酶制剂介绍

酶制剂
一、酶
酶是一类从动物、植物、微生物中提取具有生物催化能力的蛋白质。

特性：高效性；专一性：一种酶只能催化一种或一类底物；多样性，酶的种类很多，大约有4000多种；温和性；活性可调节性；有些酶的催化性与辅因子有关；易变性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏。

一般来说，动物体内的酶最适温度在35到40℃之间，植物体内的酶最适温度在40-50℃之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达70℃。

物体内的酶最适PH大多在6.5-8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适PH为1.5，植物体内的酶最适PH大多在4.5-6.5之间。

二、酶制剂
酶制剂：是指含有酶的制品，可以分为液体和固体两大类。

胃蛋白酶液→液体酶制剂；加酶洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶→固体酶制剂。

功效：在饲料中添加酶制剂可促进动物对营养物质的消化吸收, 提高饲料利用率, 增强动物防病抗病能力, 其主要功能有以下几个方面:
( 1) 补充动物内源酶的不足, 提高饲料的消化率和利用率。

( 2) 消除饲料中的抗营养因子, 降低动物消化道食糜的黏度, 改善消化机能。

( 3) 改善肠道菌群分布, 提高动物健康状况。

( 4) 参与动物内分泌调节, 提高畜禽体内激素代谢水平。

( 5) 减轻畜牧生产对环境的污染。

( 6) 促进细胞包围的淀粉、蛋白质、脂肪的释放, 通过水解细胞壁, 使营养物质被充分吸收。

目前全世界发现的酶有3000多种，其中进行工业生产了的只有60多种，达到工业规模化生产的20多种。

包括水解酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。

酶制剂现已广泛应用于食品、医药、纺织、制革等各个领域。

三、酶制剂的生产
2、发酵微生物
微生物菌种要求：
(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)、有利于酶的分离和纯化；
(5)、安全性可靠，非致病菌。

常用微生物有：
细菌：大肠杆菌、枯草杆菌；
放线菌：链霉菌；
霉菌：黑曲霉、米曲霉、红曲霉、青霉、木霉、根霉、毛霉等；
酵母：啤酒酵母、假丝酵母。

1、生产方法：直接提取法、化学合成法、生物发酵法。

直接提取法：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。

化学合成法：是20世纪60年代中期出现的新技术。

只能合成那些已知化学结构的酶；成本比较高。

目前仍然停留在实验室内合成的阶段。

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。

四、酶的发酵生产
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。

A、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。

优点：原料的利用率和酶的产量都较高，培养条件容易控制，易于提取制备，适于大规模生产；缺点：需要的投资费用高，技术管理要求高。

B、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。

优点：设备简单，便于推广，特别适合于霉菌的培养和产酶；缺点：发酵条件不易控制、物料利用不完全、劳动强度大、容易染菌等。

C、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。

D、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。

其中液体深层发酵和固体培养发酵应用最为广泛，许多厂家都通过这两种方式进行工业化生产。

无论哪种发酵法，都要做三方面的工作：从原料准备培养基；从原始菌种准备生产菌种；发酵过程管理。

制备工艺流程:
1、从发酵原料准备培养基
（1）碳源
提供碳元素；能源。

来源：淀粉及其水解物—淀粉水解糖、糖蜜、或含淀粉的原料如大米、薯类、玉米、麸皮、米糠等。

此外石油产品中12碳—16碳的碳氢化合物已成功用作微生物培养基的碳源。

在选择碳源时，应尽量选择对所需酶有诱导作用的碳源，而不使用或少使用有分解代谢物阻遏作用的碳源。

（2）氮源
提供氮元素。

常用有机氮源：豆饼、花生饼、棉籽饼、玉米浆和蛋白胨；常
用无机氮源：硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、硝酸钠和磷酸氢二铵。

要考虑诱导和抑制进行添加。

一般在大量添加有机氮源的同时再加入1-3%的无机氮源。

（3）碳氮比
按照发酵的不同阶段需要调节碳氮比例，一般在菌体生长阶段即发酵前期碳氮比要求低一些，在产酶阶段即发酵中后期要求碳氮比高一些。

有利于更好的对发酵进行控制。

（4）生长因子
酶制剂中所用的生长因子，大多是由天然原料提供，如玉米浆、麦芽汁、豆芽汁、麸皮、米糠、酵母膏等。

生长因子往往为发酵过程提供一些必须的氨基酸、维生素、嘌呤、嘧啶等成分。

（5）水和无机盐
2、准备生产菌种
一般情况下，产酶微生物的获取方式有三种渠道：
（1）由自然界提取筛选获得
在一些含有目的微生物的环境（如土壤、森林、温泉、火山、深海等）中采集含微生物的样品，然后通过富集、分离、纯化等一系列生物方法对微生物进行筛选，得到具有产酶性能的微生物，再将微生物进行诱变、基因工程修饰等处理，以得到优良的菌株。

这种方法需要花费很多的实验精力，需要专业的技术，而且得到优良微生物的概率也不是很高，但是针对市场上没有的微生物菌种，却只能通过这种方式获得。

（2）菌种保藏机构
对于目前已经发现了的微生物，尤其是被广泛用于的微生物菌种，都可以通过向菌种保藏机构购买得到。

国内外一些菌种保藏机构有，国外：美国典型菌种保藏中心（ATCC）；美国农业研究菌种保藏中心（NRRL）；德国微生物菌种保藏中心（DSMZ）；日本技术评价研究所生物资源中心（NBRC）。

国内：中国农业微生物菌种保藏管理中心（ACCC）；普通微生物菌种保藏管理中心（CGMCC）；中国科学院微生物研究所（AS）；工业微生物菌种保藏管理中心（CICC）；轻工业部食品发酵工业科学研究所（IFFI）。

（3）研究或生产机构
主要是一些目前没有提取到或者成本较高的微生物菌种，在自身没有能力筛选得到且没有足够经费购买时，可以通过与研究或生产机构合作得到目标微生物。

3、发酵过程管理
（1）产酶促进剂
非细胞生长所必需的营养物，又非前体，但加入后能提高产量的添加剂称为产物促进剂。

常用的产酶促进剂有表面活性剂（洗净剂（脂肪酰胺磺酸钠）、吐温80、植酸等）、二乙胺四乙酸、大豆油抽提物、黄血盐、甲醇等。

（2）DO（通氧）
在菌体生长阶段要求通氧量较低，产酶阶段的通氧量较高。

控制通氧的方法有：调节通气量；调节氧的分压；调节气液接触时间；调节气液接触面积；改变培养液的性质。

（3）pH值
培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。

为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加入pH缓冲剂，或在进行工业发酵时补加酸、碱。

通常培养条件：细菌与放线菌：pH7-7.5；酵母菌和霉菌：pH4.5-6范围内生长。

细胞发酵产酶的最适pH值与生长最适pH值往往有所不同。

细胞生产某种酶的最适pH值通常接近于该酶催化反应的最适pH值。

（4）温度
枯草杆菌的最适生长温度为34～37℃；黑曲霉的最适生长温度为28～32 ℃。

通常在生物学范围内每升高10℃，生长速度就加快一倍，所以温度直接影响酶反应，对于微生物来说，温度直接影响其生长和合成酶。

（5）无菌环境
在培养基配置结束后需要进行严格灭菌，接种过程中也要无菌操作，通入环境的空气也要进行无菌处理，以保证发酵不被杂菌污染。