酶制剂的生产

不可培养微生物
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❖用PCR技术从土样中直接扩增DNA，能够 从不可培养的微生物中分离到DNA，并用 作克隆来源，可获得更多种类的酶。
链霉菌（Streptomyces）
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❖ 链霉菌是一种放线菌。菌落呈放射状，有分枝菌丝体，菌 丝直径0.2-1.2μm，G+。
❖ 菌丝有气生菌丝和基内菌丝之分，基内菌丝不断裂，气生 菌丝形成孢子链。
产可连续化、自动化，经济效益高。 (5) 可以利用以基因工程为主的现代分子生物学技术，选
育菌种、增加酶产率和开发新酶种。因此，下面将主 要介绍微生物发酵法产酶的一般原理和工艺。
2.2.1 产酶微生物
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❖ 菌种是发酵生产酶的重要条件。 ❖ 菌种不仅与产酶种类、产量密切相关，而且与发
酵条件、工艺等关系密切。 ❖ 已经在自然界中发现的酶有数千种，目前投入工
高新技术的应用：酶的修饰、固定化、基因 重组、膜分离技术、冷冻干燥
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2.1.2. 集中垄断，市场全球化：
❖ 规模企业由20世纪80年代初的80多家减少至20多 家，占市场90%
❖ 丹麦诺维信novozymes→1978年进入中国（天 津）；
❖ 美国杰能科公司（Genencor）→98年进入中国， 与无锡合资，控股80%（无锡，2005年杰能科国 际公司被丹尼斯克公司收购）；
❖ 可产生葡萄糖异构酶，纤维素酶，碱性蛋白酶，中性蛋白 酶，几丁质酶，青霉素酰化酶等。
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放线菌的形态
放线菌的菌落
霉菌
❖ 黑曲霉（Aspergillus niger） ❖ 米曲霉（Aspergillus oryzae） ❖ 青霉（Penicillium） ❖ 木霉（Trichoderma） ❖ 根霉（Rhizopus） ❖ 毛霉（Mucor） ❖ 红曲霉（Monascus）
产酶微生物的获得
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（1）从有关菌种保藏机构购买
❖ 如中国科学院微生物研究所CGMCC，日本大阪发酵研究所IFO ❖ ATCC (American Type Culture Collection) ❖ DSMZ (German Collection of Microorganisms and Cell
2.1.3. 品种、规模不断扩大
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❖ 目前30多家600多个品种，应用于18个工业领域。 ❖ 我国2000年酶制剂产量为30万吨，100家，市场份额仅占
5%，以未经除菌去渣的粗制品粉状酶为主。 ❖ 国际以液体、颗粒为主。 ❖ 国内糖化酶、ａ-淀粉酶、蛋白酶三大类占了97% ❖ 我国有7家上市公司介入酶制剂开发生产。
Cultures) ❖ JCM (Japan Collection of Microorganisms) ❖ VKM (All-Russian Collection of Microorganisms)
产酶微生物的获得
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❖ CBS (Centraalbureau voor Schimmelcultures荷兰真菌中 心收藏所)
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根wenku.baidu.com的形态
各种曲霉的菌落
细菌
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❖ 大肠杆菌（Escherichia coli） ❖ 芽孢杆菌（Bacillus） ❖ 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis ）蛋白酶 ❖ 地衣芽孢杆菌（Bacillus Licheniformis）高温α-淀粉酶
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杆杆菌菌
主要内容
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2.1 国内外酶制剂工业生产及应用现状 2.2 酶的发酵技术 2.3 酶的分离纯化 2.4 酶的剂型与保存
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2.1国内外酶制剂工业生产及应用现状
2.1.1．新技术在生产中的应用
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三种方法：
▪ 组织提取：木瓜蛋白酶、凝乳蛋白酶 ▪ 微生物发酵：最大量的来源 ▪ 化学及生物合成：生物重组
红弧红菌弧菌
酵母菌
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❖ 啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）可产丙酮酸脱羧酶，醇 脱氢酶等。
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从极端环境微生物和不可培养微生物筛选 新酶种
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❖ 嗜热微生物（Thermophiles 60-85 ℃， 超嗜热菌生长温度 85℃以上,105 ℃）。
❖ 嗜冷微生物（Psychrophiles -10～0 ℃ ） ❖ 嗜盐微生物(Halophiles, 含盐32%或5.2%) ❖ 嗜酸微生物(Acidophiles,pH2.5) ❖ 嗜碱微生物(Alkalophiles, pH 11) ❖ 嗜压微生物(Barophiles，1.01×105KPa, 4 ×107KPa)
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。
第二章 酶的发酵生产
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酶源
❖酶可由动物（如胰蛋白酶、胃蛋白酶）、 植物（如木瓜蛋白酶）和微生物（细菌、 霉菌、酵母）产生，其中工业酶制剂大多 数由微生物发酵法生产。
❖由于微生物世代时间短，繁殖快、容易培 养和管理，可大规模工业化生产，所以工 业酶制剂大多由微生物发酵产生。
2.1.4. 应用领域不断扩大：
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❖ 美国酶制剂年产值6.25亿美元，食品工业占62%，拓展饲 料工业、洗涤剂工业、化学工业。
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2.2 酶的发酵技术
2.2 酶的发酵技术
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利用微生物产酶的优点是：
(1) 微生物种类多、酶种丰富，且菌株易诱变，菌种多样。 (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) 可以采用微电脑等新技术，控制酶发酵生产过程，生
❖ UKNCC (United Kingdom National Culture Collection) ❖ NCIMB (National Collections of Industrial, food
and Marine Bacteria)
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（2） 从自然界中分离筛选
❖ 从与产生目的酶菌种可能相适应的生态环境中，采样分离 筛选。1克土壤中含有1×108个微生物，自然界蕴藏着巨 大的微生物资源。同时重视微生物资源、基因文库、基因 表达载体等方面的建设，以及极端环境微生物，不可分离 微生物，绝对厌氧微生物等新的种质资源的研究开发。