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
微生物的发酵与产酶过程
微生物的发酵与产酶过程微生物的发酵与产酶过程是一种重要的生物技术，在食品工业、药品制造以及环境保护等领域扮演着重要角色。
微生物发酵通过利用微生物的代谢作用，将有机废弃物转变为有用的化合物，产酶则是指微生物在发酵过程中产生并分泌的特定酶类。
本文将从微生物发酵和产酶的定义、发酵与产酶的应用以及发酵与产酶的前景等方面来探讨微生物的发酵与产酶过程。
一、微生物发酵和产酶的定义微生物发酵是指在合适的条件下，利用微生物的代谢活动，通过控制发酵过程，获得所需产物的一种生物技术。
微生物发酵一般分为液态发酵和固态发酵两种形式。
液态发酵常用于大规模工业生产，而固态发酵则更适用于小规模生产和特定产品的制备。
产酶是微生物在发酵过程中分泌的特定酶类，这些酶能够催化特定底物的转化反应。
产酶的种类很多，包括脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶等。
这些酶在医药、食品、化工等行业中具有重要的应用价值。
二、发酵与产酶的应用1. 食品工业中的应用微生物发酵在食品工业中被广泛应用。
例如，嗜酸乳杆菌可以发酵牛奶，制成酸奶。
酸奶中的乳酸菌有助于改善肠道菌群，增强人体免疫能力。
此外，假丝酵母菌的发酵可以产生酵母、面包、啤酒等食品。
2. 药品制造中的应用微生物发酵在药品制造中也起到重要的作用。
通过微生物发酵，可以产生多种药用物质，如抗生素、肽类药物等。
其中，青霉素是一种广泛应用的抗生素，通过青霉菌的发酵生产得到。
3. 环境保护中的应用微生物发酵还可以应用于环境保护领域。
例如，利用微生物发酵处理有机废弃物，可以将废物转化为有机肥料或生物柴油。
这种方法不仅能减少废弃物对环境的污染，还能获得可再利用的资源。
三、发酵与产酶的前景微生物的发酵与产酶技术在许多领域都显示出广阔的应用前景。
随着科学技术的不断发展，微生物的发酵与产酶技术也在不断创新和改进。
以下是展望微生物发酵与产酶技术的几个发展方向。
1. 高效产酶菌株的筛选与改造在微生物发酵过程中，寻找和改造高产酶菌株是提高产酶效率的关键。
微生物易产生的酶
微生物易产生的酶微生物是一类微小的生物体，它们广泛存在于自然界的各个环境中，包括土壤、水体、空气等。
微生物具有多样的代谢能力，其中一种重要的代谢特征就是它们能够产生各种各样的酶。
酶是一类生物催化剂，能够加速化学反应的进行，广泛应用于工业、医药和食品等领域。
本文将介绍微生物易产生的酶及其应用。
1. 葡萄糖氧化酶：葡萄糖氧化酶是一种常见的酶类，在微生物中广泛存在。
它能够催化葡萄糖的氧化反应，将葡萄糖转化为葡萄糖酸。
葡萄糖氧化酶的应用非常广泛，包括血糖检测、食品加工和生物能源等领域。
2. 淀粉酶：淀粉酶是一类能够将淀粉分解为糖类的酶。
微生物中的许多菌种都能够产生淀粉酶，如曲霉、酵母等。
淀粉酶在食品加工和饲料工业中有着广泛的应用，可以提高淀粉的利用率，改善产品的质量。
3. 蛋白酶：蛋白酶是一类能够降解蛋白质的酶。
微生物中的许多菌种都能够产生蛋白酶，如细菌、真菌等。
蛋白酶在食品加工、皮革工业和生物清洁剂等领域有着重要的应用，可以降解蛋白质废物，提高资源利用效率。
4. 混合酶：混合酶是由多种不同酶组合而成的复合酶。
微生物中的一些菌种能够产生混合酶，如厌氧菌、乳酸菌等。
混合酶具有多种催化作用，可以同时催化多个底物的反应，广泛应用于制药、生物燃料和环境工程等领域。
5. 脂肪酶：脂肪酶是一类能够催化脂肪的水解反应的酶。
微生物中的一些菌种能够产生脂肪酶，如假单胞菌、放线菌等。
脂肪酶在食品加工、洗涤剂和生物柴油等领域有着广泛的应用，可以降解脂肪废物，提高资源的利用效率。
6. 纤维素酶：纤维素酶是一类能够降解纤维素的酶。
微生物中的一些菌种能够产生纤维素酶，如木霉菌、链霉菌等。
纤维素酶在纸浆工业、饲料工业和生物能源等领域有着重要的应用，可以提高纤维素的降解效率，减少生产过程中的能耗。
7. 脱氢酶：脱氢酶是一类能够催化氧化还原反应的酶。
微生物中的一些菌种能够产生脱氢酶，如青霉菌、乙酸菌等。
脱氢酶在生物合成、药物代谢和环境修复等领域有着广泛的应用，可以催化多种底物的氧化还原反应，合成目标产物或降解有害物质。
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概述脂肪酶是一种重要的酶类，在工业生产中具有广泛的应用价值。
它能够在水和油脂界面上催化水解和合成酯化反应，常用于食品、医药、皮革、纺织等行业。
微生物发酵生产脂肪酶是目前最主要的脂肪酶生产方式之一，由于其生产过程易于操作、生产成本较低，且酶活性高，因此备受关注。
本文将对微生物发酵生产脂肪酶的研究进展进行探讨。
微生物来源微生物种类的选择对脂肪酶的生产具有非常重要的影响。
目前常用的产脂肪酶的微生物种类包括真菌、细菌和酵母菌等。
真菌是脂肪酶生产的重要来源之一，如青霉菌、曲霉菌、酵母菌等，这类微生物具有较高的脂肪酶产量和较高的酶活性。
细菌属和酵母属中也有一些菌株能够高效产生脂肪酶。
选择合适的微生物来源是微生物发酵生产脂肪酶的首要条件。
发酵条件的优化发酵条件的优化对脂肪酶的产量和酶活性有着直接的影响。
在微生物发酵生产脂肪酶的过程中，温度、pH、培养基成分和发酵时间等因素均会对生产效果产生影响。
研究人员通过对这些因素的调控和优化，以提高脂肪酶的产量和酶活性。
通过利用实验设计方法，对微生物发酵生产脂肪酶的影响因素进行系统优化，可以得到最佳的发酵条件，从而提高脂肪酶的产量和酶活性。
基因工程技术的应用随着基因工程技术的不断发展，将其应用于微生物发酵生产脂肪酶已成为目前的研究热点之一。
通过对脂肪酶基因的克隆、表达和改良，可以获得产量更高、酶活性更强的脂肪酶。
利用重组DNA技术将脂肪酶基因导入高产酶的真菌或细菌中，可以显著提高脂肪酶的产量和酶活性。
还可以通过对脂肪酶基因进行改良，获取具有更适应工业生产需求的脂肪酶。
提高产酶菌株的筛选筛选高效产酶菌株是微生物发酵生产脂肪酶的关键一步。
传统的筛选方法主要依赖于培养基中蛋白质、酯酶可诱导表达的碳源。
近年来, 一些研究人员通过利用高通量筛选技术, 对大量菌株进行筛选, 以获取具有高脂肪酶产量和较高酶活性的微生物菌株。
例如, 利用背景荧光素分子检测技术, 可以对高产酶菌株进行快速筛选, 从而提高了筛选的效率。
微生物发酵产酶
Promoter specificity
The E. coli RNA polymerase holoenzyme consists of six subunits: a2bb’ s.
RNA链的延伸 elongation RNA链合成终止 termination 转录后加工 modification
The ribosome composition of prokaryotic and eukaryotic cell
蛋白质合成的几个要素-其他因子和酶
其他辅助因子 工具酶
蛋白质的合成过程
氨基酸的活化 肽链合成的起始 initiation 肽链合成的延伸 elongation 肽链合成的终止与释放 termination and release 蛋白质分子的加工 folding
肽链合成的延伸 elongation
进 位
成肽 转 位
合成终止
高效率的蛋白 质合成体系
蛋白质的折叠
蛋白质的空间结构 越来越多的基因工程产物需要复性复活, 要求蛋白质折叠
的理论及技术的指导。基因工程重组蛋白类产物必须要形 成正确的折叠才能表现出功能和活性。
酶在细胞内的含量取决于酶的合成速度和分解速度。 细胞根据自身活动需要，严格控制细胞内各种酶的合 理含量，从而对各种生物化学过程进行调控。
1、微生物细胞中酶生物合成调节 2、常见产酶微生物 3、酶的发酵工艺条件及控制 4、酶发酵生产过程的动力学 5、固定化微生物细胞发酵产酶
一.酶生物合成的过程
1、中心法则-Central Dogma
Replication
Reverse translation
微生物发酵生产蛋白酶
妥善保存，才能保证其产酶特性不异、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
微生物发酵生产 蛋白酶
一、蛋白酶
❖ 定义：催化蛋白质中肽键水解的酶。根据酶 的活性中心起催化作用的基团属性，可分为： 丝氨酸/苏氨酸蛋白酶(编号：EC 3.4.21.-/EC 3.4.25.-)、巯基蛋白酶(编号：EC 3.4.22.-).、金 属蛋白酶(编号：EC 3.4.24.-)和天冬氨酸蛋白酶 (编号 ：EC 3.4.23.-)等。
❖ 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：
❖ 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。
第二章 微生物产酶
滞后合成型
• 1）细胞生长一段时间或进入平衡期以后才开始酶 的合成，又称非生长偶联型。
• 2）许多水解酶属于此合成模型。 • 3）阻碍物存在延缓了酶的合成。 • 4）酶的mRNA稳定。 • 5）滞后合成型↔延续合成型。
6）典型例子：黑曲霉培养合成羧基蛋白酶
图2-11，黑曲霉细胞生长约 24h后，几乎进入平衡期， 此时羧基蛋白酶才开始合成， 直至80h，酶的合成还在继 续。
④最好分泌胞外酶，产量高且易纯化。
⑤能利用廉价原料，营养要求低，对培养基要 求不苛刻，发酵周期短、原料利用率高、易于 培养。
采用一个新的产酶菌时，应有大量病理或动物 喂养实验数据作基础。美国FDA认定可用于食 品医药工业的生产菌有：曲霉（黑曲霉、米曲 霉）、枯草杆菌、某些芽孢杆菌、某些酵母、 根霉等。
5）典型例子：米曲霉培养生产单宁酶
图2-8 所示，单宁酶的生物合成与米曲霉细胞生长同步，属于同步合成 型（生长偶联型）
延续合成型
1）酶的生物合成伴随细胞生长开始，当细胞进入 平衡期后酶还可以继续合成。
2）酶的生物合成可以被诱导物诱导，一般不被细 胞代谢物阻碍。
3）酶的mRNA相当稳定。在平台期仍然可以翻译成 酶。
4）典型的例子， 黑曲霉培养生产聚半乳糖醛酸酶（图2-9A）。
图2-9A，以半乳糖醛酸为诱导物的情况下，培养一段时间以后（约40h）， 细胞生长旺盛，半乳糖醛酸酶开始合成；当细胞生长达到平衡期（约 80h），此酶继续合成，直至约120h以后。呈现延续合成型模式。 图2-9B，以粗果胶（含葡萄糖）为诱导物时，细胞生长较快，但是聚半乳 糖醛酸酶的合成被推迟。 因此，酶合成受到分解代谢物阻遏，葡萄糖被细胞利用完之后，酶才开始 合成，细胞进入平衡期，酶的合成还在继续。呈现滞后合成型模式。
发酵生产酶的原理
发酵生产酶的原理发酵生产酶是一种利用微生物以及它们产生的酶在特定条件下进行生化反应的过程。
这种生产方法被广泛应用于食品、饲料、酒精、药物等行业中。
下面将详细解释发酵生产酶的原理。
一、发酵生产酶的微生物选择发酵生产酶的第一步是选择适合的微生物，这些微生物应具备以下特点：1. 高效生产酶的能力：酶生产量高，酶活性强。
2. 快速生长：快速繁殖，可在相对短的时间内完成酶的生产。
3. 耐受性强：对酶产生的副产物或酸碱、温度等环境变化具有一定的耐受能力。
4. 安全性：微生物本身不具有毒性，能够生长在非无菌条件下。
二、发酵生产酶的培养基选择选择合适的培养基是发酵生产酶的关键。
培养基的主要成分包括碳源、氮源、矿物盐、微量元素和生长因子等。
1. 碳源：常见的碳源包括葡萄糖、淀粉、纤维素等。
碳源提供微生物进行能量代谢和生长所需要的碳元素。
2. 氮源：常见的氮源有含氮蛋白质、氨基酸、尿素等。
氮源提供微生物进行蛋白质合成和细胞增殖所需要的氮元素。
3. 矿物盐和微量元素：矿物盐和微量元素提供微生物所需的矿物质元素，如钾、钠、镁、钙、铁、锰、锌等，这些元素对微生物的生长和酶的合成起着重要作用。
4. 生长因子：微生物合成酶所需要的辅酶、辅因子等，如维生素B族和胆碱等。
三、发酵生产酶的培养条件控制发酵生产酶的成功与否关键在于优化培养条件，包括温度、pH值、氧气供应和搅拌等。
这些条件直接影响微生物的生长和酶的合成。
1. 温度：微生物的生长和酶的合成都对温度有一定的要求，通常在微生物生长曲线上有一个最适温度。
过低或过高的温度都会抑制微生物的生长和酶的合成。
2. pH值：微生物对于酶活性和生长的pH值有一定的要求。
不同菌种对pH值的适应范围不同，通常在微生物生长曲线上有一个最适pH值。
3. 氧气供应：氧气是微生物进行能量代谢和酶的合成所必需的。
对于需氧菌来说，需要充足的氧气供应；而对于厌氧菌来说，需要减少氧气供应。
氧气供应量的控制对酶的合成和产量有重要影响。
酶生产工艺流程
酶生产工艺流程一、酶的来源。
酶可以从很多地方来哦。
有的酶是从动植物身上获取的。
就像从木瓜里能得到木瓜蛋白酶，这种酶可厉害了，可以用来分解蛋白质呢。
在一些传统的食品制作里，这种天然来源的酶起到了很大的作用。
还有一些酶是从微生物里来的，微生物就像小小的魔法工厂。
比如说酵母菌，它能产生很多种酶，在酿酒的时候，酵母菌产生的酶就会把葡萄糖变成酒精啦。
二、微生物发酵生产酶。
这是现在酶生产很常用的方法呢。
1. 菌种的选择。
这就像是挑选演员一样重要。
要找到那种能够大量产生我们想要的酶的微生物。
比如说，如果想要生产淀粉酶，就得找那种擅长生产淀粉酶的细菌或者真菌。
这些微生物要容易培养，长得快，而且生产的酶活性还得高。
有时候，科学家们要在好多好多微生物里找，就像在沙子里找金子一样。
2. 培养基的制备。
这是微生物的“食物”呀。
培养基里要有碳源，就像我们吃饭要有主食一样，微生物的碳源可以是葡萄糖之类的。
还有氮源，氮源就像蛋白质一样重要，像蛋白胨就是很好的氮源。
另外，还得有各种矿物质和生长因子呢。
要把这些东西按照合适的比例配好，就像厨师做菜要掌握好调料的比例一样。
3. 发酵过程。
微生物在发酵罐里就开始工作啦。
发酵罐里的环境要控制得很好哦。
温度很关键，不同的微生物有它最喜欢的温度，就像人在不同的温度下感觉不一样。
如果温度不合适，微生物就会不开心，不好好生产酶了。
还有pH值也得调好，太酸或者太碱微生物都受不了。
在发酵过程中，微生物就像勤劳的小工人，不断地合成酶，然后把酶分泌到周围的环境里。
三、酶的提取和纯化。
1. 提取。
发酵结束后，就要把酶从发酵液里拿出来啦。
这就像从果汁里把果肉捞出来一样。
可以用一些物理方法，比如过滤，把那些微生物的细胞和一些杂质去掉，留下含有酶的溶液。
也可以用离心的方法，让那些重的东西沉下去，轻的酶溶液在上面。
2. 纯化。
这一步是让酶变得更纯。
可以用一些化学的方法，像沉淀法。
加入一些试剂，让酶沉淀下来，其他的杂质还留在溶液里。
微生物发酵主要产
烯醇式丙酮 2AT酸P ⑽
2(NADH+H+)
酮
3-磷酸
磷酸⑹ 2Pi
1，3-二磷酸甘油
2ADP
酸 ⑺ 2ADP
磷酸烯醇式丙酮
酸
⑼
3-磷酸甘油 2-磷酸甘油酸 酸
2ATP
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2H2O 糖酵解和酒精发酵的全过程
13
同型乳酸发酵 异型乳酸发酵
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同型乳酸发酵的主要细菌： 乳酸链球菌（Streptococcus Lactis） 乳酪杆菌（Lactobacillus Casei） 保加利亚乳杆菌（Lacbulgaricus） 德氏乳杆菌（Lac.delbriickii）
亚硫酸盐法甘油发酵 碱法甘油发酵
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CHO CH3 + NaHSO3
CH3CHOSO2Na OH
CH2O P
α-磷酸甘 CH2O P
C=O + NADH+H+ 油脱氢酶CHOH
CH2OH
CH2OH
CH2OH CHOH CH2OH
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2C6H12O6+H2O
CH2OH 2 CHOH +C2H5OH+CH3COOH+2CO2
2NAD+
磷酸果糖 激酶
Mg2+ ⑶ ADP
果糖-1，6-二磷
酸
⑷
二羟丙 ⑸ 甘油醛
烯醇式丙酮
2AT酸P
⑽
丙酮酸激 酶
2(NADH+H+)
酮
3-磷酸
磷酸⑹ 2Pi
1，3-二磷酸甘油
2ADP
酸 ⑺ 2ADP
磷酸烯醇式丙酮
酸
⑼
3-磷酸甘油 2-磷酸甘油酸 酸
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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
20
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。
2
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。