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1、第二章 酶的发酵(f jio)生产第一页，共50 页。第一节 酶生物合成的基本理论(lln)第二节 酶发酵生产常用的微生物第三节 发酵工艺条件及控制第四节 酶发酵动力学第五节 动植物细胞培养生产酶第二页，共50 页。第一节 酶生物合成(hchng)的基本理论一、RNA的生物合成转录二、蛋白质的生物合成翻译(fny)三、酶生物合成的调节第三页，共50 页。一、RNA的生物合成(hchng)转录 转录是以DNA为模板，以核苷三磷酸为底物，在RNA聚合酶（转录酶）的作用下，生成RNA的过程(guchng)。转录速度表达式?第四页，共50 页。二、蛋白质的生物合成(hchng)翻译翻译：以mRNA为模
2、板，以氨基酸为底物，在核糖体上通过各种tRNA，酶和辅助因子的作用，合成多肽的过程。四个阶段1、氨基酸活化生成氨酰tRNA2、肽链合成的起始3、肽链的延伸4、肽链合成的终止思考(sko):密码子偏爱性与翻译速率?第五页，共50 页。第二节 酶发酵生产(shngchn)常用的微生物（酶的生产(shngchn)菌种）一、产酶菌种的要求(yoqi)二、常用的产酶微生物三、利用微生物产酶的优点四、高纯菌种的获取第六页，共50 页。一、产酶菌种的要求(yoqi)1、发酵周期短，产量高；2、容易培养(piyng)和管理；3、产酶稳定性好，不易变异退化，不易被感染；4、有利于酶的分离和纯化；5、安全性可靠，
3、非致病菌。第七页，共50 页。二、常用(chn yn)的产酶微生物1、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)2、大肠杆菌(Escherichia coli)3、黑曲霉(qmi)(Aspergillus niger)4、米曲霉(qmi)(Aspergillus oryzae)5、青霉(Penicillium)6、木霉(Trichoderma)7、根霉(Rhizopus)8、毛霉(Mucor)9、链霉菌(Streptomyces)10、啤酒酵母(Saccharomyces Cerevisiae)11、假丝酵母(Candida)第八页，共50 页。微生物发酵法微生物酶微生物种类繁多，制备
4、微生物种类繁多，制备(zhbi)(zhbi)出出的酶种类齐全，几乎所有的的酶种类齐全，几乎所有的酶都能从微生物中得到酶都能从微生物中得到微生物繁殖快、生产周期微生物繁殖快、生产周期短、培养简便，并可以通过短、培养简便，并可以通过控制培养条件控制培养条件(tiojin)(tiojin)来提高酶的产量来提高酶的产量微生物具有较强的适应性和微生物具有较强的适应性和应变能力，可以通过应变能力，可以通过(tnggu)(tnggu)适应、诱适应、诱导、诱变以及基因工程等方法导、诱变以及基因工程等方法培育出新的产酶高的菌株培育出新的产酶高的菌株优点商品酶的主要生产方法第九页，共50 页。微生物发酵法高产(o
5、 chn)优良菌株培养(piyng)和繁殖代谢(dixi)和积累分离和纯化酶制剂酶的发酵技术第十页，共50 页。微生物发酵法产酶微生物菌种保藏(bocng)机构自然界研究或生产(shngchn)机构温泉(wnqun)森林深海火山土壤产酶微生物的来源第十一页，共50 页。国外菌种保藏(bocng)机构 ATCC(American Type Culture Collection）美国典型(dinxng)菌种保藏中心 NRRL(Agricultural Research Service Culture Collection)美国农业研究菌种保藏中心 DSMZ(Deutsche Sammlung vo
6、n Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH)德国微生物菌种保藏中心 NBRC(NITE Biological Resource Center)日本技术评价研究所生物资源中心第十二页，共50 页。ATCC ATCC(American Type Culture Collection）美国典型菌种保藏中心ATCC 主要(zhyo)从事农业、遗传学、应用微生物、免疫学、细胞生物学、工业微生物学、菌种保藏方法、医学微生物学、分子生物学、植物病理学、普通微生物学、分类学、食品科学等的研究。该中心保藏有藻类111 株，细菌和放线菌16865 株，细胞和杂合细胞4300 株
7、，丝状真菌和酵母46000 株，植物组织79 株，种子600 株，原生动物1800 株，动物病毒、衣原体和病原体2189 株，植物病毒1563 种。第十三页，共50 页。NRRL Agricultural Research Service(ARS)Culture Collection原为Northern Regional Research Laboratory NRRL是由美国农业部农业研究中心支持的政府性质的菌种保藏中心。主要从事农业、应用微生物、基因工程、工业微生物、菌种保藏方法(fngf)、环境保护、分子生物学、食品安全、普通微生物、分类学的研究。该中心保藏有细菌10500株，真菌450
8、00株，酵母14500株，放线菌9500株。第十四页，共50 页。DSMZ DSMZ(Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH)德国微生物菌种保藏中心DSMZ 成立于1969 年，是德国的国家菌种保藏中心。该中心一直致力于细菌、真菌(zhnjn)、质粒、抗菌素、人体和动物细胞、植物病毒等的分类、鉴定和保藏工作。该中心是欧洲规模最大的生物资源中心，保藏有细菌9400 株，真菌(zhnjn)2400 株，酵母500 株，质粒300 株，动物细胞500 株，植物细胞500 株，植物病毒600 株，细菌病毒90 株等。第十五
9、页，共50 页。NBRC NBRC(NITE Biological Resource Center)日本技术评价研究所生物资源中心NBRC 是由日本经济部、商业部、工业部支持的半政府性质菌种保藏中心。原为IFO(Institute for Fermentation,Osaka,大阪发酵研究所)。主要从事农业、应用微生物、菌种保藏方法、环境保护、工业微生物、普通微生物、分子生物学等的研究。该中心保藏有细菌1446 株，真菌568 株，酵母164 株。这些(zhxi)菌种主要来自本国的其它菌种保藏中心。第十六页，共50 页。国内菌种保藏(bocng)机构 ACCC 中国农业微生物菌种保藏管理中心
10、CGMCC 普通微生物菌种保藏管理中心 AS 中国科学院微生物研究所 CICC 工业(gngy)微生物菌种保藏管理中心 IFFI 轻工业(gngy)部食品发酵工业(gngy)科学研究所第十七页，共50 页。微生物发酵法微生物的筛选(shixun)粗筛菌种分离(fnl)含菌样品(yngpn)采集产酶性能微生物优良微生物诱变基因工程其它方法第十八页，共50 页。微生物发酵法酶的生产过程(guchng)培养基发酵(f jio)方法发酵(f jio)控制通气供氧分离纯化精制第十九页，共50 页。微生物发酵法酶的发酵(f jio)生产方式固体(gt)发酵 液体(yt)深层发酵第二十页，共50 页。固体(
11、gt)发酵表面(biomin)培养或曲式培养以麸皮、米糠(mkng)等为基本原料，加入适量的无机盐和水作为培养基进行产酶微生物菌种培养的一种培养技术浅盘培养转鼓培养多用通风式厚层培养固体发酵技术原理微生物发酵法第二十一页，共50 页。微生物发酵法固体(gt)发酵法设备简单，便于推广，特别(tbi)适合于霉菌的培养和产酶发酵条件不易控制、物料利用不完全、劳动强度(lodng qind)大、容易染菌等优点缺点不适于胞内酶的生产第二十二页，共50 页。液体(yt)深层发酵浸没(jn mi)式发酵利用液体培养基，在发酵罐内进行的一种搅拌(jiobn)通气培养方式液体发酵技术原理酶制剂生产的主要培养方式
12、原料的利用率和酶的产量都较高，培养条件容易控制微生物发酵法第二十三页，共50 页。常用(chn yn)的酶制剂-1第二十四页，共50 页。常用(chn yn)的酶制剂-2第二十五页，共50 页。酶的生物(shngw)合成酶的生物合成受基因和代谢物的双重(shungchng)控制基因决定形成酶分子的化学结构代谢物（酶反应的底物、产物或类似物）控制和调节酶的合成诱变或基因工程来培育优良品种工艺调控第二十六页，共50 页。生产工艺-工艺流程(n y li chn)-胞外第二十七页，共50 页。生产工艺-工艺流程(n y li chn)-胞内第二十八页，共50 页。生产工艺 培养基生长因子 酶生产时需要(xyo)供给微生物生长所需的氨基酸、维生素、嘌呤碱和嘧啶碱等生长因子。一般通过加入玉米浆、酵母膏、麸皮、米糠，以及豆饼等来提供。例如：添加含有生长因子的大豆酒精提取物，可使米曲酶的蛋白酶产量提高倍。产酶促进剂 少量加入之后能显著增加酶产量的物质。一般都是酶的诱导物或表面活性剂。例如纤维素能诱导纤维素酶，吐温80可提高多种酶的产量。表面活性剂提高酶产量的作用机制目前还未完全了解，使用时必须考虑其对微生物是否有毒性。生产(shngchn)上提高胞外酶的活力，一般都采用非离子表面活性剂。碳源、氮源、无机盐第二十九页，共50 页。