微生物发酵产酶
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（1）不受培养基中某种物质阻遏时，可随着细胞生长而开始 合成；受阻遏的酶，要在细胞生长一段时间或进入稳定期后， 解除阻遏，酶才开始合成。
（2） mRNA稳定性高的，可在细胞停止生长后继续合成其对 应的酶；稳定性差的，随着细胞生长停止而终止酶的合成。
（3）在酶的工业生产中，为了提高酶产率和缩短发酵 周期，最理想的合成模式是延续合成型。
三、酶生物合成的模式
（一）微生物生长曲线（Microbial growth curve）
微生物细胞在一定条件下培养生长， 其生长过程一般经历延滞期、生 长期、稳定期和衰亡期等4个阶段
细 胞 数 量 的 对 数
延
对
稳
衰
时间
滞
数 生
期
长
定 期
亡 期
期
（二）酶生物合成的模式
通过分析比较细胞生长与酶产生的关系, 可以把酶的 生物合成的模式分为4种类型：
酶的发酵生产是现在产酶的主要方法。
一、酶发酵生产的类型
1、固体培养发酵：主要适于各种霉菌的发酵产酶
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。
例:
麸皮、米糠 酒曲、酱油曲 淀粉酶、蛋白酶
优点：设备简单，操作方便，酶浓度高。
缺点：劳动强度大，原料利用率低，生产周期长。
2、液体深层发酵（目前酶发酵生产的主要方式 ）
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。
适于微生物、动植物细胞。
优点：机械化强度高，酶 产率高，产品回收率高
缺点：技术管理要求高
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。
优点：百度文库胞密度高，可反复使用，利于产品分离纯化 缺点：需要特殊的固定化细胞反应器，只适用胞外酶 生产
微生物发酵产酶
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2020/11/14
微生物发酵产酶
酶的生产方法
提取分离法 (Extraction)
生物合成 (Biosynthesis)
化学合成 (chemicalsynthesis)
PPT文档演模板
微生物发酵产酶
微生物发酵产酶
目前工业用酶大多数来自微生物。经 过预先设计，通过人工操作，利用微生物 细胞的生命活动获得所需酶的技术过程称 为酶的发酵生产。
浓度
细胞浓度 酶浓度
时间(h)
2、中期合成型
▪酶的合成在细胞生长一段时间以后才开始，而在细胞生长进 入稳定期后，酶的合成也停止。
浓度
特点：
（1）该类酶的合成受分解代 谢物阻遏。
细胞浓度 酶浓度
时间(h)
3、延续合成型
▪酶的合成伴随着细胞生长而开始，但在细胞进入稳定期后， 酶还可以延续合成较长的一段时间。
特点：
（1）该类酶不受分解代谢产 物阻遏和终产物阻遏。
浓度
酶浓度 细胞浓度
时间(h)
4、滞后合成型
▪只有当细胞生长一段时间或者进入稳定期以后，酶才开始 合成并大量积累。许多水解酶的生物合成都属于这一类型。
特点：
（1）该类酶受分解代谢物 阻遏作用的影响，阻遏解除 后，酶才大量合成。
浓度
酶浓度 细胞浓度
放线菌菌落中的菌丝常从一个中心向 四周辐射状生长,因此叫放线菌。
放线菌产酶举例
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。
3、霉菌（molds）
霉菌:是一类丝状真菌。构成霉菌菌体的基本单位称为菌丝 （hyphae），呈长管状，可不断自前端生长并分支。大量菌 丝交织成绒毛状、絮状或网状等，称为菌丝体（mycelium）。 菌丝体常呈白色、褐色、灰色。霉菌繁殖迅速，常造成食品、 用具大量霉腐变质，但许多有益种类已被广泛应用，是人类 实践活动中最早利用和认识的一类微生物。
时间(h)
属于滞后合成型的酶，之所以要在细胞生长一段时 间甚至进入稳定期以后才开始合成，主要原因是由于受 到培养基中存在的阻遏物的阻遏作用。只有随着细胞的 生长，阻遏物几乎被细胞用完而使阻遏解除后，酶才开 始大量合成。 若培养基中不存在阻遏物，该酶的合成 可以转为延续合成型。
小结：
▪影响酶生物合成模式的主要因素：培养基中阻遏物的存在和 mRNA的稳定性。
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。
优点：解除细胞壁扩散阻碍；易于细胞间质中的酶的 分泌；可反复或连续使用
缺点：制备复杂，维持较高的渗透压，需防止细胞壁 再生
二、酶生物合成的调节
1、酶合成的诱导作用
在培养基中加进某些物质，使酶的生物合成开始或加速进 行的现象，称为诱导作用。
（1）同步合成型 （2）延续合成型 （3）中期合成型 （4）滞后合成型
1、同步合成型
▪酶的生物合成与细胞的生长同步进行，又称生长偶联型。 大部分组成酶和部分诱导酶的生物合成属于同步合成型。
特点：
（1）发酵开始，细胞生长， 酶也开始合成，说明不受分解 代谢物和终产物阻遏。
（2）生长至平衡期后，酶浓 度不再增长
▪ 应用：有机酸(食醋等） 葡萄糖异构酶(高果糖浆 )
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。
§ 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、 核苷酸酶。
2、放线菌(Actinomycetes)
放线菌是一类具有分支状菌丝的单细 胞原核微生物,由于菌落呈放射状而 得。
诱导剂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
蔗糖和纤维素是蔗糖酶和纤维素酶的诱导剂
2、酶合成的阻遏 产物、分解代谢产物阻遏
是指某些物质经过分解代谢产生的物质阻 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
第二节 产酶微生物的特点
用于酶发酵生产的微生物必 需具备的条件：
（1）酶的产量高 （2）容易培养和管理 （3）产酶稳定性好 （4）利于酶的分离纯化 （5）安全可靠
（一）常用的产酶微生物
1、细菌
大肠杆菌（Escherichia coli）
形态：杆状，革兰氏阴性，运动或不 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。
易于在实验室操作、生长迅速，而 且营养要求低。
应用最广泛的产酶菌，一般分泌胞内 酶。常在工业生产中应用于生产谷氨 酸脱羧酶、天冬氨酸酶、限制性核酸 内切酶等。
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， 不生芽孢。含糖、乙醇和 酵母膏的培养基上生长良 好。
（2） mRNA稳定性高的，可在细胞停止生长后继续合成其对 应的酶；稳定性差的，随着细胞生长停止而终止酶的合成。
（3）在酶的工业生产中，为了提高酶产率和缩短发酵 周期，最理想的合成模式是延续合成型。
三、酶生物合成的模式
（一）微生物生长曲线（Microbial growth curve）
微生物细胞在一定条件下培养生长， 其生长过程一般经历延滞期、生 长期、稳定期和衰亡期等4个阶段
细 胞 数 量 的 对 数
延
对
稳
衰
时间
滞
数 生
期
长
定 期
亡 期
期
（二）酶生物合成的模式
通过分析比较细胞生长与酶产生的关系, 可以把酶的 生物合成的模式分为4种类型：
酶的发酵生产是现在产酶的主要方法。
一、酶发酵生产的类型
1、固体培养发酵：主要适于各种霉菌的发酵产酶
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。
例:
麸皮、米糠 酒曲、酱油曲 淀粉酶、蛋白酶
优点：设备简单，操作方便，酶浓度高。
缺点：劳动强度大，原料利用率低，生产周期长。
2、液体深层发酵（目前酶发酵生产的主要方式 ）
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。
适于微生物、动植物细胞。
优点：机械化强度高，酶 产率高，产品回收率高
缺点：技术管理要求高
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。
优点：百度文库胞密度高，可反复使用，利于产品分离纯化 缺点：需要特殊的固定化细胞反应器，只适用胞外酶 生产
微生物发酵产酶
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2020/11/14
微生物发酵产酶
酶的生产方法
提取分离法 (Extraction)
生物合成 (Biosynthesis)
化学合成 (chemicalsynthesis)
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微生物发酵产酶
微生物发酵产酶
目前工业用酶大多数来自微生物。经 过预先设计，通过人工操作，利用微生物 细胞的生命活动获得所需酶的技术过程称 为酶的发酵生产。
浓度
细胞浓度 酶浓度
时间(h)
2、中期合成型
▪酶的合成在细胞生长一段时间以后才开始，而在细胞生长进 入稳定期后，酶的合成也停止。
浓度
特点：
（1）该类酶的合成受分解代 谢物阻遏。
细胞浓度 酶浓度
时间(h)
3、延续合成型
▪酶的合成伴随着细胞生长而开始，但在细胞进入稳定期后， 酶还可以延续合成较长的一段时间。
特点：
（1）该类酶不受分解代谢产 物阻遏和终产物阻遏。
浓度
酶浓度 细胞浓度
时间(h)
4、滞后合成型
▪只有当细胞生长一段时间或者进入稳定期以后，酶才开始 合成并大量积累。许多水解酶的生物合成都属于这一类型。
特点：
（1）该类酶受分解代谢物 阻遏作用的影响，阻遏解除 后，酶才大量合成。
浓度
酶浓度 细胞浓度
放线菌菌落中的菌丝常从一个中心向 四周辐射状生长,因此叫放线菌。
放线菌产酶举例
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。
3、霉菌（molds）
霉菌:是一类丝状真菌。构成霉菌菌体的基本单位称为菌丝 （hyphae），呈长管状，可不断自前端生长并分支。大量菌 丝交织成绒毛状、絮状或网状等，称为菌丝体（mycelium）。 菌丝体常呈白色、褐色、灰色。霉菌繁殖迅速，常造成食品、 用具大量霉腐变质，但许多有益种类已被广泛应用，是人类 实践活动中最早利用和认识的一类微生物。
时间(h)
属于滞后合成型的酶，之所以要在细胞生长一段时 间甚至进入稳定期以后才开始合成，主要原因是由于受 到培养基中存在的阻遏物的阻遏作用。只有随着细胞的 生长，阻遏物几乎被细胞用完而使阻遏解除后，酶才开 始大量合成。 若培养基中不存在阻遏物，该酶的合成 可以转为延续合成型。
小结：
▪影响酶生物合成模式的主要因素：培养基中阻遏物的存在和 mRNA的稳定性。
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。
优点：解除细胞壁扩散阻碍；易于细胞间质中的酶的 分泌；可反复或连续使用
缺点：制备复杂，维持较高的渗透压，需防止细胞壁 再生
二、酶生物合成的调节
1、酶合成的诱导作用
在培养基中加进某些物质，使酶的生物合成开始或加速进 行的现象，称为诱导作用。
（1）同步合成型 （2）延续合成型 （3）中期合成型 （4）滞后合成型
1、同步合成型
▪酶的生物合成与细胞的生长同步进行，又称生长偶联型。 大部分组成酶和部分诱导酶的生物合成属于同步合成型。
特点：
（1）发酵开始，细胞生长， 酶也开始合成，说明不受分解 代谢物和终产物阻遏。
（2）生长至平衡期后，酶浓 度不再增长
▪ 应用：有机酸(食醋等） 葡萄糖异构酶(高果糖浆 )
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。
§ 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、 核苷酸酶。
2、放线菌(Actinomycetes)
放线菌是一类具有分支状菌丝的单细 胞原核微生物,由于菌落呈放射状而 得。
诱导剂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
蔗糖和纤维素是蔗糖酶和纤维素酶的诱导剂
2、酶合成的阻遏 产物、分解代谢产物阻遏
是指某些物质经过分解代谢产生的物质阻 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
第二节 产酶微生物的特点
用于酶发酵生产的微生物必 需具备的条件：
（1）酶的产量高 （2）容易培养和管理 （3）产酶稳定性好 （4）利于酶的分离纯化 （5）安全可靠
（一）常用的产酶微生物
1、细菌
大肠杆菌（Escherichia coli）
形态：杆状，革兰氏阴性，运动或不 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。
易于在实验室操作、生长迅速，而 且营养要求低。
应用最广泛的产酶菌，一般分泌胞内 酶。常在工业生产中应用于生产谷氨 酸脱羧酶、天冬氨酸酶、限制性核酸 内切酶等。
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， 不生芽孢。含糖、乙醇和 酵母膏的培养基上生长良 好。