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1、我的课件第五章酶工程原理及其在食品工业中的应用第1页，此课件共93页哦第一节第一节 酶工程原理概述酶工程原理概述 （一）酶工程的定义（一）酶工程的定义（一）酶工程的定义（一）酶工程的定义 利用利用利用利用酶酶的特异催化功能，或的特异催化功能，或的特异催化功能，或的特异催化功能，或对酶结对酶结构构构构进进行修行修行修行修饰饰改造，并借助于改造，并借助于改造，并借助于改造，并借助于生物反生物反生物反生物反应应器和工器和工器和工器和工艺优艺优化化化化过过程，有效地程，有效地程，有效地程，有效地发挥酶发挥酶的催化特性来生的催化特性来生的催化特性来生的催化特性来生产产人人人人类类所需所需所需所需产产品的
2、技品的技品的技品的技术术。它包括。它包括。它包括。它包括酶酶、细细胞固定化技胞固定化技胞固定化技胞固定化技术术、酶酶化学修化学修化学修化学修饰饰技技技技术术和和和和酶酶反反反反应应器器器器设计设计等。等。等。等。一、酶工程概述一、酶工程概述 第2页，此课件共93页哦第3页，此课件共93页哦酶工程技术的应用范围大致有：（酶工程技术的应用范围大致有：（1）对生物宝库中存在）对生物宝库中存在天然酶的开发和生产；（天然酶的开发和生产；（2）自然酶的分离纯化及鉴定技）自然酶的分离纯化及鉴定技术；（术；（3）酶的固定化技术（固定化酶和固定化细胞技术）；）酶的固定化技术（固定化酶和固定化细胞技术）；（4）酶
3、反应器的研制和应用；（）酶反应器的研制和应用；（5）与其它生物技术领域）与其它生物技术领域的交叉和渗透。的交叉和渗透。其中固定化酶技术是酶工程的核心。其中固定化酶技术是酶工程的核心。第4页，此课件共93页哦 食食食食品品品品酶酶酶酶工工工工程程程程是是是是将将将将酶酶酶酶的的的的理理理理论论论论与与与与技技技技术术术术应应应应用用用用在在在在食食食食品品品品领领领领域域域域，将将将将酶酶酶酶学学学学基基基基本本本本原原原原理理理理与食品工程相结合，为新型食品和食品原料的开发提供技术支持。与食品工程相结合，为新型食品和食品原料的开发提供技术支持。与食品工程相结合，为新型食品和食品原料的开发提供技
4、术支持。与食品工程相结合，为新型食品和食品原料的开发提供技术支持。第5页，此课件共93页哦加酶洗衣粉中加入一些酶可大大加强其去污能力。加酶洗衣粉中加入一些酶可大大加强其去污能力。用葡萄糖生产果糖行业来说，将葡萄糖异构酶固定起来，不仅能使其用葡萄糖生产果糖行业来说，将葡萄糖异构酶固定起来，不仅能使其在常温、常压下行使专一的催化功能，而且由于酶密度提高，使催化在常温、常压下行使专一的催化功能，而且由于酶密度提高，使催化效率更高、反应更易控制。效率更高、反应更易控制。菠萝蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶、胃蛋白酶等十几种可以进行食物菠萝蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶、胃蛋白酶等十几种可以进行食物转化的酶都已进入食
5、品和药物中，以解除许多有胃分泌功能障碍患转化的酶都已进入食品和药物中，以解除许多有胃分泌功能障碍患者的痛苦，此外还有抗肿瘤的者的痛苦，此外还有抗肿瘤的L-L-天冬酰胺酶、白喉毒素，用于治疗炎天冬酰胺酶、白喉毒素，用于治疗炎症的胰凝乳蛋白酶，降血压的激肽释放酶，溶解血凝块的尿激酶等。症的胰凝乳蛋白酶，降血压的激肽释放酶，溶解血凝块的尿激酶等。新新型型青青霉霉素素产产品品及及青青霉霉素素酶酶抑抑制制剂剂等等也也都都是是酶酶工工程程在在医医药药医医疗疗领领域域的成功应用实例。的成功应用实例。第6页，此课件共93页哦目目目目前前前前已已已已鉴鉴鉴鉴定定定定的的的的酶酶酶酶约约约约2500 2500 2
6、500 2500 多多多多种种种种，有有有有工工工工业业业业应应应应用用用用前前前前景景景景的的的的50 50 50 50 一一一一60 60 60 60 种种种种，大大大大规规规规模模模模生生生生产产产产应应应应用用用用的的的的仅仅仅仅16 16 16 16 种种种种，小小小小批批批批量量量量生生生生产产产产的的的的商商商商品品品品酶酶酶酶只只只只有有有有100 100 100 100 多多多多种种种种。酶酶酶酶在在在在工工工工业业业业上上上上应应应应用用用用受受受受到到到到限限限限制制制制的的的的原原原原因因因因：大大大大多多多多数数数数酶酶酶酶脱脱脱脱离离离离生生生生理理理理环环环环境境
7、境境后后后后极极极极不不不不稳稳稳稳定定定定，而而而而酶酶酶酶在在在在生生生生产产产产和和和和应应应应用用用用过过过过程程程程中中中中的的的的条条条条件件件件与与与与其其其其生生生生理理理理环环环环境境境境差差差差别别别别很很很很大大大大；分分分分离离离离纯纯纯纯化化化化酶酶酶酶的的的的技技技技术术术术繁繁繁繁琐琐琐琐、复复复复杂杂杂杂，酶酶酶酶制制制制剂剂剂剂成成成成本本本本高高高高，价价价价格格格格贵，不利于广泛应用。贵，不利于广泛应用。贵，不利于广泛应用。贵，不利于广泛应用。因因因因此此此此有有有有人人人人根根根根据据据据酶酶酶酶工工工工程程程程研研研研究究究究和和和和解解解解决决决决问
8、问问问题题题题的的的的手手手手段段段段不不不不同同同同，将将将将酶酶酶酶工工工工程程程程分分分分为为为为化化化化学学学学酶酶酶酶工工工工程程程程和和和和生生生生物物物物酶酶酶酶工工工工程程程程。第7页，此课件共93页哦 酶工程的内容酶工程的内容酶工程的内容酶工程的内容 化学酶工程化学酶工程化学酶工程化学酶工程化学酶工程亦称初级酶工程，是指自然酶、化学修饰酶、化学酶工程亦称初级酶工程，是指自然酶、化学修饰酶、化学酶工程亦称初级酶工程，是指自然酶、化学修饰酶、化学酶工程亦称初级酶工程，是指自然酶、化学修饰酶、固定化酶及化学人工酶的研究和应用。它主要是由酶学固定化酶及化学人工酶的研究和应用。它主要是
9、由酶学固定化酶及化学人工酶的研究和应用。它主要是由酶学固定化酶及化学人工酶的研究和应用。它主要是由酶学原理与化工技术相互渗透和结合而形成的一门科学技术。原理与化工技术相互渗透和结合而形成的一门科学技术。原理与化工技术相互渗透和结合而形成的一门科学技术。原理与化工技术相互渗透和结合而形成的一门科学技术。第8页，此课件共93页哦自然酶自然酶自然酶自然酶:由材料中分离出来，制成酶制剂，应用于纺织、食品、制药等行由材料中分离出来，制成酶制剂，应用于纺织、食品、制药等行由材料中分离出来，制成酶制剂，应用于纺织、食品、制药等行由材料中分离出来，制成酶制剂，应用于纺织、食品、制药等行业。业。业。业。化学修饰
10、酶化学修饰酶化学修饰酶化学修饰酶:通过酶分子的化学修饰达到改性改构的目的。常采用：通过酶分子的化学修饰达到改性改构的目的。常采用：通过酶分子的化学修饰达到改性改构的目的。常采用：通过酶分子的化学修饰达到改性改构的目的。常采用：酶分子功能基团修饰、交联反应，酶与高分子结合等方法。主要酶分子功能基团修饰、交联反应，酶与高分子结合等方法。主要酶分子功能基团修饰、交联反应，酶与高分子结合等方法。主要酶分子功能基团修饰、交联反应，酶与高分子结合等方法。主要应用于酶学研究和疾病治疗。应用于酶学研究和疾病治疗。应用于酶学研究和疾病治疗。应用于酶学研究和疾病治疗。第9页，此课件共93页哦固定化酶固定化酶固定化
11、酶固定化酶:酶分子通过吸附、交联、包埋及共价键结合等方法束缚酶分子通过吸附、交联、包埋及共价键结合等方法束缚酶分子通过吸附、交联、包埋及共价键结合等方法束缚酶分子通过吸附、交联、包埋及共价键结合等方法束缚于某种特定支持物上而发挥酶的作用。它在医药和食品工业上具于某种特定支持物上而发挥酶的作用。它在医药和食品工业上具于某种特定支持物上而发挥酶的作用。它在医药和食品工业上具于某种特定支持物上而发挥酶的作用。它在医药和食品工业上具有极大的使用价值。有极大的使用价值。有极大的使用价值。有极大的使用价值。人工合成酶人工合成酶人工合成酶人工合成酶:这是化学家模拟酶的催化功能，用化学方法合成的催化这是化学家
12、模拟酶的催化功能，用化学方法合成的催化这是化学家模拟酶的催化功能，用化学方法合成的催化这是化学家模拟酶的催化功能，用化学方法合成的催化剂，称之为人工酶。人工酶的制备有两种：半合成法和全合成法。这剂，称之为人工酶。人工酶的制备有两种：半合成法和全合成法。这剂，称之为人工酶。人工酶的制备有两种：半合成法和全合成法。这剂，称之为人工酶。人工酶的制备有两种：半合成法和全合成法。这类酶目前尚未具备使用价值。类酶目前尚未具备使用价值。类酶目前尚未具备使用价值。类酶目前尚未具备使用价值。第10页，此课件共93页哦生物酶工程生物酶工程生物酶工程生物酶工程生物酶工程是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术
13、生物酶工程是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术生物酶工程是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术生物酶工程是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术结合的产物，亦称高级酶工程。结合的产物，亦称高级酶工程。结合的产物，亦称高级酶工程。结合的产物，亦称高级酶工程。第11页，此课件共93页哦生物酶工程主要包括三个方面生物酶工程主要包括三个方面生物酶工程主要包括三个方面生物酶工程主要包括三个方面:用基因工程技术大量生产酶（用基因工程技术大量生产酶（用基因工程技术大量生产酶（用基因工程技术大量生产酶（克隆酶克隆酶克隆酶克隆酶），目前已经克隆成功的酶基），目前已经克隆成功的酶基），目前
14、已经克隆成功的酶基），目前已经克隆成功的酶基因有因有因有因有100 100 100 100 多种，其中尿激酶，纤溶酶原激活剂与凝乳酶等已获得有效多种，其中尿激酶，纤溶酶原激活剂与凝乳酶等已获得有效多种，其中尿激酶，纤溶酶原激活剂与凝乳酶等已获得有效多种，其中尿激酶，纤溶酶原激活剂与凝乳酶等已获得有效的表达，已经或正在投入生产。的表达，已经或正在投入生产。的表达，已经或正在投入生产。的表达，已经或正在投入生产。修饰酶基因产生遗传修饰酶（修饰酶基因产生遗传修饰酶（修饰酶基因产生遗传修饰酶（修饰酶基因产生遗传修饰酶（突变酶突变酶突变酶突变酶），这方面的研究很少，但），这方面的研究很少，但），这方面的
15、研究很少，但），这方面的研究很少，但己揭开了序幕。己揭开了序幕。己揭开了序幕。己揭开了序幕。设计新酶基因，创造优质酶设计新酶基因，创造优质酶设计新酶基因，创造优质酶设计新酶基因，创造优质酶，用于特殊的高价化学药品和超，用于特殊的高价化学药品和超，用于特殊的高价化学药品和超，用于特殊的高价化学药品和超自然生物制品的生产，满足人类的其他需要。自然生物制品的生产，满足人类的其他需要。自然生物制品的生产，满足人类的其他需要。自然生物制品的生产，满足人类的其他需要。第12页，此课件共93页哦酶反应器和酶传感器酶反应器和酶传感器酶反应器和酶传感器酶反应器和酶传感器酶反应器是完成酶促反应的装置。酶反应器是完
16、成酶促反应的装置。酶反应器是完成酶促反应的装置。酶反应器是完成酶促反应的装置。其研究内容包括：酶反应器其研究内容包括：酶反应器其研究内容包括：酶反应器其研究内容包括：酶反应器的类型及特性；酶反应器的设计、制造及选择等。的类型及特性；酶反应器的设计、制造及选择等。的类型及特性；酶反应器的设计、制造及选择等。的类型及特性；酶反应器的设计、制造及选择等。酶传感器又称酶电极。酶传感器又称酶电极。酶传感器又称酶电极。酶传感器又称酶电极。酶电极是由感受器（如固定化酶）和换能器酶电极是由感受器（如固定化酶）和换能器酶电极是由感受器（如固定化酶）和换能器酶电极是由感受器（如固定化酶）和换能器（如离子选择性电极
17、）所组成的一种分析装置。用于测定混合液中（如离子选择性电极）所组成的一种分析装置。用于测定混合液中（如离子选择性电极）所组成的一种分析装置。用于测定混合液中（如离子选择性电极）所组成的一种分析装置。用于测定混合液中某种物质的浓度。某种物质的浓度。某种物质的浓度。某种物质的浓度。第13页，此课件共93页哦酶工程的研究进展及其重要意义酶工程的研究进展及其重要意义酶工程的研究进展及其重要意义酶工程的研究进展及其重要意义 由于酶制剂不稳定，不能重复使用，从由于酶制剂不稳定，不能重复使用，从由于酶制剂不稳定，不能重复使用，从由于酶制剂不稳定，不能重复使用，从20 20 20 20 世纪世纪世纪世纪606
18、06060年代起，人们曾把注意力集年代起，人们曾把注意力集年代起，人们曾把注意力集年代起，人们曾把注意力集中到酶和细胞的固定化研究上。中到酶和细胞的固定化研究上。中到酶和细胞的固定化研究上。中到酶和细胞的固定化研究上。1953195319531953年年年年,Crubhofet Crubhofet Crubhofet Crubhofet 和和和和Schleith,Schleith,Schleith,Schleith,将胃蛋白将胃蛋白将胃蛋白将胃蛋白酶酶酶酶、淀粉、淀粉、淀粉、淀粉酶酶酶酶、梭肤、梭肤、梭肤、梭肤酶酶酶酶和核糖核酸和核糖核酸和核糖核酸和核糖核酸酶酶酶酶等等等等结结结结合在重氮化的
19、合在重氮化的合在重氮化的合在重氮化的树树树树脂上，脂上，脂上，脂上，实现实现实现实现了了了了酶酶酶酶的固定化。的固定化。的固定化。的固定化。1969196919691969年，日本千烟一朗首次年，日本千烟一朗首次年，日本千烟一朗首次年，日本千烟一朗首次应应应应用固定化氨基用固定化氨基用固定化氨基用固定化氨基酰酰酰酰化化化化酶酶酶酶大大大大规规规规模生模生模生模生产产产产L-L-L-L-氨基酸。氨基酸。氨基酸。氨基酸。现现现现在已有十多种固定化在已有十多种固定化在已有十多种固定化在已有十多种固定化酶酶酶酶用于工用于工用于工用于工业业业业生生生生产产产产。例如：利用固化定葡萄糖异构。例如：利用固化
20、定葡萄糖异构。例如：利用固化定葡萄糖异构。例如：利用固化定葡萄糖异构酶酶酶酶生生生生产产产产高果糖高果糖高果糖高果糖浆浆浆浆；利用固定化青霉素；利用固定化青霉素；利用固定化青霉素；利用固定化青霉素酞酞酞酞化化化化酶酶酶酶生生生生产产产产6-6-6-6-氨基青霉氨基青霉氨基青霉氨基青霉烷烷烷烷酸；利用固定化乳糖酸；利用固定化乳糖酸；利用固定化乳糖酸；利用固定化乳糖酶酶酶酶生生生生产产产产低乳糖牛低乳糖牛低乳糖牛低乳糖牛奶。奶。奶。奶。第14页，此课件共93页哦酶技术应用十分广泛：酶技术应用十分广泛：酶技术应用十分广泛：酶技术应用十分广泛：（1 1 1 1）运用酶技术生产有重要价值产品）运用酶技术
21、生产有重要价值产品）运用酶技术生产有重要价值产品）运用酶技术生产有重要价值产品 例如：利用固定化氨基酰化酶拆分例如：利用固定化氨基酰化酶拆分例如：利用固定化氨基酰化酶拆分例如：利用固定化氨基酰化酶拆分DL DL DL DL 一酞化氨基酸，自动连续地生一酞化氨基酸，自动连续地生一酞化氨基酸，自动连续地生一酞化氨基酸，自动连续地生产产产产L L L L 一氨基酸；利用固定化青霉素酰化酶合成青霉素；利用固定一氨基酸；利用固定化青霉素酰化酶合成青霉素；利用固定一氨基酸；利用固定化青霉素酰化酶合成青霉素；利用固定一氨基酸；利用固定化青霉素酰化酶合成青霉素；利用固定化木瓜蛋白酶合成高甜度低热量的甜味二肽；
22、利用化木瓜蛋白酶合成高甜度低热量的甜味二肽；利用化木瓜蛋白酶合成高甜度低热量的甜味二肽；利用化木瓜蛋白酶合成高甜度低热量的甜味二肽；利用a-a-a-a-淀粉酶、糖淀粉酶、糖淀粉酶、糖淀粉酶、糖化酶以及固定化葡萄糖异构酶从淀粉生产高果糖浆等。化酶以及固定化葡萄糖异构酶从淀粉生产高果糖浆等。化酶以及固定化葡萄糖异构酶从淀粉生产高果糖浆等。化酶以及固定化葡萄糖异构酶从淀粉生产高果糖浆等。（2 2 2 2）利用酶制剂改进生产工艺，提高产品质量和产率，降低生产成）利用酶制剂改进生产工艺，提高产品质量和产率，降低生产成）利用酶制剂改进生产工艺，提高产品质量和产率，降低生产成）利用酶制剂改进生产工艺，提高产
23、品质量和产率，降低生产成本本本本第15页，此课件共93页哦第16页，此课件共93页哦（3 3 3 3）酶技术在医疗卫生和环保方面，亦发挥着极其重）酶技术在医疗卫生和环保方面，亦发挥着极其重）酶技术在医疗卫生和环保方面，亦发挥着极其重）酶技术在医疗卫生和环保方面，亦发挥着极其重要的作用要的作用要的作用要的作用 在治疗疾病方面，不少酶制剂可以作为治疗疾病的药用酶，有很好的疗效。例在治疗疾病方面，不少酶制剂可以作为治疗疾病的药用酶，有很好的疗效。例在治疗疾病方面，不少酶制剂可以作为治疗疾病的药用酶，有很好的疗效。例在治疗疾病方面，不少酶制剂可以作为治疗疾病的药用酶，有很好的疗效。例如：尿激酶在治疗各
24、种血栓病方面，有特效；天冬酰胺酶能治疗白血病，抗肿如：尿激酶在治疗各种血栓病方面，有特效；天冬酰胺酶能治疗白血病，抗肿如：尿激酶在治疗各种血栓病方面，有特效；天冬酰胺酶能治疗白血病，抗肿如：尿激酶在治疗各种血栓病方面，有特效；天冬酰胺酶能治疗白血病，抗肿瘤；人尿胰蛋自酶抑制剂能使急性胰腺炎患者转危为安；猪、牛凝血酶在外科瘤；人尿胰蛋自酶抑制剂能使急性胰腺炎患者转危为安；猪、牛凝血酶在外科瘤；人尿胰蛋自酶抑制剂能使急性胰腺炎患者转危为安；猪、牛凝血酶在外科瘤；人尿胰蛋自酶抑制剂能使急性胰腺炎患者转危为安；猪、牛凝血酶在外科手术过程中用于止血，效果很好。手术过程中用于止血，效果很好。手术过程中用于
25、止血，效果很好。手术过程中用于止血，效果很好。第17页，此课件共93页哦第18页，此课件共93页哦第二节第二节 食品酶的生产与改造食品酶的生产与改造2.1 2.1 酶的生产酶的生产酶的生产酶的生产从理论上讲，人们可以通过两条途径获得酶制剂，即从理论上讲，人们可以通过两条途径获得酶制剂，即从理论上讲，人们可以通过两条途径获得酶制剂，即从理论上讲，人们可以通过两条途径获得酶制剂，即:化学合成；化学合成；化学合成；化学合成；从生物体内直接提取从生物体内直接提取从生物体内直接提取从生物体内直接提取分离获得。分离获得。分离获得。分离获得。酶的生产早期，人们主要是从动植物体中提取获得酶制剂。目前仍有蛋白酶
26、、酶的生产早期，人们主要是从动植物体中提取获得酶制剂。目前仍有蛋白酶、酶的生产早期，人们主要是从动植物体中提取获得酶制剂。目前仍有蛋白酶、酶的生产早期，人们主要是从动植物体中提取获得酶制剂。目前仍有蛋白酶、淀粉酶、溶菌酶等少数几种酶，以动植物体为原料获得。淀粉酶、溶菌酶等少数几种酶，以动植物体为原料获得。淀粉酶、溶菌酶等少数几种酶，以动植物体为原料获得。淀粉酶、溶菌酶等少数几种酶，以动植物体为原料获得。目前酶的生产主要以目前酶的生产主要以目前酶的生产主要以目前酶的生产主要以微生物微生物微生物微生物为原料。为原料。为原料。为原料。近年来在合成酶的类似物和模似酶方面取得了一定进展，但它们的催化性和
27、专一性方近年来在合成酶的类似物和模似酶方面取得了一定进展，但它们的催化性和专一性方近年来在合成酶的类似物和模似酶方面取得了一定进展，但它们的催化性和专一性方近年来在合成酶的类似物和模似酶方面取得了一定进展，但它们的催化性和专一性方面都很低。所以，在较长的一段时间内，酶只有直接从生物体中提取。面都很低。所以，在较长的一段时间内，酶只有直接从生物体中提取。面都很低。所以，在较长的一段时间内，酶只有直接从生物体中提取。面都很低。所以，在较长的一段时间内，酶只有直接从生物体中提取。第19页，此课件共93页哦2 2 2 2.1 1 1 1.1 1 1 1 酶生产菌的要求酶生产菌的要求酶生产菌的要求酶生产
28、菌的要求作为酶制剂生产菌的要求：作为酶制剂生产菌的要求：作为酶制剂生产菌的要求：作为酶制剂生产菌的要求：（1 1 1 1）不能是致病菌不能是致病菌不能是致病菌不能是致病菌。特别是对于食品用酶和医药用酶尤其如此，现已经过某些国家特别是对于食品用酶和医药用酶尤其如此，现已经过某些国家特别是对于食品用酶和医药用酶尤其如此，现已经过某些国家特别是对于食品用酶和医药用酶尤其如此，现已经过某些国家和国际机构鉴定后认为可用于食品工业和医药工业的生产菌种有：和国际机构鉴定后认为可用于食品工业和医药工业的生产菌种有：和国际机构鉴定后认为可用于食品工业和医药工业的生产菌种有：和国际机构鉴定后认为可用于食品工业和医
29、药工业的生产菌种有：枯草杆菌枯草杆菌枯草杆菌枯草杆菌、黑曲霉、米曲霉、啤酒酵母和脆壁酵母等。黑曲霉、米曲霉、啤酒酵母和脆壁酵母等。黑曲霉、米曲霉、啤酒酵母和脆壁酵母等。黑曲霉、米曲霉、啤酒酵母和脆壁酵母等。（2 2 2 2）不易退化，不易感染噬菌体。）不易退化，不易感染噬菌体。）不易退化，不易感染噬菌体。）不易退化，不易感染噬菌体。（3 3 3 3）产酶量高，而且最好产生）产酶量高，而且最好产生）产酶量高，而且最好产生）产酶量高，而且最好产生胞外酶胞外酶胞外酶胞外酶。（4 4 4 4）能利用廉价的原料，发酵周期短，易培养。）能利用廉价的原料，发酵周期短，易培养。）能利用廉价的原料，发酵周期短，
30、易培养。）能利用廉价的原料，发酵周期短，易培养。第20页，此课件共93页哦2 2 2 2.1 1 1 1.2 2 2 2 发酵方法与发酵条件发酵方法与发酵条件发酵方法与发酵条件发酵方法与发酵条件用于酶生产的发酵方法有：用于酶生产的发酵方法有：用于酶生产的发酵方法有：用于酶生产的发酵方法有：（1 1 1 1）固体发酵法）固体发酵法）固体发酵法）固体发酵法 即以鼓皮、米糠等即以鼓皮、米糠等即以鼓皮、米糠等即以鼓皮、米糠等为为为为基本原料，加无机基本原料，加无机基本原料，加无机基本原料，加无机盐盐盐盐和适量水分（通常和适量水分（通常和适量水分（通常和适量水分（通常50 50 50 50 左右）左右）
31、左右）左右）进进进进行的一种微生物培养法。固体行的一种微生物培养法。固体行的一种微生物培养法。固体行的一种微生物培养法。固体发发发发酵方法，最酵方法，最酵方法，最酵方法，最简单简单简单简单的是的是的是的是浅盘法浅盘法浅盘法浅盘法，培养基一般，培养基一般，培养基一般，培养基一般不超不超不超不超过过过过5 5 5 5cm cm cm cm 厚。其次是厚。其次是厚。其次是厚。其次是转鼓法转鼓法转鼓法转鼓法，培养基在，培养基在，培养基在，培养基在转转转转鼓内翻鼓内翻鼓内翻鼓内翻动动动动。近年来多用通气式后近年来多用通气式后近年来多用通气式后近年来多用通气式后发发发发酵，培养基可达酵，培养基可达酵，培养
32、基可达酵，培养基可达20202020-30303030cmcmcmcm，一般用于霉菌，如一般用于霉菌，如一般用于霉菌，如一般用于霉菌，如用曲霉和毛霉生用曲霉和毛霉生用曲霉和毛霉生用曲霉和毛霉生产产产产淀粉淀粉淀粉淀粉酶酶酶酶和蛋白和蛋白和蛋白和蛋白酶酶酶酶，用青霉和曲霉生，用青霉和曲霉生，用青霉和曲霉生，用青霉和曲霉生产产产产果胶果胶果胶果胶酶酶酶酶，用木，用木，用木，用木霉生霉生霉生霉生产纤维产纤维产纤维产纤维素素素素酶酶酶酶仍沿用仍沿用仍沿用仍沿用这这这这种固体种固体种固体种固体发发发发酵法，酵法，酵法，酵法，设备简单设备简单设备简单设备简单，便于推广，但培，便于推广，但培，便于推广，但培
33、，便于推广，但培养基利用不完全，养基利用不完全，养基利用不完全，养基利用不完全，劳动劳动劳动劳动量大。量大。量大。量大。第21页，此课件共93页哦 利用合成的液体培养基在发酵罐内进行搅拌通气培养，是目利用合成的液体培养基在发酵罐内进行搅拌通气培养，是目利用合成的液体培养基在发酵罐内进行搅拌通气培养，是目利用合成的液体培养基在发酵罐内进行搅拌通气培养，是目前主要的方式。前主要的方式。前主要的方式。前主要的方式。间歇发酵间歇发酵间歇发酵间歇发酵 产酶量高，同时营养物质与诱导物浪费少。产酶量高，同时营养物质与诱导物浪费少。产酶量高，同时营养物质与诱导物浪费少。产酶量高，同时营养物质与诱导物浪费少。连
34、续发酵法连续发酵法连续发酵法连续发酵法 提高劳动生产率，同时还可能打破酶合成的反馈阻遏，使产提高劳动生产率，同时还可能打破酶合成的反馈阻遏，使产提高劳动生产率，同时还可能打破酶合成的反馈阻遏，使产提高劳动生产率，同时还可能打破酶合成的反馈阻遏，使产酶率提高。酶率提高。酶率提高。酶率提高。(2)(2)(2)(2)液体发酵法液体发酵法液体发酵法液体发酵法第22页，此课件共93页哦先确定菌体生长的最适条件，然后作出调整以满足酶生成的需要。先确定菌体生长的最适条件，然后作出调整以满足酶生成的需要。先确定菌体生长的最适条件，然后作出调整以满足酶生成的需要。先确定菌体生长的最适条件，然后作出调整以满足酶生
35、成的需要。首先，首先，首先，首先，培养基组成培养基组成培养基组成培养基组成对菌的生长和酶的合成具有最直接的影响。其次，对菌的生长和酶的合成具有最直接的影响。其次，对菌的生长和酶的合成具有最直接的影响。其次，对菌的生长和酶的合成具有最直接的影响。其次，通风量、培养温度通风量、培养温度通风量、培养温度通风量、培养温度等因素不仅影响菌体生长，也影响酶的合成。一般等因素不仅影响菌体生长，也影响酶的合成。一般等因素不仅影响菌体生长，也影响酶的合成。一般等因素不仅影响菌体生长，也影响酶的合成。一般来说在低于生长温度下产酶量高。培养温度还影响酶活力的稳定性。来说在低于生长温度下产酶量高。培养温度还影响酶活力
36、的稳定性。来说在低于生长温度下产酶量高。培养温度还影响酶活力的稳定性。来说在低于生长温度下产酶量高。培养温度还影响酶活力的稳定性。另外，在生产中掌握适宜酶的另外，在生产中掌握适宜酶的另外，在生产中掌握适宜酶的另外，在生产中掌握适宜酶的回收时期回收时期回收时期回收时期也很重要，对于大多数胞外酶也很重要，对于大多数胞外酶也很重要，对于大多数胞外酶也很重要，对于大多数胞外酶来说，酶合成与菌株生长大致平行，生长停止时酶产量达最大，再培来说，酶合成与菌株生长大致平行，生长停止时酶产量达最大，再培来说，酶合成与菌株生长大致平行，生长停止时酶产量达最大，再培来说，酶合成与菌株生长大致平行，生长停止时酶产量达
37、最大，再培养酶产量多要下降。养酶产量多要下降。养酶产量多要下降。养酶产量多要下降。发酵条件既要有利菌体生长繁殖，又不影响酶的形成发酵条件既要有利菌体生长繁殖，又不影响酶的形成发酵条件既要有利菌体生长繁殖，又不影响酶的形成发酵条件既要有利菌体生长繁殖，又不影响酶的形成第23页，此课件共93页哦2.1.3 2.1.3 2.1.3 2.1.3 提高酶产量的方法提高酶产量的方法提高酶产量的方法提高酶产量的方法在正常情况下，酶产量受其合成调节机制的调控，因此要提高酶在正常情况下，酶产量受其合成调节机制的调控，因此要提高酶在正常情况下，酶产量受其合成调节机制的调控，因此要提高酶在正常情况下，酶产量受其合成
38、调节机制的调控，因此要提高酶产量就必须打破这种调控机制。产量就必须打破这种调控机制。产量就必须打破这种调控机制。产量就必须打破这种调控机制。总的来说，真核细胞酶的合成调节远比原核细胞的复杂。总的来说，真核细胞酶的合成调节远比原核细胞的复杂。总的来说，真核细胞酶的合成调节远比原核细胞的复杂。总的来说，真核细胞酶的合成调节远比原核细胞的复杂。除了组织器官的调节外，在细胞水平上有复制、转录、翻译水除了组织器官的调节外，在细胞水平上有复制、转录、翻译水除了组织器官的调节外，在细胞水平上有复制、转录、翻译水除了组织器官的调节外，在细胞水平上有复制、转录、翻译水平调节；有转录、翻译后水平调节；还有染色体、
39、核等因素的平调节；有转录、翻译后水平调节；还有染色体、核等因素的平调节；有转录、翻译后水平调节；还有染色体、核等因素的平调节；有转录、翻译后水平调节；还有染色体、核等因素的调节；另外有神经递质、激素水平的昼夜周期性调节。调节；另外有神经递质、激素水平的昼夜周期性调节。调节；另外有神经递质、激素水平的昼夜周期性调节。调节；另外有神经递质、激素水平的昼夜周期性调节。第24页，此课件共93页哦 酶合成主要取决于酶合成主要取决于酶合成主要取决于酶合成主要取决于转录的速度转录的速度转录的速度转录的速度，调控环节为转录，调控环节为转录，调控环节为转录，调控环节为转录，原核细胞的调控目前接受的是原核细胞的调
40、控目前接受的是原核细胞的调控目前接受的是原核细胞的调控目前接受的是操纵子模型操纵子模型操纵子模型操纵子模型。操纵子（操纵子（操纵子（操纵子（operon operon operon operon）是由结构基因、操纵基因和启动基因等组成是由结构基因、操纵基因和启动基因等组成是由结构基因、操纵基因和启动基因等组成是由结构基因、操纵基因和启动基因等组成的染色体上控制蛋白质合成的功能单位。的染色体上控制蛋白质合成的功能单位。的染色体上控制蛋白质合成的功能单位。的染色体上控制蛋白质合成的功能单位。（1 1 1 1）酶合成的调节机制）酶合成的调节机制）酶合成的调节机制）酶合成的调节机制第25页，此课件共9
41、3页哦一些基因调控蛋白可以控制基因转录的开启和关闭，大肠杆菌的乳糖操纵子就是这一些基因调控蛋白可以控制基因转录的开启和关闭，大肠杆菌的乳糖操纵子就是这一些基因调控蛋白可以控制基因转录的开启和关闭，大肠杆菌的乳糖操纵子就是这一些基因调控蛋白可以控制基因转录的开启和关闭，大肠杆菌的乳糖操纵子就是这样一个双重控制的例子。样一个双重控制的例子。样一个双重控制的例子。样一个双重控制的例子。葡萄糖和半乳糖的水平控制着乳糖操纵子转录的起始，葡萄糖和半乳糖的水平控制着乳糖操纵子转录的起始，葡萄糖和半乳糖的水平控制着乳糖操纵子转录的起始，葡萄糖和半乳糖的水平控制着乳糖操纵子转录的起始，决定操纵子是决定操纵子是决
42、定操纵子是决定操纵子是“开开开开”还是还是还是还是“关关关关”。1.1.培养大肠杆菌时，如果不加入乳糖，一个抑制蛋白就会结合到操纵子培养大肠杆菌时，如果不加入乳糖，一个抑制蛋白就会结合到操纵子培养大肠杆菌时，如果不加入乳糖，一个抑制蛋白就会结合到操纵子培养大肠杆菌时，如果不加入乳糖，一个抑制蛋白就会结合到操纵子上，阻止上，阻止上，阻止上，阻止RNARNA聚合酶转录操纵子基因。此时操纵子就处于关闭状态。聚合酶转录操纵子基因。此时操纵子就处于关闭状态。聚合酶转录操纵子基因。此时操纵子就处于关闭状态。聚合酶转录操纵子基因。此时操纵子就处于关闭状态。2.2.当加入诱导物乳糖后，乳糖就会和抑制蛋白结合，
43、并改变抑制蛋白的构当加入诱导物乳糖后，乳糖就会和抑制蛋白结合，并改变抑制蛋白的构当加入诱导物乳糖后，乳糖就会和抑制蛋白结合，并改变抑制蛋白的构当加入诱导物乳糖后，乳糖就会和抑制蛋白结合，并改变抑制蛋白的构象使得它不能结合到操纵子上。只要没有抑制蛋白的结合，象使得它不能结合到操纵子上。只要没有抑制蛋白的结合，象使得它不能结合到操纵子上。只要没有抑制蛋白的结合，象使得它不能结合到操纵子上。只要没有抑制蛋白的结合，RNARNA聚合酶就聚合酶就聚合酶就聚合酶就可以识别启动子并转录操纵子的结构基因，得到可以识别启动子并转录操纵子的结构基因，得到可以识别启动子并转录操纵子的结构基因，得到可以识别启动子并转
44、录操纵子的结构基因，得到mRNAmRNA。此时操纵子是开启的此时操纵子是开启的此时操纵子是开启的此时操纵子是开启的。第26页，此课件共93页哦第27页，此课件共93页哦(2)(2)(2)(2)诱导与阻遏诱导与阻遏诱导与阻遏诱导与阻遏 诱导诱导诱导诱导 有些酶在通常情况下不合成或者很少合成，加入诱导物后，有些酶在通常情况下不合成或者很少合成，加入诱导物后，有些酶在通常情况下不合成或者很少合成，加入诱导物后，有些酶在通常情况下不合成或者很少合成，加入诱导物后，就能大量合成，这种现象叫诱导就能大量合成，这种现象叫诱导就能大量合成，这种现象叫诱导就能大量合成，这种现象叫诱导。诱导作用是由于阻遏蛋白。诱
45、导作用是由于阻遏蛋白。诱导作用是由于阻遏蛋白。诱导作用是由于阻遏蛋白与诱导物结合而发生别构，失去与操纵子结合的能力，所与诱导物结合而发生别构，失去与操纵子结合的能力，所与诱导物结合而发生别构，失去与操纵子结合的能力，所与诱导物结合而发生别构，失去与操纵子结合的能力，所以结构基因能转录并翻译成相应的酶，这些酶便叫诱导酶。以结构基因能转录并翻译成相应的酶，这些酶便叫诱导酶。以结构基因能转录并翻译成相应的酶，这些酶便叫诱导酶。以结构基因能转录并翻译成相应的酶，这些酶便叫诱导酶。许多参加分解代谢的酶类如淀粉酶、纤维素酶都是诱导酶。许多参加分解代谢的酶类如淀粉酶、纤维素酶都是诱导酶。许多参加分解代谢的酶
46、类如淀粉酶、纤维素酶都是诱导酶。许多参加分解代谢的酶类如淀粉酶、纤维素酶都是诱导酶。第28页，此课件共93页哦 阻遏阻遏阻遏阻遏 阻遏有两种，即尾产物阻遏和分解代谢产物阻遏。阻遏有两种，即尾产物阻遏和分解代谢产物阻遏。阻遏有两种，即尾产物阻遏和分解代谢产物阻遏。阻遏有两种，即尾产物阻遏和分解代谢产物阻遏。尾产物阻遏是指有些酶当它们的作用产物积累到一定浓度，并能满足机体需要后，它们的尾产物阻遏是指有些酶当它们的作用产物积累到一定浓度，并能满足机体需要后，它们的尾产物阻遏是指有些酶当它们的作用产物积累到一定浓度，并能满足机体需要后，它们的尾产物阻遏是指有些酶当它们的作用产物积累到一定浓度，并能满足
47、机体需要后，它们的合成就受阻。这是由于阻遏蛋白本身没有与操纵子结合的能力，在正常时不产生阻遏，但合成就受阻。这是由于阻遏蛋白本身没有与操纵子结合的能力，在正常时不产生阻遏，但合成就受阻。这是由于阻遏蛋白本身没有与操纵子结合的能力，在正常时不产生阻遏，但合成就受阻。这是由于阻遏蛋白本身没有与操纵子结合的能力，在正常时不产生阻遏，但它能以酶作用产物为效应物（辅阻遏物）并与之结合产生别构，变为能与操纵子结合而关它能以酶作用产物为效应物（辅阻遏物）并与之结合产生别构，变为能与操纵子结合而关它能以酶作用产物为效应物（辅阻遏物）并与之结合产生别构，变为能与操纵子结合而关它能以酶作用产物为效应物（辅阻遏物）
48、并与之结合产生别构，变为能与操纵子结合而关闭了结构基因。这些酶一般是参加合成代谢的酶接受这种调节，某些参与分解代谢的酶也闭了结构基因。这些酶一般是参加合成代谢的酶接受这种调节，某些参与分解代谢的酶也闭了结构基因。这些酶一般是参加合成代谢的酶接受这种调节，某些参与分解代谢的酶也闭了结构基因。这些酶一般是参加合成代谢的酶接受这种调节，某些参与分解代谢的酶也直接或间接地接受这种调控。直接或间接地接受这种调控。直接或间接地接受这种调控。直接或间接地接受这种调控。另外一种情况是当细胞在容易利用的碳源（葡萄糖）上生长时，有些酶，特别是参与另外一种情况是当细胞在容易利用的碳源（葡萄糖）上生长时，有些酶，特别
49、是参与另外一种情况是当细胞在容易利用的碳源（葡萄糖）上生长时，有些酶，特别是参与另外一种情况是当细胞在容易利用的碳源（葡萄糖）上生长时，有些酶，特别是参与分解代谢的酶类的合成受阻。这叫分解代谢产物阻遏又叫葡萄糖效应。分解代谢的酶类的合成受阻。这叫分解代谢产物阻遏又叫葡萄糖效应。分解代谢的酶类的合成受阻。这叫分解代谢产物阻遏又叫葡萄糖效应。分解代谢的酶类的合成受阻。这叫分解代谢产物阻遏又叫葡萄糖效应。第29页，此课件共93页哦酶合成的调节机制：酶合成的调节机制：酶合成的调节机制：酶合成的调节机制：1.1.酶合成的诱导：加进某种物质，使酶生物合成开始酶合成的诱导：加进某种物质，使酶生物合成开始酶合
50、成的诱导：加进某种物质，使酶生物合成开始酶合成的诱导：加进某种物质，使酶生物合成开始或加速进行；或加速进行；或加速进行；或加速进行；2.2.末端（尾）产物阻遏：由某代谢途径末端产物的产量末端（尾）产物阻遏：由某代谢途径末端产物的产量末端（尾）产物阻遏：由某代谢途径末端产物的产量末端（尾）产物阻遏：由某代谢途径末端产物的产量过量累积引起的阻遏；过量累积引起的阻遏；过量累积引起的阻遏；过量累积引起的阻遏；3.3.分解代谢物阻遏：指细胞内同时有两种分解底物（碳源或分解代谢物阻遏：指细胞内同时有两种分解底物（碳源或分解代谢物阻遏：指细胞内同时有两种分解底物（碳源或分解代谢物阻遏：指细胞内同时有两种分解