酶的生产方法ppt课件
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3
第一节 酶的生产方法牛胃→凝乳酶
一、酶的生产方法
胰脏→胰酶 血液→凝血酶
1、提取法
木瓜→木瓜蛋白酶
采用各种技术，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。
2、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。
[ 麸皮等原料 ] ↓
[ 配制培养基] (灭菌)
[ 发酵池(固体发酵) ]
[ 成品曲 ]
{固体粗酶制剂}
酶发酵生产的一般工艺流程图
15
保藏菌种
试管斜面培养（活化）
培养基
摇瓶扩大培养 种子罐培养 发酵罐
无菌空气
分离纯化
酶
16
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；
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。
色氨酸过量时会阻遏催化色氨酸合成的相关酶
A→×E → →→ →B
（2）分解代谢物阻遏（营养源阻遏）
是指某些物质经过分解代谢产生的物质阻 A1
遏其他酶合成的现象。
葡萄糖阻遏ß-半乳糖苷酶的生物合成 果糖阻遏a-淀粉酶的生物合成
B1
A2 ×E B2
12
13
第三节 微生物发酵产酶工艺（重点）
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。
现代酶制剂的大规模生产以深层液体发酵法为主。
一、发酵产酶的一般工艺流程
无论哪种发酵法，都要做三方面的工作： （1）从原料准备培养基； （2）从原始菌种准备生产菌种； （3）发酵过程管理。
在外界环境因素诱导下合成速 度急增，酶浓度成百上千倍增 加
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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
10
11
2、酶合成的阻遏 （1）终产物阻遏
（5）安全性可靠，非致病菌。
17
新开发的酶必须按规定进行下表的各项检查
项目
试验动物
急性中毒
鼠,大白鼠
口服 4周
大白鼠
12月
狗
致癌试验:24月
两重啮齿动物
畸胚组织发生试验(24月) 两重啮齿动物
生产病原性试验
四种动物
皮肤刺激性试验(肤,眼) 兔子,人
抗原性
人
18
（二）、常用的产酶微生物
1、细菌
大肠杆菌
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三、酶发酵生产的类型 1、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。
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）
4
3、微生物发酵法 是20世纪ห้องสมุดไป่ตู้0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。
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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。
酶的生产
酶的生产方法； 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．
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酶的生产方法
1894年，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。 1908年，德国的罗姆（Rohm）用动物胰脏制得胰 酶，用于皮革的软化。 1908年，法国的波伊定（Boidin）制备得到细菌 淀粉酶，用于纺织品的退浆；
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[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)
{液态酶制剂}
[ 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) ]
↓
↓ 培养
↓ [ 发酵液 ]
↓
↓ ↓下游加工
↓
{各种精制酶制剂}
原生质体是指除去了细胞壁的微生物细胞或植物细胞。 7
第二节 酶生物合成的基本理论
一、酶生物合成的过程
转录
翻译
DNA
RNA
蛋白质（新生多肽链）
加工
成熟蛋白质（酶）
分泌或定位
胞内
胞外
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二、酶生物合成的调节
按酶生物合成的速度把细胞中合成的酶分为两类：
组成酶—恒定（速度、浓度）
诱导酶—
(适应型酶、 调节型酶)
谷氨酸脱羧酶、天冬氨 酸酶、青霉素酰化酶、天冬 酰胺酶、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 α-淀粉酶、蛋白酶、 β-葡聚糖酶、5‘-核苷酸酶、碱
性磷酸酶。
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2、放线菌
链霉菌：葡萄糖异构酶、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。
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3、霉菌
黑曲霉：糖化酶、α-淀粉酶、酸性蛋白酶、果胶酶、葡 萄糖氧化酶、过氧化氢酶、核糖核酸酶、橙皮苷酶等。
米曲霉：氨基酰化酶、磷酸二酯酶、果胶酶等。 红曲霉：α-淀粉酶、糖化酶、麦芽糖酶、蛋白酶等。 青霉：葡萄糖氧化酶、苯氧甲基青霉素酰化酶、纤维素酶 等。 木霉：纤维素酶。 根霉：糖化酶、蔗糖酶、碱性蛋白酶，脂肪酶、果胶酶、 纤维素酶、半纤维素酶等。 毛霉：蛋白酶、糖化酶、α-淀粉酶、脂肪酶、果胶酶、 凝乳酶等。
1911年，华勒斯坦（Wallerstein）从木瓜中获得 木瓜蛋白酶，用于啤酒的澄清。
2
1949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。 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。
21
4、酵母
啤酒酵母：丙酮酸脱羧酶、醇脱氢酶等。 假丝酵母：脂肪酶、尿酸酶、尿囊酸酶、转化酶、醇脱氢 酶等。
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工业规模应用的微生物酶和它们的某些来源
第一节 酶的生产方法牛胃→凝乳酶
一、酶的生产方法
胰脏→胰酶 血液→凝血酶
1、提取法
木瓜→木瓜蛋白酶
采用各种技术，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。
2、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。
[ 麸皮等原料 ] ↓
[ 配制培养基] (灭菌)
[ 发酵池(固体发酵) ]
[ 成品曲 ]
{固体粗酶制剂}
酶发酵生产的一般工艺流程图
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保藏菌种
试管斜面培养（活化）
培养基
摇瓶扩大培养 种子罐培养 发酵罐
无菌空气
分离纯化
酶
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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；
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。
色氨酸过量时会阻遏催化色氨酸合成的相关酶
A→×E → →→ →B
（2）分解代谢物阻遏（营养源阻遏）
是指某些物质经过分解代谢产生的物质阻 A1
遏其他酶合成的现象。
葡萄糖阻遏ß-半乳糖苷酶的生物合成 果糖阻遏a-淀粉酶的生物合成
B1
A2 ×E B2
12
13
第三节 微生物发酵产酶工艺（重点）
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。
现代酶制剂的大规模生产以深层液体发酵法为主。
一、发酵产酶的一般工艺流程
无论哪种发酵法，都要做三方面的工作： （1）从原料准备培养基； （2）从原始菌种准备生产菌种； （3）发酵过程管理。
在外界环境因素诱导下合成速 度急增，酶浓度成百上千倍增 加
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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
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2、酶合成的阻遏 （1）终产物阻遏
（5）安全性可靠，非致病菌。
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新开发的酶必须按规定进行下表的各项检查
项目
试验动物
急性中毒
鼠,大白鼠
口服 4周
大白鼠
12月
狗
致癌试验:24月
两重啮齿动物
畸胚组织发生试验(24月) 两重啮齿动物
生产病原性试验
四种动物
皮肤刺激性试验(肤,眼) 兔子,人
抗原性
人
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（二）、常用的产酶微生物
1、细菌
大肠杆菌
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三、酶发酵生产的类型 1、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。
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）
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3、微生物发酵法 是20世纪ห้องสมุดไป่ตู้0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。
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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。
酶的生产
酶的生产方法； 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．
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酶的生产方法
1894年，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。 1908年，德国的罗姆（Rohm）用动物胰脏制得胰 酶，用于皮革的软化。 1908年，法国的波伊定（Boidin）制备得到细菌 淀粉酶，用于纺织品的退浆；
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[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)
{液态酶制剂}
[ 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) ]
↓
↓ 培养
↓ [ 发酵液 ]
↓
↓ ↓下游加工
↓
{各种精制酶制剂}
原生质体是指除去了细胞壁的微生物细胞或植物细胞。 7
第二节 酶生物合成的基本理论
一、酶生物合成的过程
转录
翻译
DNA
RNA
蛋白质（新生多肽链）
加工
成熟蛋白质（酶）
分泌或定位
胞内
胞外
8
二、酶生物合成的调节
按酶生物合成的速度把细胞中合成的酶分为两类：
组成酶—恒定（速度、浓度）
诱导酶—
(适应型酶、 调节型酶)
谷氨酸脱羧酶、天冬氨 酸酶、青霉素酰化酶、天冬 酰胺酶、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 α-淀粉酶、蛋白酶、 β-葡聚糖酶、5‘-核苷酸酶、碱
性磷酸酶。
19
2、放线菌
链霉菌：葡萄糖异构酶、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。
20
3、霉菌
黑曲霉：糖化酶、α-淀粉酶、酸性蛋白酶、果胶酶、葡 萄糖氧化酶、过氧化氢酶、核糖核酸酶、橙皮苷酶等。
米曲霉：氨基酰化酶、磷酸二酯酶、果胶酶等。 红曲霉：α-淀粉酶、糖化酶、麦芽糖酶、蛋白酶等。 青霉：葡萄糖氧化酶、苯氧甲基青霉素酰化酶、纤维素酶 等。 木霉：纤维素酶。 根霉：糖化酶、蔗糖酶、碱性蛋白酶，脂肪酶、果胶酶、 纤维素酶、半纤维素酶等。 毛霉：蛋白酶、糖化酶、α-淀粉酶、脂肪酶、果胶酶、 凝乳酶等。
1911年，华勒斯坦（Wallerstein）从木瓜中获得 木瓜蛋白酶，用于啤酒的澄清。
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1949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。 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。
21
4、酵母
啤酒酵母：丙酮酸脱羧酶、醇脱氢酶等。 假丝酵母：脂肪酶、尿酸酶、尿囊酸酶、转化酶、醇脱氢 酶等。
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工业规模应用的微生物酶和它们的某些来源