酶工程在食品工业中的应用

2.20世纪70年代后期，酶的固定化技术取得了突破， 使固定化酶、固定化细胞、生物反应器与生物传感器等 酶工程技术迅速获得应用。
3.目前，各种酶工程技术已用于制造多种精细化工产 品和医药产品，并且在食品工业、化学检测和环境保护 等各个领域中得到了有效的应用。
精选ppt课件
4
二、酶制剂的生产
1.包括菌种的来源、产酶菌种的分离、筛选、育种和 酶的发酵生产等。
酶的精制:即高度纯化。常用的方法：沉淀法、超滤法、 色谱分离法、结晶法等。其中沉淀法和超滤法既可用于初 步纯化，也可用于精制。
精选ppt课件
9
（一）根据酶分子溶解度不同的方法
通过改变某些条件，使溶液中某种物质的溶解度降低， 从溶液中沉淀析出，达到与其他物质分离的目的。
1.盐析沉淀法 通常采用的盐有硫酸铵、硫酸钠、磷酸钾、硫酸镁、氯 化钠和磷酸钠等。其中以硫酸铵最为常用，因为它在水中 的溶解度大而温度系数小，不影响酶的活性，分离效果好， 而且价廉易得。
2.化学渗透法
用有机溶剂、变性剂、表面活性剂、抗生素或金属螯 合物等处理，使细胞壁或膜的通透性（渗透性）改变， 从而使胞内物质有选择地渗透出来。
精选ppt课件
8
四、酶的提取与纯化
酶的提取:在一定条件下，用适当的溶剂处理含酶原料， 使酶充分溶解到溶剂中的过程，也称作酶的抽提，即初步 纯化。常用的方法：盐溶液提取、酸溶液提取、碱溶液提 取、有机溶剂提取。
基因工程菌。 2.珠磨法 适合于各种微生物细胞的破碎。 3.超声破碎法
对杆菌的破碎较容易，对酵母菌的破碎效果较差。
精选ppt课件
7
（二）非机械破碎法
1.酶溶法 加酶法:常用的有溶菌酶、蛋白酶、糖苷酶等，它们对 细胞壁或细胞膜进行酶解，使细胞破碎。
自溶法：在微生物生长代谢过程中，控制一定条件， 诱发微生物产生少量的溶胞酶或激发自身溶胞酶的活力， 以达到细胞自溶的目的。
2.酶生产菌的要求 （1）不能是致病菌，特别是对食品用酶和医药用酶。 目前认为可用于食品工业和医药工业的生产菌种有：枯 草杆菌、黑曲霉、米曲霉、啤酒酵母和脆壁酵母。 （2）不易退化，不易感染噬菌体。 （3）产酶量高，而且最好产生胞外酶。 （4）能利用廉价的原料，发酵周期短，易培养。
精选ppt课件
5
三、微生物细胞的破碎
第四章酶工程原理及其在食品 工业中的应用
精选ppt课件
1
第一节 酶工程原理和方法
一、酶工程概述
（一）酶工程的定义 利用酶、菌体细胞具有的特异催化功能，或对酶结构进
行修饰改造，并借助于生物反应器和工艺优化过程，有效 地发挥酶的催化特性来生产人类所需产品的技术。它包括 酶、细胞固定化技术、酶化学修饰技术和酶反应器设计等。
14
3.透析 透析膜可用动物膜、羊皮纸、火棉胶或塞璐玢等制成。 使用时可做成透析管、透析袋或透析槽等形式。
优点：设备简单，百度文库作简便。
缺点：时间长，若不更换水或缓冲液时，只扩散到膜 内外平衡为止。透析结束时，透析袋内的保留液体积较 大，浓度较低。
透析主要用于酶、蛋白质、核酸等生物大分子的分离 纯化，从中除去小分子物质。透析在酶纯化过程中极为 常用，通过透析可以除去酶液中的盐类、有机溶剂、低
构成超滤膜的主要材料有醋酸纤维、尼龙、聚砜、陶 瓷等。
精选ppt课件
16
（三）根据酶分子电荷性质的方法
1.离子交换层析 根据被分离物质与分离介质（离子交换剂）间异种电 荷的静电引力的不同来进行物质分离的。不同离子交换剂 上的可解离基团对各种离子的亲和力不同，而使不同物质 分离。
离子交换剂根据活性基团的性质分为阳离子交换剂和 阴离子交换剂。酶具有两性性质，可用阳离子交换剂，也
精选ppt课件
2
酶工程一般工艺流程示意图
胞外酶 胞内酶 菌种→基因改造→发酵→发酵酶液→预处理→细胞分离→细 胞破壁→碎片分离→提取→精制→酶制剂及其改造
酶制剂 ↓
原料→前处理→杀菌→酶反应器→反应液→产品提取→成品
精选ppt课件
3
（二）酶工程的发展历程
1.20世纪50～60年代早期的酶工程技术，主要是从动 物、植物和微生物原料中提取、分离、纯化制造各种酶 制剂，并将其应用于化工、食品和医药等工业领域。
胞外酶：能分泌透过细胞壁到细胞外部的酶。 胞内酶：存在于细胞内部的酶。 对于胞内酶的提取，需要破碎技术，胞外酶则无需破 碎。破碎的目的是将细胞壁和细胞膜破坏掉，使胞内物 质释放出来，包括机械破碎法和非机械破碎法。
精选ppt课件
6
（一）机械破碎法 1.高压匀浆法 适合于细菌和酵母的破碎，不适合于丝状真菌及某些
相对分子质量的抑制剂等。
精选ppt课件
15
4.超滤
借助于超滤膜将不同相对分子质量的物质分离的技术， 是在一定的正压力或负压力驱动下，将料液强制通过一 定孔径的超滤膜，部分小分子的溶质和溶剂透过膜而成 为超滤液，而大分子的酶和蛋白质等物质被截留，从而 达到分离纯化的目的，也可用于酶液的浓缩和脱色。超 滤膜截留的颗粒直径范围为2～200nm，相当于相对分 子质量1000～500000。
盐析沉淀所得到的产品常含有大量盐分，一般可用超滤 或层析等方法脱盐，使酶进一步纯化。
精选ppt课件
10
2.等电点沉淀法 在酶的沉淀分离中，等电点沉淀法经常与盐析沉淀、 有机溶剂沉淀和复合沉淀等方法一起使用，使其沉淀完全。
3.有机溶剂沉淀法 利用酶等物质在有机溶剂中的溶解度不同而使其分离。 常用的有机溶剂有乙醇、丙酮、异丙酮、甲醇等。
精选ppt课件
12
2.体积排阻法
利用具有一定大小网状的凝胶颗粒（固定相）填充 柱的分子筛作用，利用溶液中各组分的相对分子质量 不同来进行层析分离的一种方法。常用的凝胶有琼脂 糖凝胶（Sepharose）、聚丙烯酰胺凝胶（Biogel） 和葡聚糖凝胶（Sephadex）等。
精选ppt课件
13
精选ppt课件
4.复合沉淀法 在酶液中加入某些高分子聚合物，例如，单宁，使它 与酶形成复合物而沉淀下来，分离出沉淀后，再用适当方 法将酶从复合物中重新析出。
精选ppt课件
11
（二）根据酶分子大小和形状不同的方法
1.离心分离法 在酶的提取分离纯化过程中，细胞的收集、细胞碎片 和沉淀的分离以及酶的纯化等往往要使用离心分离。