酶的生产-ppt课件.ppt
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1、项目二 酶 的 生 产1ppt课件 酶的生产方法酶的生产方法 提取分离法提取分离法:直接从动植物或微生物内利用:直接从动植物或微生物内利用化学化学等手段等手段提取酶。提取酶。 如胰蛋白酶直接从胰脏中提取,如胰蛋白酶直接从胰脏中提取,木瓜蛋白酶直接从木瓜中提取。木瓜蛋白酶直接从木瓜中提取。 生物合成法生物合成法:经过预选设计,通过人工操作控制,经过预选设计,通过人工操作控制,利用细胞(包括微生物细胞、动植物细胞)的生命利用细胞(包括微生物细胞、动植物细胞)的生命活动产生人们所需要的酶的过程,称为酶的活动产生人们所需要的酶的过程,称为酶的发酵法发酵法生产。生产。 化学合成法化学合成法:按照酶的化学
2、结构中氨基酸或者核按照酶的化学结构中氨基酸或者核苷酸的排列顺序,通过化学反应将一个一个的单体苷酸的排列顺序,通过化学反应将一个一个的单体连接起来而获得所需酶的技术过程。连接起来而获得所需酶的技术过程。2ppt课件动物细胞培养产酶动物细胞培养产酶微生物发酵产酶微生物发酵产酶1植物细胞培养产酶植物细胞培养产酶23ppt课件 提高酶产量的措施提高酶产量的措施培养基的配制培养基的配制2 产酶工艺条件及其调节控制产酶工艺条件及其调节控制4细胞的选择细胞的选择1 酶生物合成的模式酶生物合成的模式7 案例分析案例分析发酵方法的选择发酵方法的选择34ppt课件(1 1)酶的产量高;)酶的产量高;(2 2)易于
3、培养和管理;)易于培养和管理;(3 3)产酶性能稳定;)产酶性能稳定;(4 4)利于酶产品的分离纯)利于酶产品的分离纯化;化;(5)5)安全可靠安全可靠 优良产酶细胞应具备的条件优良产酶细胞应具备的条件5ppt课件微生物生长繁殖速度快微生物生长繁殖速度快,整个酶的生产周期可以缩短,酶产,整个酶的生产周期可以缩短,酶产量可以无限的扩大。量可以无限的扩大。微生物的种类繁多微生物的种类繁多,同一种微生物在不同的条件下,其生长,同一种微生物在不同的条件下,其生长代谢的机制也不相同,那么涉及到的各种酶也就不相同,这代谢的机制也不相同,那么涉及到的各种酶也就不相同,这就为各种各样的酶的生产提供了基础。就为
4、各种各样的酶的生产提供了基础。 例如:同样是微生物发酵生产例如:同样是微生物发酵生产LysLys,在大肠杆菌中,在大肠杆菌中LysLys的合成的合成途径与途径与谷氨酸棒谷氨酸棒杆菌杆菌LysLys的生物合成途径有很大的差异,所以的生物合成途径有很大的差异,所以可以利用不同的微生物分别生产不同的酶。可以利用不同的微生物分别生产不同的酶。 微生物发酵生产占主导地位的原因:微生物发酵生产占主导地位的原因:6ppt课件 目前投入工业发酵生产的酶约有目前投入工业发酵生产的酶约有50-60种。实际上酶的生产菌种十分广泛,包括种。实际上酶的生产菌种十分广泛,包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌细菌、放线菌、酵母菌
5、、霉菌(见表)(见表).7ppt课件目前主要商品酶制剂及其来源目前主要商品酶制剂及其来源酶制剂酶制剂来来 源源 -淀粉酶淀粉酶黑曲霉、米曲霉、地衣芽孢杆菌、解黑曲霉、米曲霉、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、麦芽、猪胰淀粉芽孢杆菌、麦芽、猪胰 -淀粉酶淀粉酶黑曲霉、小麦、山芋、蜡状芽孢杆菌、黑曲霉、小麦、山芋、蜡状芽孢杆菌、变株等芽孢杆变株等芽孢杆 过氧化氢酶过氧化氢酶生机青霉、溶壁小球菌、牛肝、辣根生机青霉、溶壁小球菌、牛肝、辣根8ppt课件目前主要商品酶制剂及其来源目前主要商品酶制剂及其来源葡萄糖氧化酶葡萄糖氧化酶黑曲霉、生机青霉、尼崎青霉黑曲霉、生机青霉、尼崎青霉半纤维素酶半纤维素酶黑曲霉黑
6、曲霉橙皮苷酶橙皮苷酶黑曲霉黑曲霉菊粉酶菊粉酶假丝酵母、曲霉属假丝酵母、曲霉属脂肪酶脂肪酶黑曲霉、米曲霉、圆柱状假丝酵母、根黑曲霉、米曲霉、圆柱状假丝酵母、根毛霉、无根毛霉、小球菌、类地青霉、毛霉、无根毛霉、小球菌、类地青霉、胰脏、山羊舌腺等胰脏、山羊舌腺等转化酶转化酶啤酒酵母、糖化酵母啤酒酵母、糖化酵母溶菌酶溶菌酶鸡卵清鸡卵清9ppt课件目前主要商品酶制剂及其来源目前主要商品酶制剂及其来源柚苷酶柚苷酶黑曲霉、洋葱曲霉、米根霉、葡萄孢霉、黑曲霉、洋葱曲霉、米根霉、葡萄孢霉、白腐梭霉、木盾壳霉白腐梭霉、木盾壳霉果胶酶果胶酶黑曲霉、米曲霉、蜜蜂曲霉、地衣牙孢黑曲霉、米曲霉、蜜蜂曲霉、地衣牙孢杆菌、枯
7、草杆菌、嗜碱芽孢杆菌、热解杆菌、枯草杆菌、嗜碱芽孢杆菌、热解蛋白芽孢杆菌、根霉、木瓜、无花果、蛋白芽孢杆菌、根霉、木瓜、无花果、菠萝、猪胰、猪胃膜菠萝、猪胰、猪胃膜普鲁蓝酶普鲁蓝酶致热芽孢杆菌、产气气杆菌致热芽孢杆菌、产气气杆菌木聚糖酶木聚糖酶里氏木霉里氏木霉凝乳酶凝乳酶小牛胃、微小根霉、米赫根毛霉、蜡状小牛胃、微小根霉、米赫根毛霉、蜡状芽孢杆菌芽孢杆菌10ppt课件目前主要商品酶制剂及其来目前主要商品酶制剂及其来源源纤维素酶纤维素酶木霉(主要是里氏木霉)、绳状木霉木霉(主要是里氏木霉)、绳状木霉右旋糖苷酶右旋糖苷酶淡紫青霉、绳状青霉、毛壳霉淡紫青霉、绳状青霉、毛壳霉-半乳糖苷酶半乳糖苷酶葡萄
8、色被孢霉、黑曲霉、米曲霉、假丝葡萄色被孢霉、黑曲霉、米曲霉、假丝酵母、乳酸杆菌等芽孢杆菌酵母、乳酸杆菌等芽孢杆菌-葡聚糖酶葡聚糖酶黑曲霉、曲霉属、枯草杆菌、青霉黑曲霉、曲霉属、枯草杆菌、青霉糖化酶糖化酶黑曲霉、米曲霉、泡盛曲霉、根霉黑曲霉、米曲霉、泡盛曲霉、根霉葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶米苏里游动放线菌、二球状节杆菌、凝米苏里游动放线菌、二球状节杆菌、凝结芽孢杆菌、树枝状黄杆菌、橄榄色产结芽孢杆菌、树枝状黄杆菌、橄榄色产色链霉菌、白色链霉菌、鼠灰色链霉菌、色链霉菌、白色链霉菌、鼠灰色链霉菌、锈赤色链霉菌锈赤色链霉菌11ppt课件目前工业用主要酶的生产菌来源目前工业用主要酶的生产菌来源微生物微生物
9、类别类别菌菌 名名产生产生的酶的酶用途用途所用菌号分离筛所用菌号分离筛选来源选来源细细菌菌枯草杆枯草杆菌菌淀粉酶淀粉酶纺织部门脱纺织部门脱浆、酒精厂浆、酒精厂淀液化淀液化S17,厨房空气中,厨房空气中分离分离S56,马铃薯,马铃薯中分离中分离枯草杆枯草杆菌菌蛋白酶蛋白酶生丝脱胶生丝脱胶S114大肠杆大肠杆菌菌L-天门天门冬酰胺冬酰胺酶酶治疗白血病治疗白血病AS1.35712ppt课件目前工业用主要酶的生产菌来源目前工业用主要酶的生产菌来源微生物类微生物类别别菌菌 名名产生产生的酶的酶用途用途所用菌号分离筛所用菌号分离筛选来源选来源细细菌菌异型异型乳酸乳酸杆菌杆菌葡萄葡萄糖异糖异构酶构酶由葡萄糖
10、制果糖由葡萄糖制果糖D-80,酸泡菜中分酸泡菜中分离离短小短小芽孢芽孢杆菌杆菌碱性碱性蛋白蛋白酶酶皮革脱毛皮革脱毛209,河南省平,河南省平顶山制革晒生皮顶山制革晒生皮场地的土壤中分场地的土壤中分离离产气产气气杆气杆菌菌异淀异淀粉酶粉酶分解支链淀粉,支点的分解支链淀粉,支点的-1,6-葡萄糖苷键,产物为直链淀葡萄糖苷键,产物为直链淀粉与糊精,与粉与糊精,与-淀粉酶协同作淀粉酶协同作用,能降低用,能降低-界限糊精,显著界限糊精,显著提高提高-淀粉酶酶解程度淀粉酶酶解程度1001613ppt课件 目前工业用主要酶的生产菌来源目前工业用主要酶的生产菌来源微生物微生物类别类别菌菌 名名产生产生的酶的酶
11、用途用途所用菌号分离所用菌号分离筛选来源筛选来源细细菌菌大肠杆菌大肠杆菌青霉素酰青霉素酰化酶化酶制取新青霉素的母制取新青霉素的母核核6-氨基青霉素烷氨基青霉素烷酸(酸(6-APA)AS1.76枯草杆菌枯草杆菌蛋白酶蛋白酶皮革脱毛,胶卷回皮革脱毛,胶卷回收,酱油酿造收,酱油酿造S1.398枯草杆菌枯草杆菌蛋白酶蛋白酶酒精发酵,啤酒酿酒精发酵,啤酒酿造,葡萄糖生产,造,葡萄糖生产,洗涤剂,糊精制造,洗涤剂,糊精制造,纺织品脱胶,香料纺织品脱胶,香料加工等加工等JD32BF765814ppt课件目前工业用主要酶的生产菌来源目前工业用主要酶的生产菌来源微生物微生物类别类别菌菌 名名产生产生的酶的酶用途
12、用途所用菌号分离筛所用菌号分离筛选来源选来源霉霉菌菌点青霉点青霉葡萄糖葡萄糖氧化酶氧化酶食品加工、食品加工、试剂试剂AS3.3871,自北京自北京土壤分离得到土壤分离得到橘青霉橘青霉5-磷酸磷酸二脂酶二脂酶水解核酸生水解核酸生产四种产四种5-单单核苷,医院,核苷,医院,食品助鲜剂食品助鲜剂AS3.2788河内根河内根霉霉淀粉葡淀粉葡萄糖苷萄糖苷酶酶酿酒厂糖化酿酒厂糖化AS3.8666酒曲中酒曲中分离分离15ppt课件目前工业用主要酶的生产菌来源目前工业用主要酶的生产菌来源16ppt课件目前工业用主要酶的生产菌来源目前工业用主要酶的生产菌来源微生物微生物类别类别菌菌 名名产生产生的酶的酶用途用途
13、所用菌号分离所用菌号分离筛选来源筛选来源酵母酵母解脂假丝解脂假丝酵母酵母脂肪脂肪酶酶绢丝原料脱脂,绢丝原料脱脂,洗涤剂,医药,洗涤剂,医药,乳品增香乳品增香AS2.1203,绢纺废物中绢纺废物中得到得到放线放线菌菌转化微白转化微白色放线菌色放线菌蛋白蛋白酶酶皮革脱毛皮革脱毛16617ppt课件产酶菌种要求产酶菌种要求 必须符合如下条件:必须符合如下条件:不是致病菌、在系统发育上最好是与病原不是致病菌、在系统发育上最好是与病原体无关体无关;能够利用廉价原料,发酵周期短,产酶量能够利用廉价原料,发酵周期短,产酶量高;高;菌种不易变异退化,不易感染噬菌体;菌种不易变异退化,不易感染噬菌体;最好选用产
14、生胞外酶的菌种,有利于菌的最好选用产生胞外酶的菌种,有利于菌的分离,回收率高。此外,在食品和医药工分离,回收率高。此外,在食品和医药工业上还应考虑安全性问题。业上还应考虑安全性问题。18ppt课件 此外,此外,1977年联合国粮农组织(年联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组)和世界卫生组织(织(WHO)的食品添加剂专家联合委员会()的食品添加剂专家联合委员会(JEFA)就)就有关有关酶生产安全问题酶生产安全问题向向21届大会提出如下意见:届大会提出如下意见:凡从凡从动植物可食部分动植物可食部分组织或食品加工传统使用的微生物组织或食品加工传统使用的微生物生产的酶,可作为食品对待,生产的酶,可作为
15、食品对待,无须进行毒物学的研究无须进行毒物学的研究,而只需建立有关酶化学与微生物学的详细说明即可。而只需建立有关酶化学与微生物学的详细说明即可。凡由非致病的一般食品污染微生物所制取的酶,需作短凡由非致病的一般食品污染微生物所制取的酶,需作短期的毒性实验。期的毒性实验。是由非常见微生物制取的酶,应作广泛的毒性实验,包是由非常见微生物制取的酶,应作广泛的毒性实验,包括慢性中毒在内。括慢性中毒在内。19ppt课件新开发的酶规定如下表所示各项检查:新开发的酶规定如下表所示各项检查: 食品酶制剂毒性实验食品酶制剂毒性实验顶目顶目试验动物试验动物急性中毒急性中毒鼠、大白鼠鼠、大白鼠1、口服、口服 4周周大
16、白鼠大白鼠12个月个月狗狗2、致癌实验、致癌实验 24个月个月两种啮齿类两种啮齿类20ppt课件食品酶制剂毒性实验食品酶制剂毒性实验3、畸胚组织发生试验、畸胚组织发生试验 24个月个月两种啮齿类两种啮齿类4、生产菌病原性试验、生产菌病原性试验四种动物四种动物5、皮肤刺激性试验(肤、眼)、皮肤刺激性试验(肤、眼)兔子、人兔子、人6、抗原性、抗原性21ppt课件美国同意使用的食品用酶及生产菌种美国同意使用的食品用酶及生产菌种菌菌 种种酶酶黑曲霉(黑曲霉(A.mger)-淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、纤维素淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、纤维素酶、乳糖酶、果胶酶、过氧化氢酶、酶、乳糖酶、果胶酶、过氧化氢酶、葡萄糖
17、氧化酶、脂肪酶葡萄糖氧化酶、脂肪酶米曲霉米曲霉(A.oryzae)-淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、乳糖酶、淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、乳糖酶、果胶酶、脂肪酶果胶酶、脂肪酶米根霉米根霉(Rh.oryzae)-淀粉酶、糖化酶、果胶酶、淀粉酶、糖化酶、果胶酶、雪白根霉雪白根霉(Rh.niveus)糖化酶糖化酶紫红被包霉紫红被包霉(Morterella vinaceae)蜜二糖酶蜜二糖酶粟疫霉粟疫霉(Endothia parasitica)凝乳酶凝乳酶微小毛霉微小毛霉(M.pusillus)凝乳酶凝乳酶22ppt课件菌菌 种种酶酶米赫毛霉米赫毛霉(M.miehei)凝乳酶、脂肪酶、酯酶凝乳酶、脂肪酶、酯酶面包酵
18、母面包酵母(S.cerevisia)转化酶转化酶克氏乳酸杆菌克氏乳酸杆菌(Klnyveyomyces lactis)乳糖酶乳糖酶链霉菌链霉菌(St.rubiginosus)葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶米苏里游动放线菌米苏里游动放线菌(A.missourensis)葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶橄榄色产色链霉菌橄榄色产色链霉菌(St.olivochromogenes)葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶橄榄色链霉菌橄榄色链霉菌(St.olivaceus)葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶美国同意使用的食品用酶及生产菌种美国同意使用的食品用酶及生产菌种23ppt课件菌菌 种种酶酶树枝状黄杆菌树枝状黄杆菌(Flavobcateri
19、um arborescens)葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶枯草杆菌枯草杆菌(B.licheni formis)-淀粉酶、蛋白酶淀粉酶、蛋白酶地衣芽孢杆菌地衣芽孢杆菌(B.licheni formis)-淀粉酶淀粉酶凝结芽孢杆菌凝结芽孢杆菌(B.coagulans)葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶环状二形节杆菌环状二形节杆菌(A.globi formis)葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶蜡状芽孢杆菌蜡状芽孢杆菌(B.cereus)凝乳酶凝乳酶溶壁微球菌溶壁微球菌(M.lysodeikticus)过氧化氢酶过氧化氢酶动植物动植物菠萝蛋白酶、木瓜蛋菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶、白酶、无花果蛋白酶、胃蛋白酶、过氧
20、化氢胃蛋白酶、过氧化氢酶、溶菌酶、淀粉酶酶、溶菌酶、淀粉酶美国同意使用的食品用酶及生产菌种美国同意使用的食品用酶及生产菌种24ppt课件酶制剂的安全检查酶制剂的安全检查项目项目限量限量重金属重金属铅铅砷砷黄曲霉毒素黄曲霉毒素活数计(菌数活数计(菌数/g)大肠杆菌(个大肠杆菌(个/g)绿脓杆菌绿脓杆菌(个个/g)霉菌(个霉菌(个/g)沙门氏菌(个沙门氏菌(个/g)大肠杆菌样菌(个大肠杆菌样菌(个/g)40mg/kg10mg/kg3mg/kg不准含有不准含有5 104不准含有不准含有不准含有不准含有100不准含有不准含有3025ppt课件培养基成分培养基成分 C源源:碳素是菌体成分的主要元素,是细
21、胞贮藏物质和各碳素是菌体成分的主要元素,是细胞贮藏物质和各种代谢物的骨架,还是能量的主要来源。种代谢物的骨架,还是能量的主要来源。 酶制剂生产上使用的菌种大都是利用有机碳的异养型微生物。酶制剂生产上使用的菌种大都是利用有机碳的异养型微生物。有机碳主要来源:有机碳主要来源:z 一是农副产品中如甘薯、麸皮、玉米、米糠等淀粉质原料及一是农副产品中如甘薯、麸皮、玉米、米糠等淀粉质原料及其水解物;其水解物;z 二是野生的如土茯苓、橡子、石蒜等淀粉质资源。二是野生的如土茯苓、橡子、石蒜等淀粉质资源。z 此外,目前研究以石油产品中此外,目前研究以石油产品中12-16碳的成分等作碳源碳的成分等作碳源.如以如以
22、某些嗜石油菌生产蛋白酶、脂酶均已获得成功某些嗜石油菌生产蛋白酶、脂酶均已获得成功26ppt课件 N源: 供体内各种含氮物质,如氨基酸、蛋白质、核苷酸、核酸等的组供体内各种含氮物质,如氨基酸、蛋白质、核苷酸、核酸等的组成成分。成成分。 氮源氮源2种:种: (1)有机态氮:有机态氮:主要是各种蛋白质及其水解产物。如酪蛋白、豆饼粉、主要是各种蛋白质及其水解产物。如酪蛋白、豆饼粉、花生饼粉、菜籽饼、蛋白胨、酵母膏、牛肉膏、蛋白水解液、多肽、花生饼粉、菜籽饼、蛋白胨、酵母膏、牛肉膏、蛋白水解液、多肽、氨基酸等。氨基酸等。 (2)无机态氮:无机态氮:是各种含氮的无机化合物。如氨水、(是各种含氮的无机化合物
23、。如氨水、(NH4)SO4、NH4Cl、NH4NO3和(和(NH4)3PO4等。等。 27ppt课件 N源: 不同细胞对氮源有不同的要求,一般情况:不同细胞对氮源有不同的要求,一般情况:p 动物细胞要求氨基酸、蛋白胨等有机氮源;动物细胞要求氨基酸、蛋白胨等有机氮源;p 植物细胞主要使用铵盐、硝酸盐等无机氮源。植物细胞主要使用铵盐、硝酸盐等无机氮源。p 微生物细胞中,异养性细胞要求有机氮源,自养微生物细胞中,异养性细胞要求有机氮源,自养型可以采用无机氮源。一般微生物使用混合氮源。型可以采用无机氮源。一般微生物使用混合氮源。28ppt课件 N源: 使用无机氮源时,铵盐和硝酸盐的比例对细胞生使用无机
24、氮源时,铵盐和硝酸盐的比例对细胞生长代谢有显著影响。长代谢有显著影响。29ppt课件 C/N比:30ppt课件无机盐无机盐 主要是主要是P、S、K、Mg、Ca、Na盐等。一般采用添加盐等。一般采用添加水溶性的硫酸盐、磷酸盐、盐酸盐或硝酸盐等。水溶性的硫酸盐、磷酸盐、盐酸盐或硝酸盐等。p细胞的组成元素细胞的组成元素p酶的组成元素酶的组成元素p酶的激活剂调节酶活性酶的激活剂调节酶活性p对对pH、氧化还原电位、渗透压起调节作用、氧化还原电位、渗透压起调节作用微量元素微量元素 主要有主要有Fe、Mn、Zn、Cu、Co、Mo等。有些等。有些 微量元微量元素在水中已经足量,不必再加。素在水中已经足量,不必
25、再加。31ppt课件 生长因子:生长因子: 微生物还需一些微量的像维生素一类的物质,微生物还需一些微量的像维生素一类的物质,才能正常生长发育,这类物质统称生长因子(或生才能正常生长发育,这类物质统称生长因子(或生长素)。长素)。 其中包括其中包括某些氨基酸、维生素、嘌呤或嘧啶类某些氨基酸、维生素、嘌呤或嘧啶类等。酶制剂生产中的生长因素大都由等。酶制剂生产中的生长因素大都由天然原料天然原料中提中提供,如玉米浆中含有生长素供,如玉米浆中含有生长素32-128mg/mL。麦芽麦芽汁、豆芽汁、酵母膏等。目前广泛应用玉米浆。汁、豆芽汁、酵母膏等。目前广泛应用玉米浆。32ppt课件 产酶促进剂:产酶促进剂
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