微生物发酵产酶及生产工艺
第二章 微生物发酵产酶
曲霉、欧文氏菌 啤酒酵母、假丝酵母
水勇果于加工开，始果，汁、才果能酒找澄到清，成麻类纤维脱胶
功的路
制造转化糖
凝乳酶
米赫毛霉、大肠杆菌和真菌生产的重组酶 制造乳酪
脂肪酶 葡萄糖氧化酶 葡萄糖异构酶 青霉素酰化酶
曲霉、根霉、酵母等 青霉、曲霉 凝结芽胞杆菌，白色链霉菌 细菌、霉菌、放线菌
加酶洗涤剂，油脂加工，生物化工 食品去氧、除葡萄糖，测定葡萄糖 生产果葡糖浆 制造6-氨基青霉烷酸
第三节 发酵工艺条件及控制
工艺流程
原生质体 固定化原生质体
培养基
保藏细胞 细胞活化 扩大培养
发酵 分离纯化
酶
固定化细胞
预培养 无菌空气
一、细胞活化与扩大培养
1、生产菌种的来源
（1）购买或筛选
向菌种保藏机构索取有关的菌株，从中筛选所需菌株。 中国工业微生物菌种保藏中心（CICC）； 中国典型培养物保藏中心（CCTCC，又称武大保藏中心）
一、产酶菌种的要求
1、发酵周期短，产量高； 2、容易培养和管理； 3、产酶稳定性好，不易变异退化，不易被感染； 4、利于酶的分离纯化； 5、安全可靠，无毒性。（非致病菌）。
二、产酶微生物
菌种是发酵生产酶的重要条件。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。
工业规模应用的微生物酶和它们的某些来源
酶
α-淀粉酶
葡萄糖淀粉酶 中性蛋白酶 碱性蛋白酶
植酸酶
产酶微生物 枯草芽胞杆菌， 地衣芽胞 杆菌， 米曲霉
米曲霉，黑曲霉，米根霉 枯草芽胞杆菌，米曲霉
地衣芽胞杆菌 黑曲霉，毕赤酵母工程菌株
文档：酶的制备
酶的制备酶的制备主要有两种方法，即直接提取法和微生物发酵生产法。
早期酶制剂是以动植物作为原料，从中直接提取的。
由于动植物生长周期长，又受地理、气候和季节等因素的影响，因此原料的来源受到限制，不适于大规模的工业生产。
目前，人们正越来越多地转向以微生物作为酶制备的主要来源。
—、酶的微生物发酵生产法1.微生物发酵生产法的优点酶的品种齐全微生物种类繁多，目前已鉴定的微生物约有20万种，几乎自然界中存在的所有的酶，我们都可以在微生物中找到。
酶的产量高微生物生长繁殖快，生活周期短，因而酶的产量高。
许多细菌在合适条件下20min左右就可繁殖一代，为大量制备酶制剂提供了极大的便利。
生产成本低培养微生物的原料，大部分比较廉价，与从动、医学教育|网搜集整理植物体内制备酶相比要经济得多。
便于提高酶制品获得率由于微生物具有较强的适应性和应变能力，可以通过适应、诱变等方法培育出高产量的菌种。
另外，结合基因工程、细胞融合等现代化的生物技术手段，可以完全按照人类的需要使微生物产生出目的酶。
正是由于微生物发酵生产具有这些独特的优点，因此目前工业上得到的酶，绝大多数来自于微生物，如淀粉酶类的α一淀粉酶、β一淀粉酶、葡萄糖淀粉酶以及异淀粉酶等都是从微生物中生产的。
2.微生物发酵生产法中尚待解决的问题尽管微生物发酵法生产酶制剂存在上述优点，但仍存在一些问题需要解决。
消除毒性微生物发酵法生产的酶制品中会带人一些细菌自身的生理活性物质，这些生理活性物质往往对人体有害，因此进行毒性实验是必需的。
优良产酶菌种的筛选、培育目前，大多数工业微生物制酶生产采用的菌种较少，仅局限于11种真菌、8种细菌和4种酵母菌。
只有不断寻找更多的适用的产酶菌种，才可能使越来越多的酶采用微生物发酵法进行工业化生产。
3.微生物发酵生产法的条件控制微生物酶的发酵生产是在人为控制的条件下有目的迸行的，因此条件控制是决定酶制剂质量好坏的关键因素。
条件控制包括以下几个方面。
第二章 (酶工程)微生物发酵产酶ppt课件
分解代谢物阻遏现象：
实验：细菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基上生长，优先 利用葡萄糖。待葡萄糖耗尽后才开始利用乳糖，产生 了两个对数生长期中间隔开一个生长延滞期的“二次 生长现象”(diauxie或biphasic growth）。
这一现象又称葡萄糖效应， 产生的原因是由于葡萄糖降解 物阻遏了分解乳糖酶系的合成。 此调节基因的产物是环腺苷酸 受体蛋白（CRP）,亦称降解物 基因活化蛋白（CAP）。
腺苷酸 环化酶 cAMP
抑制
CAP：降解物基因活化蛋白（catabolic gene activation protein）
5'-AMP
磷酸二酯 酶 激活
分解代 谢产物
三、提高酶产量的策略
（一）菌种选育（一劳永逸） 1.诱变育种
(1) 使诱导型变为组成型——选育组成型突变株
(2)使阻遏型变为去阻遏型
C R P c A M P 复 合 物
C R P + c A M P
cAMP-CRP复合物的作用示意图
操纵基因（Operater gene）:
位于启动基因和结构基因之间的一段碱基 顺序，能特异性地与调节基因产生的变构蛋 白结合，操纵酶合成的时机与速度。
结构基因（Structural gene）:
决定某一多肽的DNA模板，与酶有各自 的对应关系，其中的遗传信息可转录为 mRNA，再翻译为蛋白质。
阻遏蛋白
蛋白质
诱导剂
调节基因(regulator gene)：
可产生一种组成型调节蛋白(regulatory protein) （一种变构蛋白），通过与效应物 (effector) （包括诱导物和辅阻遏物）的特异结合 而发生变构作用，从而改变它与操纵基因的结合力。 调节基因常位于调控区的上游。
发酵工程微生物酶制剂生产工艺
2) 液体培养法 液体培养法的优点是：占地少、生产量大、适合机械
化作业、发酵条件容易控制、不易污染，还可大大减 轻劳动强度。其培养方法有分批培养、流加培养和连 续培养三种，其中前两种培养法广为应用，后者因污 染和变异等关键性技术问题尚未解决，应用受到限制。
3）固定化细胞发酵（70年代后期发展）
将细胞固定在载体上后，进行发酵生产。
茯苓、橡子、石蒜等淀粉质原料。
➢ 不同的细胞对各种碳源的利用差异很大，所以在配制培养 基时应根据不同细胞的不同要求而选择合适的碳源。
➢ 另外，选择碳源除考虑营养要求外，还要考虑酶生物合成 的诱导作用和是否存在分解代谢物阻遏作用。尽量
选用具有诱导作用的碳源，尽量不用或少用有分解代谢物 阻遏作用的碳源。 ➢ 例如，α－淀粉酶的发酵生产中，应该选用有诱导作用的淀 粉作为碳源，而不用对该酶有分解代谢物阻遏作用的果糖 作为碳源。
• 合成与生长同步进行。对数生长期酶大量产生， 平衡期合成停止。又称生长偶联型。
如：米曲霉合成单宁酶。 特点：生物合成可被诱导，不受分解代谢物阻遏 和反应产物阻遏。该酶所对应的mRNA很不稳定。
2、延续合成型
• 酶的合成伴随细胞生长而开始，但进入生长 平衡期后酶可继续合成。
如：黑曲霉合成聚半乳糖醛酸酶
工业规模应用的微生物酶和它们的某些来源产酶微生物用途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葡萄糖淀粉制造葡萄糖发酵酿酒等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啤酒澄清碱性蛋白酶地衣芽胞杆菌加酶洗涤剂黑曲霉毕赤酵母工程菌株饲料添加剂纤维素酶里氏木霉黑曲霉水洗布生产饲料添加剂消化植物细胞壁半纤维素酶木霉曲霉根霉饲料添加剂消化植物细胞葡聚糖酶枯草芽胞杆菌黑曲霉啤酒酿造饲料添加剂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工业规模应用的微生物酶和它们的某些来源转化酶啤酒酵母假丝酵母制造转化糖凝乳酶米赫毛霉大肠杆菌真菌生产的重组酶制造乳酪脂肪酶曲霉根霉酵母等加酶洗涤剂油脂加工生物化工葡萄糖氧化酶青霉曲霉食品去氧除葡萄糖测定葡萄糖葡萄糖异构酶凝结芽胞杆菌白色链霉菌生产果葡糖浆青霉素酰化酶细菌霉菌放线菌制造6氨基青霉烷酸工业规模应用的微生物酶和它们的某些来源2生产种子的制备生产种子
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。
酶工程第二章微生物发酵产酶
精品医学ppt
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参与白酒生产中的微生物
1.霉菌
白酒生产常见的霉菌菌种：曲霉、根霉、念珠霉、青
霉、链孢霉等。
2.酵母菌
常见的酵母菌菌种：酒精酵母、产酯酵母、假丝酵母
采用固态配醅发酵，发酵物料的含水量较低，常 控制在55%～65%；
在较低温度下边糖化边发酵，保证酶和酵母的活 性，有利于香味物质的形成和累积；
多种微生物混合发酵，保证有益微生物正常生长 繁殖和发酵代谢；
固态甑桶蒸馏提取成品酒。大曲酒酿造分为清渣 法和续渣法两种。
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大曲分类（按微生物来源）
传统大曲，菌种来源于大自然。 强化大曲，人工接入某些特殊菌种，使大曲在
糖化力、发酵力或产香方面更加突出。 纯种大曲，采用多菌纯种培养大曲，该大曲出
酒率高，是今后发展方向。
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大曲分类（按制曲温度分）
高温大曲，培养制曲的最高温度在60℃以上，酱 香型和部分浓香型大曲酒，采用此大曲。
用的碳源等）经过分解代谢产生的物质阻遏某 些酶（主要是诱导酶）生物合成的现象。 例如：葡萄糖阻遏 – 半乳糖苷酶的生物合成。
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转录水平的调节——操纵子学说
转录水平的调节机制 2、酶生物合成的诱导作用 加入某些物质使酶的生物合成开始或加速进行
的现象，成为酶生物合成的诱导作用，简称为 诱导作用。 如：乳糖诱导分解乳糖相关酶的产生。
第二章 微生物发酵产酶
微生物发酵生产谷氨酰胺转氨酶工艺流程
微生物发酵生产谷氨酰胺转氨酶工艺流程谷氨酰胺转氨酶，这个听起来有点高大上的名字，其实它就是我们身体里的一种重要酶。
它的作用可大了，可以帮助我们把食物里的氨基酸转化成能量。
这个神奇的酶是怎么生产出来的呢？别着急，今天我就给大家揭开这个神秘的面纱，带大家走进微生物发酵生产谷氨酰胺转氨酶的世界。
我们要了解一下什么是微生物发酵。
简单来说，就是让微生物在一定的条件下，把我们想要的东西发酵出来。
这个过程就像是我们自己在家里做酸奶一样，把牛奶放在一个温暖的地方，让乳酸菌发酵，最后就能得到美味的酸奶。
而微生物发酵生产谷氨酰胺转氨酶的过程也是类似的，只不过我们要用的是特殊的微生物和特殊的培养基。
我们就要开始制作这个神奇的培养基了。
我们需要准备一些原料，比如玉米淀粉、酵母粉、蛋白胨等等。
这些原料都是为了让微生物在里面生长繁殖，从而产生我们需要的谷氨酰胺转氨酶。
我们要把这些原料混合在一起，加上适量的水，搅拌均匀，就得到了我们的培养基。
现在，我们的培养基已经准备接下来就是要把我们需要的微生物放进去了。
这个时候，我们要用到一个叫做“液体平板”的东西。
液体平板是一种可以快速繁殖微生物的工具，我们只需要在上面滴上一滴培养基，然后放在一个温暖的地方，就可以让微生物在上面快速繁殖了。
我们要根据我们的需求选择不同种类的微生物，这样才能生产出我们需要的谷氨酰胺转氨酶。
当微生物在液体平板上繁殖到一定数量的时候，我们就可以开始进行发酵了。
这个时候，我们要把含有谷氨酰胺转氨酶的培养基倒进液体平板里，让微生物在上面进行发酵。
这个过程就像是我们在厨房里做饭一样，把食材放在锅里加热，让它们发生化学反应。
只不过，这次我们是让微生物在培养基里进行化学反应，从而生产出我们需要的谷氨酰胺转氨酶。
发酵的过程通常需要一段时间，具体时间取决于我们要生产的谷氨酰胺转氨酶的数量。
在这个过程中，我们要密切观察微生物的生长情况，确保它们能够顺利地进行发酵。
如果发现微生物的生长速度不够快，或者出现了其他问题，我们就需要及时调整培养条件，让它们能够更好地生长繁殖。
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
酶发酵生产的工艺流程
酶发酵生产的工艺流程酶发酵是一种利用微生物产生的酶来进行生产的方法，广泛应用于食品、饲料、化妆品、药品等行业。
下面我们来介绍一下酶发酵生产的工艺流程。
首先，酶发酵生产的第一步是选择合适的微生物。
根据所需产酶的类别和生产规模的不同，可以选择多种微生物，如细菌、酵母菌等。
微生物的选择要考虑其产酶能力、耐受性以及生产成本等因素。
第二步，培养选定的微生物。
这一步需要准备培养基，在培养基中添加适量的碳源、氮源、无机盐等营养物质，以满足微生物的生长和酶的合成所需。
然后将培养基接种微生物，并在适宜的温度和pH条件下进行培养，提供充足的氧气和维持适宜的环境。
第三步，培养后的微生物进行扩大培养，以增加生产规模。
将培养液经过离心、滤液等处理，去除微生物，获得酶液。
第四步，处理酶液。
酶液中可能还含有一些杂质、抑制物质或酶活性较低的组分，需要通过一些处理方法进行纯化和浓缩。
这些处理方法包括沉降、过滤、超滤、离子交换、凝胶过滤等。
第五步，进行酶的活性检测。
通过一系列的实验方法，检测酶的活性和稳定性，确定酶的质量和效果。
同时也可以根据实验结果对酶的配方和操作条件进行优化。
最后，将纯化后的酶制成成品。
根据产品的需求，可以将酶制成液态、粉末、颗粒或冻干等不同形式的产品。
一般还需要进行一些包装和贮存操作，以延长酶的有效期和保证产品的质量。
总的来说，酶发酵生产的工艺流程包括微生物的选择、培养、酶液的处理和纯化、酶的活性检测以及成品制备。
这一过程需要严格控制各个环节，确保产酶微生物的稳定性和产酶能力，提高酶的纯度和活性。
同时也需要注意生产的环境卫生和安全，以保证产品的质量和安全性。
酶工程--酶的微生物发酵生产 ppt课件
酶发酵生产的一般工艺流程图
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
二、酶生产菌种 （一）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。
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。
2、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，在一定条件下发酵。
3、固定化细胞发酵（70年代后期发展）
将细胞固定在载体上后，进行发酵生产。
4、固定化原生质体发酵（80年代中期发展）
原生质体是指除去了细胞壁的微生物细胞或植物细胞。
酶合成的基因调控类型：诱导和阻遏
1、酶合成的诱导作用
加进某些物质，使酶的生物合成开始或加速的现象，称为 诱导作用。 诱导物一般是酶催化作用的底物或其底物类似物。 例：乳糖诱导ß-半乳糖苷酶的合成 淀粉诱导a-淀粉酶的合成
2、酶合成的阻遏 （1）终产物阻遏
指酶催化反应的产物或代谢途 径的末端产物使该酶的生物合成受 到阻遏的现象。
二、应用微生物来开发酶的优点 1、微生物种类多，酶种丰富； 2、微生物生长繁殖快，易提取酶，特别是胞外酶； 3、微生物培养基来源广泛，价格便宜； 4、可采用微电脑等新技术，控制酶发酵生产过程； 5、可利用以基因工程为主的近代分子生物学技术选 育菌种，增加酶的产率和开发新酶种。
三、酶发酵生产的类型 1、液体深层发酵：
第二节 酶生物合成的基本理论
一、酶生物合成的过程
DNA
转录
RNA
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。
一种利用真菌微生物发酵生产蛋白酶k的生产工艺
一种利用真菌微生物发酵生产蛋白酶k的生
产工艺
蛋白酶K是一种广泛应用于医药、食品、化妆品等领域的重要酶类，其生产工艺也越来越受到关注。
近年来，利用真菌微生物发酵生产蛋白酶K的工艺备受青睐，下面就来介绍一下其具体生产工艺。
首先，选用高效产酶菌株。
真菌微生物发酵生产蛋白酶K的关键是选用高效产酶菌株。
目前做得较好的产酶菌株包括曲霉、木霉、产曲霉等。
其次，确定合适的发酵条件。
合理的发酵条件有利于提高蛋白酶K 的生产效率和纯度。
通常采用液态发酵，发酵条件包括温度、pH值、转速、空气流量等，最优发酵条件需根据具体情况确定。
再次，加入适量的培养基。
培养基是微生物发酵生产过程中的营养基础，合适的培养基配方可以提高蛋白酶K的产量和纯度。
培养基的成分包括碳源、氮源、矿物质和微量元素等，其中以大豆粉、麦芽粉和葡萄糖等为碳源，以酵母粉和蛋白质为氮源，再添加一些有机和无机盐类为矿物质和微量元素，能够获得较好的生产效果。
最后，进行后处理。
真菌微生物发酵生产蛋白酶K后，需要进行后处理以提高其纯度。
后处理主要包括离心、超滤、扩散等操作步骤，其目的是去除蛋白酶K中的杂质和不纯物质，同时保留其酶活性，以便应用到不同领域。
总之，利用真菌微生物发酵生产蛋白酶K的生产工艺在实践中已经被证明是一种成功的方法，具有重要的应用价值。
在生产过程中需要遵循合理的选菌、合理的发酵条件、合适的培养基配方和有效的后处理方法，才能取得最佳的生产效果，同时也必须注意工艺安全和环保等问题。
相信随着技术的不断进步和研发的深入，真菌微生物发酵生产蛋白酶K的工艺会更加完善，为各个领域的发展带来更多的机遇。
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
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。
酶发酵生产的工艺流程
酶发酵生产的工艺流程
《酶发酵生产工艺流程》
酶发酵生产是一种利用酶作用进行化学反应，产生有用产物的生产方式。
其工艺流程如下：
1. 酶的筛选和制备：首先在实验室中通过对不同来源的微生物、植物或动物进行筛选，找到适合用于发酵生产的酶。
然后通过培养这些微生物或组织来制备所需的酶。
2. 发酵培养基的制备：在发酵罐中，将适量的碳源、氮源、矿物质盐和生长因子等添加到培养基中，为酶的生长提供所需的营养物质。
3. 发酵罐的操作：将制备好的发酵培养基倒入发酵罐中，然后接种适量的酶菌，控制好温度、pH值、通氧量等参数，使酶
菌在合适的条件下进行生长。
4. 酶的提取和纯化：待发酵结束后，将发酵液通过离心、过滤等操作将酶菌分离出来。
然后进行酶的提取和纯化，以获得纯净的酶产品。
5. 反应条件的优化：在获得纯净的酶产品后，需要根据具体的生产需求，优化酶的活性和稳定性等性质，以获得更高的产量和更高的产品质量。
6. 产品的收获和精制：最后将优化后的酶产品收获下来，并进
行精制和包装，在保持其活性和稳定性的前提下，将其提供给用户使用。
酶发酵生产工艺流程是一个综合性的过程，需要对微生物、生物化学等多方面的知识有深入的了解，同时需要对反应条件进行精确的控制，才能获得高效的产物。
随着技术的不断进步，酶发酵生产工艺也在不断完善，为生产高质量酶产品提供了更多的可能性。
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蛋白质及其降解 物、有机氮化物、 无机与氮碳化源物同、氮
第四章 微生物发酵产酶及生产工艺
内容：
常用的产酶微生物； 发酵工艺条件及其控制； 酶发酵动力学； 固定化微生物细胞发酵产酶； 固定化微生物原生质体发酵产酶；
第一节 常用的产酶微生物
一、应用微生物来开发酶的优点： (1)微生物生长繁殖快，生活周期短。因此，用微生
物来生产酶产品，生产能力（发酵）几乎可以不受限制地 扩大，能够满足迅速扩张的市场需求。
(八) 微生物酶的提取方法 (1)酶的粗提； (2)酶的精制。
微生物酶开发的一般程序
(九) 微生物产酶菌种的保藏 (1)斜面； (2)沙土管； (3)冷冻。
-淀粉酶的筛选
蛋白酶产生菌的获得方法
应 用 含 酪 蛋 白 的 培 养 基
第三节、发酵工艺条件及其控制
Go 1、培养基 Go 2、发酵条件及控制 Go 3、提高产酶的措施
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， 而且营养要求低。
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
微生物酶开发的一般程序
(四) 菌种的复筛 初筛之后，还要进行复筛。复筛的目的是在
初筛的基础上，筛选产酶量高、性能更符合生 产要求的菌种。复筛。
酶活的测定方法的建立尤其重要。
微生物酶开发的一般程序
(五) 对复筛获得菌株的要求 (1)不是致病菌； (2)菌株不易变易和退化； (3)不易感染噬菌体； (4)微生物产酶量高； (5)酶的性质符合应用的需要，而且最好是胞
二、用于酶生产微生物的要求： 1、酶的产量高； 2、容易培养和管理； 3、产酶稳定性好； 4、利于分离纯化； 5、安全可靠、无毒性。
三、常见产酶微生物
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。
外酶； (6)产生的酶便于分离和提取，得率高； (7)微生物培养营养要求低。
微生物酶开发的一般程序
(六) 最佳产酶条件的初步确定
(1)培养方式的确定； (2)最佳培养条件组合； (3)微生物产酶的特性(胞内酶、胞外酶)； (4)微生物酶收集的时间顺序；
微生物酶开发的一般程序
(七) 微生物产酶性能的进一步提高 (1)获得高产菌种的突变体；
制备天冬氨酸、苏氨酸及缬氨酸等
(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。
(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：有机酸(食醋等） 葡萄糖异构酶(高果糖浆 ) 山梨糖 (维C中间体）
本章 目录
下一节
1、培养基
培养基：是指人工配制的用于细胞培养和 发酵的各种营养物质的混合物。
分类 水分和形态 形状 用途
各种生物对营养的需求
动物 （异养）
微生物
异养
பைடு நூலகம்
自养
绿色植物 （自养）
碳源
糖类、脂肪
糖、醇、有机酸等 二氧化碳、碳酸盐等 二氧化碳
氮源 能源 生长因子 无机元素
蛋白质及其降解物 与碳源同 维生素 无机盐
(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。
(4) 根霉(Rhizopus)
回本节
第二节、微生物酶开发的一般程序
(一) 样品的采集
采样的目的、采样地点、采样方法及采样的 数量。
微生物酶开发的一般程序
(二) 菌种的分离 培养基的确定、培养条件的确定。
微生物酶开发的一般程序
(三) 菌种的初筛
(1)用简单的定性反应进行初筛； (2)在最初分离阶段就给予特殊的培养基或培养
条件，进而让目的菌株得以繁殖，尽可能地把 只成为目的菌的菌株或只将其最适菌株的一株 纯化分离。
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。
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 。
(2)微生物种类繁多，它们散布于整个地球的各个角 落，而且在不同的环境下生存的微生物都有其完全不同的 代谢方式，能分解利用不同的底物。
(3)这一特征就为微生物酶品种的多样性提供了物质 基础。
(4)特别是当基因工程介入时，动植物细胞中存在地酶， 几乎都能够利用微生物细胞获得。
因此，有计划和仔细地筛选微生物菌种，通常可以获 得能够生产几乎任何一种酶的适当细胞。
(5)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。
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。
微生物酶开发的一般程序
(七) 微生物产酶性能的进一步提高
(2)利用代谢工程和代谢调节机理来提高微生 物的酶产量；
微生物酶开发的一般程序
(七) 微生物产酶性能的进一步提高
(3)运用遗传工程、基因工程的手段将原有菌 株中的目的基因转移到另外一些对生产环境更 适应性的微生物细胞之内，使其高效表达；
微生物酶开发的一般程序