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酶的生产工艺 PPT

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酶工程 第三章酶的发酵生产 第三节发酵工艺条件及控制

酶工程 第三章酶的发酵生产 第三节发酵工艺条件及控制

为了获得足够多的能量，以满足细胞生长和发酵产酶 的需要，培养基中的能源（一般是碳源提供）必须经有氧 解才能产生大量的ATP。为此，必须供给充足的氧气。
第三节 发酵工艺条件及控制
无机元素是通过添加无机盐来提供的，一般采用水溶 性的硫酸盐、磷酸盐或盐酸盐等。有时也使用硝酸盐，在 提供无机氮的同时，提供无机元素。
4．生长因素 生长因素是指细胞生长繁殖所必不可缺的微量有机化 合物主要包括各种氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素，以及动 植物生长激素等。各种氨基酸是蛋白质和酶的组分；嘌呤 和嘧啶是核酸和某些辅酶的组分；维生素主要起辅酶作用； 动植物生长激素则分别对动物细胞和植物细胞的生长、分 裂起调节作用。有的细胞能够自己合成各种生长因素，而 有的细胞则缺少合成一种或多种生长因素的能力，需由外 界供给，才能正常生长繁殖，这样的细胞称为营养缺陷型。
第三节 发酵工艺条件及控制
在酶的发酵生产中，通常在培养基中加进玉米浆、酵 母膏等，以提供各种必需的生长因素。有时，也加进纯化 的生长因素，以供细胞生长繁殖之需。
现举例几种酶发酵培养基： （1）枯草杆菌BF7658α—淀粉酶发酵培养基：玉米粉 8%，豆饼粉4%，磷酸氢二钠0.8%，硫酸铵0.4%，氧化钙 0.2%，氯化铵0.15%。 （2）枯草杆菌AS1.398中性蛋白酶发酵培养基：玉米 粉4%，豆饼粉3%，麸皮3.2%，米糠1%，磷酸氢二钠0.4%， 磷酸二氢钾0.03%。 （3）黑曲霉糖化发酵培养基：玉米粉10%，豆饼粉4%， 麸皮1%（PH4.4—5.0）。
第三节 发酵工艺条件及控制
不同细胞生长繁殖的最适PH有所不同。一般细胞和放 线菌的生长最适PH为中性或微碱性（PH6.5—8.0）；霉菌 和酵母的生长最适PH为偏酸性（PH4.0—6.0）；植物细胞 生长的最适PH为5—6。
酶生产的下游工艺—固液分离

酶生产的下游工艺—固液分离


机 转鼓内壁上。堆积在转鼓内壁上的固相靠螺旋推向转
鼓的锥形部分，从排渣口排出。
离心设备
工作任务（二）离心及离心设备
倾 析 式 离 心 机
离心设备
工作任务（二）离心及离心设备
倾
• 优点：具有操作连续、适应性强、应用范围广、 结构紧凑和维修方便等优点，特别适合于含固
析
形物较多的悬浮液的分离。
式
• 缺点：这种离心机的分离效果较差，因而不适
过
河水、麦芽汁、酒类和饮料等的澄清。
滤
过滤的分类
工作任务（一）过滤及过滤设备
过滤介质为滤布，当悬浮液通过滤 布时，固体颗粒被滤布所阻拦而逐渐
滤 形成滤饼(或称滤渣)。当滤饼达到一 饼 定厚度时起过滤作用，这种方法叫做 过 滤饼过滤或滤渣过滤。 滤
适合于固体含量 >0.1g／100ml的 悬浮液的过滤分离。
滤
过滤的分类
工作任务（一）过滤及过滤设备
过滤介质：硅藻土、砂、颗粒活性炭、玻璃
澄
珠、塑料颗粒等，也有用烧结陶瓷、烧结金
清 过 滤
属、粘合塑料及用金属丝绕成的管子等组成的 成型颗粒滤层。
过滤的分类
工作任务（一）过滤及过滤设备
澄
适合范围：于固体含量少于0.1g／l00ml、颗
清
粒直径在5～100μm的悬浮液的过滤分离，如
特点：
心
区带内的液相介质密度小于样品物质颗粒的密度。
适宜分离密度相近而大小不同的固相物质。
工作任务（二）离心及离心设备
离心的方法
密 度 梯 度 离 心
密度梯度离心示意图
（a）离心前 （b）离心后
工作任务（二）离心及离心设备
离心的方法
酶的生产方法.ppt

酶的生产方法.ppt


（五）生产种子的制备
生产种子：由原始保藏菌种，经过活化，扩大培养，用 于发酵罐接种的大量菌体。
1、种子制备工艺过程
养
接种至发酵罐
（1 ）菌种活化
目的：保藏的菌种在用于发酵生产之前，必须接 种于新鲜的斜面培养基上，在一定的条件下培养，以 恢复细胞的生命活动能力。
为此，在有些酶的发酵生产过程中，要在不同的发酵阶段 控制不同的温度，即在微生物生长阶段控制在生长的最适温度 范围，而在产酶阶段控制在产酶最适温度范围。
（3）温度的控制方法
一般采用热水升温，冷水降温。因此，在发酵罐中均设有 足够传热面积的热交换装置，如排管、蛇管，夹套、喷淋管等。
4、酵母
啤酒酵母：丙酮酸脱羧酶、醇脱氢酶等。
假丝酵母：脂肪酶、尿酸酶、尿囊酸酶、转化酶、醇脱氢 酶等。
工业规模应用的微生物酶和它们的某些来源
酶 α-淀粉酶
产酶微生物
枯草芽胞杆菌 地衣芽胞杆菌
米曲霉
用途
淀粉液化，织物退浆，消化 助剂，加酶洗涤剂
米曲霉，黑曲霉， 制造葡萄糖，发酵、酿酒等
葡萄糖淀粉酶
此外石油产品中12碳—16碳的碳氢化合物已成功用作微生 物培养基的碳源。
注意：在选择碳源时，应尽量选择对所需酶有诱导作用的 碳源，而不使用或少使用有分解代谢物阻遏作用的碳源。
2、氮源：提供氮元素。
来源：①有机氮：常利用农副产品的籽实榨油后的 副产品，如豆饼、花生饼、菜子饼等；
②无机氮：含氮的无机化合物，如（NH4）2SO4、 NH4NO3 、NaNO3和（NH4）3PO4等。
玉米粉 8%
豆饼粉 4%
磷酸氢二钠 0.8%
硫酸铵
0.4%
氯化钙
0.2%
氯化铵
α-淀粉酶的生产工艺-PPT课件

α-淀粉酶的生产工艺-PPT课件


6、煮沸1min
123
7、实验现象
12
3
二、PH对酶活性的影响 ：取三支洁净试管编上号分别按下表中序 号1至7的要求操作。 有砖红色沉淀 无砖红色沉淀 无砖红色沉淀
The end 谢谢 本次课程到此结束
谢谢
实验器材
• 1.菌种：枯草芽孢杆菌JD-32生产法 • 2.仪器：培养皿、试管、发酵罐、灭
菌锅、振荡培养箱、高速冷冻离心机
工艺流程
保藏菌种 斜面活化 摇瓶种子 厚层通风
培养
发酵
种子罐扩 大培养
沉淀
粗制品
烘干
收集滤液
过滤 抽提
麸曲
离心 洗涤沉淀
风干
粉碎
精制品
实验步骤
1.培养基 的制备 与灭菌
发酵培养基：蛋白胨5g，酵母膏2.5g，葡萄糖0.5g,可溶性淀粉2 . 5g，KH2PO4 1g，MgSO4.7H2O 0.25g，CaCl2.2H2O 0.1g， H2O 500mL，pH7.0。分装于100mL锥形瓶中，每瓶50mL， 121℃灭菌20min。
2.接种与 产酶培
养
3.提取
将菌种接种于培养基斜面，35℃培养三天，然后转接到摇瓶种子培养基 ，摇瓶培养一定时间，当菌体进入对数生长期时，以0. 5%接种量接入固体培 养基（麸皮、米糠、豆饼粉、火碱、水；ph=7左右，常压汽蒸一小时，冷却到 38～40℃）在厚层通风制曲箱内，通风保持37～42℃，培养48小时出曲风干 。
6. 固体发酵的培养时间较长，其产量及产能常低 于液体发酵。
7. 萃取的产物常因黏度高不易大量浓缩。 而对于 发酵罐深层培养具有生产周期短、产量高、效益 大等优点故选用层发酵法生产α-淀粉酶。
探究影响淀粉酶活性条件
《酶制剂生产工艺流》PPT课件

《酶制剂生产工艺流》PPT课件


白酶。能分解蛋白质中由芳香族氨基酸或酸性氨基
酸所形成的肽键，故能催化酪蛋白、球蛋白、组蛋
白，动物的角、指甲和羽毛中的角蛋白，以及催化
植物蛋白等的水解。但是，不能作用于精蛋白、鬃
毛中的角蛋白和海绵中的蛋白质。除水解天然蛋白
质外，还能水解某些多肽和二肽。其最适pH值为
1.5～2.0。在医药上用作消化剂等。
医学PPT
10
乳酸脱氢酶是一种糖酵解酶。乳酸脱氢酶存在于机体 所有组织细胞的胞质内，其中以肾脏含量较高。乳酸 脱氢酶是能催化乳酸脱氢生成丙酮酸的酶，几乎存在 于所有组织中。同功酶有五种形式，即LDH－1 （H4）、LDH-2（H3M）、LDH－3（H2M2）、 LDH-4（HM3）及LDH-5（M4），可用电泳方法将其 分离。LDH同功酶的分布有明显的组织特异性，所以 可以根据其组织特异性来协用诊断疾病。正常人血清 中LDH2，〉LDH1。如有心肌酶释放入血则LDH1〉 LDH2，利用此指标可以观察诊断心肌疾病。
医学PPT
4
胃蛋白酶生产工艺流程
医学PPT
5
α淀粉酶
中文名称：α淀粉酶 英文名称：α-amylase 定 义：编号：EC 3.2.1.1。淀粉酶的一种，为内 切淀粉酶，催化随机水解α-1，4-糖苷键，产 生麦芽糖、麦芽三糖和α糊精。 应用学科：生 物化学与分子生物学（一级学科）；酶（二级 学科）
目前，世界上仅有诺维信、丹尼斯克等少数几家大型酶制剂公司拥有真菌α— 淀粉酶生产技术与产品，而国内真菌α—淀粉酶的生产还是空白。近年来，浙 江、江苏等地的几家高校相继开展了真菌α—淀粉酶的研究工作，但仍处于实 验室阶段。国内报道的真菌α—淀粉酶的发酵单位仅为200～600u／g，而世 界上处于领先地位的几家酶制剂公司真菌α—淀粉酶的发酵单位已达到 1500～2000 u／g。
酶的生产

酶的生产

酶的生产
酶的生物合成受基因和代谢物的双重控制
• 基因决定形成的酶分子的化学结构
• 酶的合成受代谢物的控制和调节：诱导作 用、反馈阻遏
操纵子学说
• 结构基因：转录遗传信息合成相应的RNA，进 而再转译合成特定的酶
• 操纵基因：能够控制结构基因的作用 • 调节基因：能够产生一种胞质阻遏物与阻遏物
结合，由于变构效应，与操纵基因的亲和力变 大，使有关的结构基因不能合成信使RAN，遏 制酶的合成
培养基
• 碳源 • 氮源 • 碳氮比 • 无机盐 • 生长因子 • 产酶促进剂
碳源
• 许多酶类生产以玉米粉、甘薯粉、淀粉 等为碳源，价格便宜，而且对产酶有诱 导作用
• 有些碳源对酶的合成有分解代谢产物阻 遏作用，要注意控制其浓度
氮源
• 氮源对微生物产酶有诱导和抑制作用
• 多数情况下将有机氮源和无机氮源配合 使用，在高浓度的有机氮源外添加1-3% 的无机氮源
-
体积
0.2
0.13
12 m3
补料 5.5 22.3 0.8 0.4 0.2
0.4 4 m3
• 不同阶段通风比为： • 种子罐 0-10小时，1: 1.3； 10-14小时
1:1.45 • 发酵罐 0-12小时，1: 0.74；12小时以后
1:1.46-1.1
中间补料:12小时后，每隔1小时补料一次直至 多40小时左右。
DO
• 一般，通气量少对霉菌的孢子萌发和菌 丝生长有利，对酶生产不利；通气量大 则相反
• 但也有相反的情况，如黑曲霉的-淀粉 酶的生产，酶生产时菌的需氧量为生长 旺盛时的36-40%
微生物生长期与产酶的关系
产酶的高峰期依菌种不同而不同 • 对数生长期中期 • 对数生长期末期 • 静止期 • 菌体衰亡期
天冬酰胺酶的生产工艺ppt课件

天冬酰胺酶的生产工艺ppt课件

一、3 发总酵述罐培养
取玉米浆培养基，离心分离发酵液，得菌体加2 量丙酮搅拌，压滤，滤饼过筛，自然风干成菌体 干粉。 4 提取、沉淀、热处理
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（一）天冬酰胺酶的化学组成和性质
天冬酰胺酶是酰胺基水解酶，是大肠杆菌菌体中 提取分离的酶类药物，用于治疗白血病。
天冬酰胺酶呈白色粉末状，微有湿性，溶于水， 不溶于丙酮、三氯甲烷、乙醚和甲醇，最适PH8.5， 最适温度37℃。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接杆菌
→[菌种培养]
→ [种子培养]
肉汤菌种
种子
肉汤培养基37℃ 24h
玉米浆培养基37℃ 4-8h
→ → [发酵]
5 精制、冻干 取上述酶液，调PH至7.0，室温搅拌1h，离心除去
沉淀，取上清液加入聚乙二醇，放置4~5天，离 心收集沉淀。用蒸馏水溶解，加4倍量丙酮，沉淀 ，过滤，分装，冷冻干燥制得成品。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
工艺过程及要点
1 菌种培养 采用大肠杆菌A.S.1.357, 普通牛肉膏培养基。 2 种子培养 培养基用玉米浆30kg，加水至300kg，接种量1%-1。 5%，37℃，通气搅拌培养4-8h.
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蛋白酶的生产工艺流程
1. 生产菌 2. 发酵工艺 3. 提取工艺 4. 酶的质量测定
1.生产菌
蛋白酶分布广，但由于动植物资源有 限，工业上生产蛋白酶制剂主要利用 细菌和霉。 酸性蛋白酶(最适pH2-5) 产生菌主要是黑曲霉、米曲霉、根霉 等;中性蛋白酶(最适pH7-8)产生菌主 要是枯草芽孢杆菌、米曲霉、栖土曲 霉、灰色链霉菌等;碱性蛋白酶(最适 pH9-11)主要产生菌为枯草芽孢杆菌、 蜡状芽孢杆菌等。
3)干燥 滤饼一般先经烘房干燥，再用气 流干燥而得成品。
精制工艺
生产食品级产品需要进行提取和精制处 理。提取的精制设备是板框压滤机和超 滤器。使用板框压滤机除去发酵液中的 菌体和杂质，得到较纯的酶液滤饼，含 水量要求小于45 %含酶小于100U。将 得到的酶液再进行防腐和调配处理便成 为产品。
大家学习辛苦了，还是要坚持
（一）发酵工艺
1.菌种选择 我国用发酵法生产淀粉酶的常用菌种
为枯草芽孢杆菌，如BF-7658菌株。
2.培养基 枯草芽孢杆菌BF-7658的诱变菌株Ning作
为试验菌株，在10L发酵罐中，采用的培养基组成为: 玉米粉7%，豆饼粉5%，磷酸氢二钠0.5%，硫酸铵 0.4%，氯化钠0.15%。培养条件为:温度(37士1)·C， 罐压0.05MPa，转速360r/min，风量1 : (l-1.2)， 培养时间28h ，获得酶活力为397.2U/mL的α-淀粉 酶。
3.发酵过程 种子培养和发酵培养
（二） α-淀粉酶的提取工艺
1.生产工艺流程 2.提取工艺 3.精制工艺
提取工艺
1）热处理 工业上发酵结束后，在搅拌下
加人无水CaClO. 8% (W /V)，升温至50-
55°C，保温0.5h，冷至35-38°C ，并调 pH6. 7-6. 8，加(NH4 )2S04或Na2S04盐 析，静置数小时，即可压滤收集酶饼。 2)盐析 热处理后可以直接加中性盐盐析， 也可以将发酵液经压滤除去菌体和培养基 残渣后再盐析。
4.酶的质量测定
酶性质的测定:将一定量冷冻干燥 后的酶粉溶于pH 3.0乳酸缓冲溶液 中，制成酶溶液，测定酶的最适温 度和pH，通过Sephadex-G75凝胶过 滤层析及SDS-PAGE蛋白质电泳 分 析，此蛋白酶的分子质量范围为 55-60kDa。
四、纤维素酶
1、纤维素酶种类繁多，来源很广，不同来源的 纤维素酶其结构和功能相差很大，广泛存在于生 物体中，但人和大部分动物体内没有，而反刍动 物体内有纤维素酶。用于生产纤维素酶的菌有木 酶属、曲霉属和青霉属等。产生纤维素酶的菌种 容易退化，导致产酶能力降低。 2、纤维素酶应用广泛，在进行酒精发酵时，纤 维素酶的添加可以增加原料的利用率，并可提升 酒质。由于纤维素酶难以提纯，实际应用时还含 有半纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶等。 3、自然界中的很多真菌都能分泌纤维素酶，由 许多具有高协同作用的酶组成。习惯上将纤维素 酶分成三类:内切葡聚糖酶(Cx)、外切葡聚糖酶 (Cl)和伊葡萄糖昔酶(βG)。
2.发酵工艺
（1）培养基 米曲霉的培养基:豆饼粉7. 5%，
(NH4)2S04 0.8%，水40%，KH2P04 0.25%，麸皮51. 45%。黑曲霉的培养基(g/L) :新鲜麸皮8.25，米糠 4.5，豆饼粉1. 5， (NH4)2S04 O. 3，K2HP04 O. 06，CaCl2 0.075，水8. 6mL， pH5.5。
（一）生产菌
1.基础菌种 产纤维素酶的微生物主要是霉菌，
有木霉属、曲霉属和青霉属，此外，反刍动物瘤
胃菌、嗜纤维菌、产黄纤维单胞菌、蒙古细菌、 梭状芽抱杆菌等也能产生纤维素酶。
2.选育菌种 菌种选育是纤维素酶生产的重要基 础性工作，国内外许多专家进行了大量研究。以 绿色木霉木10、绿色木霉5n-91014、康氏木霉 NT-IS、黑曲霉XX-ISA为出发菌株，采用了紫 外线、亚硝基胍等理化因素诱变，获得了高产菌 株NTlS-H、NTlS-HLXT-lSH、XT-lSHl。 其 中木霉NT-ISH固体培养活力经轻工部食品质量 监督检测中心南京站检测表明，滤纸活力为 3670U/g，Cl活力24460U/g， Cx活力 1800U/g，已达到国际先进水平。
继续保持 安静二、脂肪酶源自• 三酰基甘油基水解酶，可水解三酰甘油 酯为甘油和脂肪酸
• 广泛存在于动植物和微生物内 • 微生物脂肪酶的种类很多，广泛存在于
细菌，酵母和霉菌
三、蛋白酶
蛋白酶是指催化蛋白质肽键断裂的一 类酶，将蛋白质降解为蛋白胨、多肽 及游离氨基酸，广泛存在于动植物以 及微生物细胞内，按其作用形式可分 为肽链内切酶、肽链外切酶。 在蛋白 酶的生产应用中按其作用条件分为酸 性蛋白酶(如凝乳酶)和中性蛋白酶。工 业最大用途洗涤剂，为碱性蛋白酶。
NaAl02 ，室温 搅拌10min，然后倒人100mL量筒中观察沉降情况，并 记录清液出现时间为分层时间，每隔 5min测定清液高度，至120min 为止。 (2)离心 将发酵液装人离心管中，在4℃条件下8000r/min离心。 (3)脱色 选择中颗粒活性炭进行发酵液脱色，用量为1%。 (4)纸板过滤 过滤纸板由孔径30-50µm的棉花纤维、石棉和硅藻土组成， 纸板过撞机的压力为0.3MPa。 (5)膜浓缩 由于蛋白酶的分子质量为28kDa，因此选用聚丙烯膜的MMCO(截 留分子质量)为20kPa，操作压力为0.05MPa，温度控制在lO℃左右。
（2）工艺流程 （3）发酵条件 装料量30g/250mL三角瓶，采用变
温培养， 32℃堆积培养48h，进行翻 料，将温度调 至28℃继续培养至120h。
3.提取工艺
取发酵原料，以缓冲溶液浸提后，离心获得粗酶粉。 浓缩酶制备工艺流程为:发酵液→絮凝→离心→活性炭脱色→纸板过滤→
超滤浓缩。 （1)絮凝 取刚下罐的发酵液100mL，加人质量分数为0.1%的絮凝剂
酶的生产工艺
酶类生产工艺
一．产酶细胞应具备的条件： 二．酶的产量高 三．容易培养和管理 四．产酶性能稳定 五．利于酶产品的分离纯化 六．安全可靠
第一节 工业用酶
一．淀粉酶 二．脂肪酶 三．蛋白酶 四．纤维素酶
一、淀粉酶
淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶类的总 称，广泛应用于饴糖生产、各种发酵 生产的糖化工序、纺织工业的退浆工 序、医药和造纸等方面。根据其作用 方式的不同可分为：α-淀粉酶、β淀粉酶、异淀粉酶和葡萄糖淀粉酶。 其中以α-淀粉酶最常用。