黑曲霉 糖化酶的生产流程设计方案

糖

化

酶

的

生

产

流

程

设

计

方

案

糖化酶的生产流程设计方案

根据题意，某厂期望利用黑曲霉工程菌有氧发酵大量生产糖化酶，年产320吨，一个生产周期约40天，场地可容纳4个发酵罐及其附属设备。所以，每个发酵罐的工程菌要在每年至少进行9次发酵且每次发酵要达到9吨才能满足题意。可现有的工程菌TH5只能使每吨发酵

液中提取0.04吨糖化酶不能满足生产要求，所以改进现有菌株开始到可销售的产品产出为止的生产流程如下：

黑曲霉工程菌

TH5

改良黑曲霉工

程菌TH5

筛选优良种子

扩大培养

发酵罐

发酵

提炼

产品

第一步、诱变黑曲霉工程菌，并筛选出优良的、所需黑曲霉工程菌（一）同步培养

将黑曲霉菌株接到适合的斜面培养基上，然后在培养基中进行培养。再将斜面上的菌株进行下列处理。

(二) 黑曲霉菌株悬液制备

菌悬液制备取出发菌株转接至缓冲液的三角瓶中(内装玻璃珠，装量以大致铺满瓶底为宜)，30℃～35℃振荡30min，用垫有脱脂棉的灭菌漏斗过滤，制成孢子悬液，在细胞计数板上计数并将其调浓度至106～108个/mL，冷冻保藏备用。

(三) 诱变处理

用物理方法或化学方法，所用诱变剂种类及剂量的选择可视具体情况决定，有时还可采用复合处理，可获得更好的结果。

1．紫外线处理打开紫外灯(30W)预热20min。取5mL 菌悬液放在无菌的培养皿(9cm)中，同时制作5 份。逐一操作，将培养皿平放在离紫外灯30cm(垂直距离)处的磁力搅拌器上，照射l min 后打开培养皿盖，开始照射，与照射处理开始的同时打开磁力搅拌器进行搅拌，即时计算时间，照射时间分别为l min、3min、5 min。照射后，诱变菌液在红灯下稀释涂菌进行初筛。

2．稀释菌悬液按10 倍稀释至10-6，从10-5 和10-6 中各取出0.lmL 加入到培养基平板中，然后涂菌并静置，待菌液渗入培养基后倒置，恒温培养2～3d。记录H/C的数值并观察。

3．优良菌株的筛选选出优良的、所需的黑曲霉工程菌株。

第二步、把筛选好的优良的工程菌株进行扩大培养

菌种扩大培养的目的就是为每次发酵罐的投料提供相当数量的、代谢旺盛的种子。因为发酵时间的长短和接种量的大小有关，接种量大，发酵时间短。将较多数量的成熟菌体接入发酵罐中，有利于缩短发酵时间，提高发酵罐利用率，也有利于减少染菌的机会。因此，种

子扩大培养的任务，不但要得到纯而壮的培养物，而且要获得活力旺盛的、接种数量足够的培养物。对于不同产品的发酵过程来说，必须根据菌种生长繁殖速度的快慢决定种子扩大培养的级数。

第三步、将扩大培养的优良菌种放入发酵罐中

具体的是采用补料分批发酵，即称半连续发酵，就是在在分批发酵过程中间歇或连续地补加新鲜培养基或某些营养物质和流出产物的方法。假设物料流入发酵罐的速率为 F in ，流出发酵罐的速率为F ex ，则分批发酵时 F in ＝ F ex ＝ 0 ；所以补料分批发酵时 F in 与 F ex 不恒定，是可变的，有时为 0 ，有时不为 0 。其方法具有如下优点：①可以解除底物的抑制、产物的反馈抑制和分解代谢物阻遏作用。当代谢产物收率或其生产速率明显地受某种底物组分浓度影响时，采用补料分批技术比分批发酵有利；②可以减少菌体生长量，提高有用产物的转化率；③菌种的变异及杂菌污染问题易控制；④便于自动化控制。

第四步、产物的制备

目前国内对液体酶产品采用的浓缩方法有2种，一种为依靠热源来蒸发产品中的水分。另一种为利用渗透膜超滤除去产品中的水分。

比较上述2种方法，前者设备投资大、耗能多；而后者投资少、耗能低，且操作简单、清洗方便、维修及更换成本低，产品收率高。渗透膜超滤浓缩方法，絮凝工艺是提取工艺中最关键的一步，直接决定板框过滤等工序的工作与产品的质量。

渗透膜超滤浓缩法流程如下：

所以，如图在获得发酵液的同时，进行浓缩、破碎细胞、溶剂提取、离心分离、浓缩、干燥从而得到所需的产品。