中得到
②微生物繁殖快、生产周期 短、培养简便，并可以通过 控制培养条件来提高酶的产量
③微生物具有较强的适应性和 应变能力，可以通过适应、诱 导、诱变以及基因工程等方法 培育出新的产酶高的菌株Βιβλιοθήκη 二、微生物酶制剂的生产技术
工业规模应用的微生物酶和它们的某些来源
酶
产酶微生物
用途
α-淀粉酶
枯草芽胞杆菌 地衣芽胞杆菌
米曲霉
淀粉液化，织物退浆，消化 助剂，加酶洗涤剂
米曲霉，黑曲霉， 制造葡萄糖，发酵、酿酒等
葡萄糖淀粉酶
米根霉
工业的淀粉水解糖
中性蛋白酶
枯草芽胞杆菌， 米曲霉
皮革、毛皮加工，食品加工， 调味品制造、助消化、消炎、
异淀粉酶
产气克雷伯氏菌， 芽孢杆菌
淀粉加工
乳糖酶
乳酸酵母，米曲霉， 黑曲霉，米根霉
乳品工业（处理牛乳和乳清）
果胶酶
曲霉、欧文氏菌
水果加工，果汁、果酒澄清， 麻类纤维脱胶
利用高粘度微生物发酵工艺生产高效酶制剂
利用高粘度微生物发酵工艺生产高效酶制剂随着生物技术的迅猛发展，高粘度微生物发酵工艺已经成为生物制药领域中一种重要的生产技术。
高效酶制剂在农业、食品加工、环境保护等领域具有广泛的应用前景。
利用高粘度微生物发酵工艺生产高效酶制剂，不仅可以提高酶的产量和活性，还可以降低生产成本，实现可持续发展。
首先，为了确保生产的酶制剂具有高效性，选择合适的高粘度微生物菌种非常重要。
通过筛选和改良，可以从自然界中获得具有优异酶产能的微生物菌种。
同时，通过遗传工程技术的应用，可以增加微生物菌种的代谢能力和产酶能力，进一步提高酶的产量。
其次，在高粘度微生物发酵工艺中，控制发酵条件对于酶的产量和活性具有重要影响。
温度、pH值、氧气供给等因素都会影响酶的产生和活性。
因此，合理调节这些参数，保持稳定的发酵环境，是保证高效酶制剂生产的关键。
另外，为了增强酶的稳定性和活性，可以在发酵过程中添加适当的辅助剂。
例如，添加一些保护剂可以降低酶在高温或高盐浓度下的失活率；添加某些金属离子可以改善酶的催化活性等。
此外，可以利用基因工程技术改变酶的结构和性质，提高酶的热稳定性和底物特异性。
值得注意的是，高粘度微生物发酵过程中的底物浓度和营养条件也对酶的产量和活性有着重要的影响。
在合适的底物浓度下进行发酵，可以提高酶的产量。
此外，对发酵培养基的设计和优化，可以进一步提高酶的产量和活性。
此外，在高粘度微生物发酵工艺中，生物反应器的选择和工艺流程的设计也非常重要。
要根据生产规模、发酵菌种的特性等因素选择合适的反应器，如摇瓶、罐式发酵罐、批量发酵罐、连续流动反应器等。
同时，需要对发酵过程进行精确的控制和监测，确保高效酶制剂的质量和稳定性。
最后，高粘度微生物发酵工艺中的后处理也是确保高效酶制剂质量的关键。
包括酶液的纯化、浓缩和干燥等环节，可以进一步提高酶制剂的纯度和稳定性。
在这些过程中，可以利用分离、过滤、离心、吸附等传统技术和高新技术，如超滤、逆渗透等，对酶进行分离和纯化。
第5章酶制剂发酵
三. 淀粉酶的分类及作用方式 淀粉:葡萄糖多聚物，直链淀粉和支链淀粉 直链淀粉：-1，4糖苷键 支链淀粉：直链淀粉基础上又由-1，6糖苷键
连接产生分支 直链淀粉占10~20% 支链淀粉占80~90%
国家 丹麦 荷兰 德国 法国 英国 美国 日本
部分国家的酶产量 酶生产量（吨/年） 50000 20000 5000 2500 2500 10000 10000
中国酶制剂: 50年代上海
主要微生物酶制剂
细菌-淀粉酶 枯草杆菌 纺织品退浆
霉菌-淀粉酶 米曲霉 消化剂
糖化酶
黑曲霉 造葡萄糖 白酒
霉菌酸性蛋白酶 栖土曲霉 皮革脱毛
纤维素酶是一类纤维素水解酶的总称
C1酶
Cx酶
天然纤维素水合纤维素分子
-葡萄糖苷酶 纤维二糖 葡萄糖
微生物纤维素酶在解决粮食、食品、饲料 等方面具有重要意义
六. 酶的分离纯化 1. 粗酶液的制备 2. 硫酸胺分级沉淀 3. 层析：离子交换层析、亲和层析 4. 凝胶过滤 5. 电泳：分析电泳，制备电泳 6. 等电聚焦
第六节 酶制剂发酵
一、酶的应用 已发现的酶近3000种 应用于工业、医药、遗传工程、分析研究领域 的酶有2500种 工业生产商品酶50~60种 大规模工业生产的有10多种 研究用商品酶300~400种
在工业用酶中 蛋白酶占59%，碱性25%、中性12%、 糖化酶占13%、-淀粉酶5%、葡萄糖异构酶6% 果胶酶3%、纤维素酶1% 脂肪酶3% 医药分析与研究用酶10%
结果：麦芽糖、含有6个葡萄糖单位的寡糖 带有支链的寡糖
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枯草芽胞杆菌 米曲霉
中性蛋白酶 β-葡聚糖酶 葡萄糖淀粉酶 植酸酶
枯草芽胞杆菌，黑曲霉， Penicillium emersonii
地衣芽胞杆菌
碱性蛋白酶
啤酒酵母 假丝酵母
转化酶
果胶酶 乳糖酶 异淀粉酶
米曲霉，黑曲霉， 米根霉 黑曲霉， 毕赤酵母
曲霉、欧文氏菌
乳酸酵母，米曲霉 黑曲霉，米根霉
产气克雷伯氏菌 芽孢杆菌
产酶微生物
细菌 细菌
大肠杆菌 枯草杆菌
霉菌
黑曲霉、红曲霉、 米曲霉、青霉、 木霉、毛霉、根 霉
酶
链霉菌
放线菌
啤酒酵母、
酵母
假丝酵母
酶与生产菌
曲霉、根霉、 酵母等
脂肪酶
α -淀粉酶
枯草芽胞杆菌 地衣芽胞杆菌 米曲霉等
半纤维素酶
木霉、曲霉、 根霉
凝结芽胞杆菌， 白色链霉菌
葡萄糖异构酶
凝乳酶
米赫毛霉,大肠杆菌 和真菌生产的重组酶
基因重组技术
α -淀粉酶生产 新技术
物理、化学、生物结合诱变育种
动植物细胞培养技术
蛋白质工程
糖化酶的发酵生产
产糖化酶菌株
台湾根霉、臭曲 霉、海枣曲霉、 宇佐美曲霉、红 曲霉
目前工业生产主要菌种
糖化酶生产方法
河内根霉固体培养产糖化酶法
黑曲霉液体深层发酵法
糖化酶生产工艺流程
斜面试管 摇瓶培 养
无菌空气制备系统
第五节 微生物发酵生产酶制剂
酶
Ⅰ
Ⅱ
活细胞产生
酶
高度特异性、高催化效能
啤酒复合酶 饲用复合酶 半纤维素酶 果胶酶 植酸酶 淀粉酶 … 纤维素酶 …
Ⅲ
蛋白质或RNA
Ⅲ
广泛应用于食品、医药
糖化酶
蛋白酶
酶制剂发展概况
1980s
1949年
20世纪80年代发展起来的动、植物细 胞培养技术，继微生物发酵生产酶之 后，已成为酶生产的又一种途径。
α-淀粉酶发酵生产的一般工艺流程图
酶的提取、分离纯化技术路线
机械破碎 物理破碎 化学破碎 酶解破碎
细胞破碎
酶提取 酶分离纯化
动物、植物或微生物细胞 发酵液
真空干燥 冷冻干燥 喷雾干燥 气流干燥 吸附干燥
酶浓缩 酶贮存
离心分离，过滤分离，沉淀分离，层析分 离，电泳分离，萃取分离，结晶分离等。
常规诱变育种
放线菌
工艺流程
菌种活化 孢子培养 种子罐扩 大培养 发酵罐发 酵
滤饼
过滤
Байду номын сангаас
盐析
发酵液
烘干
调配 细菌生产β-淀粉酶
成品
酶工业发展趋势
生产规模变化趋势
寻找新的酶种 开发酶的新用途
趋势
主要产品生产工艺现状 及发展趋势
基因工程技术在酶制剂生产工艺中的应用 蛋白质工程技术在酶制剂生产工艺中的应用
机械设备现状与趋势分析
开发新型的设备 设备自动化程度提高 提高酶制剂的纯度及产率
α -淀粉酶的发酵生产
枯草芽孢杆菌 （1）产酶量高； 要求 α -淀粉酶生产菌种 （2）繁殖快，发酵周期短； （3）产酶稳定性好，不易退化，不易被感染； （4）能够利用廉价原料，容易培养和管理； （5）安全性可靠，非致病菌。 生产菌 地衣芽孢杆菌 嗜热脂肪芽孢杆菌 嗜碱芽孢杆菌 米曲霉 黑曲霉 拟内孢霉等
1908年
日本开始采用微生物液体深层培养 方法进行细菌ａ-淀粉酶的发酵生 产，揭开了现代酶制剂工业的序幕。
1894年
德国的罗姆（Rohm）用动 物胰脏制得胰酶，用于皮革 的软化。
美籍日人高峰让吉首先从米曲霉中 制备得到高峰淀粉酶（ａ-淀粉酶、 他卡酶），用作消化剂，开创了近 代酶的生产和应用的先例。
菌种
种子罐
发酵罐
原料
粉碎
配料
粗滤、精滤
液状型成品 包装 超滤浓缩 板框压滤 发酵液
粉末型成品
气流干燥
吸附
β－淀粉酶的发酵生产
假单胞菌
细菌
β-淀粉酶
芽孢杆菌
分布
多黏芽孢杆菌、 巨大芽孢杆菌、 蜡状芽孢杆菌、 环状芽孢杆菌、 蜡状芽孢杆菌 蕈状变种等
大麦
小麦
甘薯
豆类
蔬菜
土佐链霉菌、 吸水链霉菌和 高温放线菌等
α -淀粉酶生产流程
保藏菌种
试管斜面培养（活化）
摇瓶扩大培养
种子罐培养 培养基 发酵罐
分离纯化 酶
无菌空气
[原 料 ] 饼粕等原料 ↓ 按不同原料 作不同处理 淀粉质原料 ↓ 净化、粉碎 ↓ 水解 ↓ [ 淀粉糖液] ↓ 配制培养基 (灭菌)
[ 原始菌种 ] ↓ 试管斜面培养(活化) ↓ 摇瓶等分级扩大培养 ↓ 种子罐培养 ↓ [ 发酵罐(液体发酵) ]
[ 麸皮等原料 ] ↓ [ 配制培养基] (灭菌)
[ 发酵池(固体发酵) ]
↓
培养
{液态酶制剂}
↓ [ 发酵液 ] ↓ ↓ ↓下游加工 ↓ {各种精制酶制剂}
[ 成品曲 ]
{固体粗酶制剂}
发酵法生产酶制剂， 就是给酶的生产菌种 提供适当的营养和生 长环境，使生产菌大 量增殖，同时合成所 需要的酶，然后由发 酵所得物料制成酶产 品。