酶制剂的生产课件.ppt
《酶制剂的生产课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《酶制剂的生产课件.ppt(80页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、酶制剂的生产第1页,此课件共80页哦主要内容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 酶的剂型与保存第2页,此课件共80页哦2.1国内外酶制剂工业生产及应用现状国内外酶制剂工业生产及应用现状第3页,此课件共80页哦2.1.1新技术在生产中的应用三种方法: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、冷冻干燥第4页,此课件共80页哦2.1.2.集中垄断,市场全球化:v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%v丹麦诺维信novozymes1
2、978年进入中国(天津);v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);第5页,此课件共80页哦2.1.3.品种、规模不断扩大v目前30多家600多个品种,应用于18个工业领域。v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。v国际以液体、颗粒为主。v国内糖化酶、-淀粉酶、蛋白酶三大类占了97%v我国有7家上市公司介入酶制剂开发生产。第6页,此课件共80页哦2.1.4.应用领域不断扩大:v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
3、、化学工业。第7页,此课件共80页哦2.2酶的发酵技术酶的发酵技术第8页,此课件共80页哦2.2 酶的发酵技术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。第9页,此课件共80页哦2.2.1 产酶微生物v菌种是发酵生产酶的重要条件。v菌种不仅与产酶种类、产量密
4、切相关,而且与发酵条件、工艺等关系密切。v已经在自然界中发现的酶有数千种,目前投入工业发酵生产的酶约有5060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10页,此课件共80页哦第二章第二章酶的发酵生产酶的发酵生产酶源v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。v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。第11页,此课件共80页哦产酶微生物的获得(1)从有关菌种保藏机构购买)从有关菌种保藏机构购买v如中国科学院微生物研究所如中国科
5、学院微生物研究所CGMCCCGMCC,日本大阪发酵研究所,日本大阪发酵研究所IFOIFOvATCC(American Type Culture Collection)ATCC(American Type Culture Collection)vDSMZ(German Collection of Microorganisms and Cell DSMZ(German Collection of Microorganisms and Cell Cultures)Cultures)vJCM(Japan Collection of Microorganisms)JCM(Japan Collection
6、 of Microorganisms)vVKM(All-Russian Collection of Microorganisms)VKM(All-Russian Collection of Microorganisms)第12页,此课件共80页哦产酶微生物的获得产酶微生物的获得vCBS(Centraalbureau voor SchimmelculturesCBS(Centraalbureau voor Schimmelcultures荷兰真菌中荷兰真菌中 心收藏所心收藏所)vUKNCC(United Kingdom National Culture Collection)UKNCC(Unit
7、ed Kingdom National Culture Collection)vNCIMB(National Collections of Industrial,food NCIMB(National Collections of Industrial,food and Marine Bacteria)and Marine Bacteria)第13页,此课件共80页哦(2)从自然界中分离筛选从自然界中分离筛选v从从与与产产生生目目的的酶酶菌菌种种可可能能相相适适应应的的生生态态环环境境中中,采采样样分分离离筛筛选选。1克克土土壤壤中中含含有有1108个个微微生生物物,自自然然界界蕴蕴藏藏着着巨
8、巨大大的的微微生生物物资资源源。同同时时重重视视微微生生物物资资源源、基基因因文文库库、基基因因表表达达载载体体等等方方面面的的建建设设,以以及及极极端端环环境境微微生生物物,不不可可分分离离微微生生物物,绝绝对对厌厌氧微生物等新的种质资源的研究开发。氧微生物等新的种质资源的研究开发。第14页,此课件共80页哦从极端环境微生物和不可培养微生物筛选新酶种v嗜热微生物(嗜热微生物(Thermophiles 60-85,超嗜热菌生长温度超嗜热菌生长温度85以以上上,105)。)。v嗜冷微生物(嗜冷微生物(Psychrophiles-100)v嗜盐微生物嗜盐微生物(Halophiles,含盐含盐32%
9、或或5.2%)v嗜酸微生物嗜酸微生物(Acidophiles,pH2.5)v嗜碱微生物嗜碱微生物(Alkalophiles,pH 11)v嗜压微生物嗜压微生物(Barophiles,1.01105KPa,4 107KPa)第15页,此课件共80页哦不可培养微生物v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。第16页,此课件共80页哦链霉菌(链霉菌(Streptomyces)v链霉菌是一种放线菌。菌落呈放射状,有分枝菌丝体,菌丝链霉菌是一种放线菌。菌落呈放射状,有分枝菌丝体,菌丝直径直径0.2-1.2m,G+。v菌丝有气生菌丝和基
10、内菌丝之分,基内菌丝不断裂,气生菌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。丝形成孢子链。v可产生葡萄糖异构酶,纤维素酶,碱性蛋白酶,中性蛋白酶,几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。丁质酶,青霉素酰化酶等。第17页,此课件共80页哦放线菌的形态 放线菌的菌落第18页,此课件共80页哦霉菌霉菌v黑曲霉(黑曲霉(Aspergillus niger)v米曲霉(米曲霉(Aspergillus oryzae)v青霉(青霉(Penicillium)v木霉(木霉(Trichoderma)v根霉(根霉(Rhizopus)v毛霉(毛霉(Muc
11、or)v红曲霉(红曲霉(Monascus)第19页,此课件共80页哦根霉的形态根霉的形态各种曲霉的菌落各种曲霉的菌落第20页,此课件共80页哦细菌v大肠杆菌(大肠杆菌(Escherichia coli)v芽孢杆菌(芽孢杆菌(Bacillus)v枯草芽孢杆菌(枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)蛋白酶)蛋白酶v地衣芽孢杆菌(地衣芽孢杆菌(Bacillus Licheniformis)高温)高温-淀粉酶淀粉酶第21页,此课件共80页哦杆菌 红弧菌杆菌杆菌红弧菌红弧菌第22页,此课件共80页哦酵母菌酵母菌v啤酒酵母(啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)可产丙酮酸
12、脱羧酶,醇脱氢)可产丙酮酸脱羧酶,醇脱氢酶等。酶等。第23页,此课件共80页哦酵母的形态酵母的形态红酵母的菌落红酵母的菌落第24页,此课件共80页哦产酶微生物的分离筛选方法产酶微生物的分离筛选方法(1)平板分离(选择性分离筛选平板)平板分离(选择性分离筛选平板)(2)摇瓶逐个检测方法摇瓶逐个检测方法培养基培养基v细菌:营养肉汤琼脂培养基(细菌:营养肉汤琼脂培养基(pH 7.0,30-37)v霉霉菌菌:可可用用察察氏氏、土土豆豆(PDA)、麦麦汁汁琼琼脂脂培培养养基基(pH5.5,2520,为为了了防防止止霉霉菌菌菌菌落落蔓蔓延延连连成成一一片片,可可加加入入0.1%去去氧氧胆胆酸钠、酸钠、0.
13、1%山梨糖等限制菌落扩散)山梨糖等限制菌落扩散)v放线菌:高氏培养基、甘油精氨酸培养基等,放线菌:高氏培养基、甘油精氨酸培养基等,pH6.87.0第25页,此课件共80页哦 酵母:用麦汁琼脂培养基(pH4.55.5)v为为了了提提高高菌菌种种分分离离效效率率,分分离离培培养养基基中中可可添添加加一一定定数数量量的的药药剂剂以以抑抑制制干扰微生物的生长。干扰微生物的生长。v如如为为了了抑抑制制霉霉菌菌的的生生长长,可可加加入入3050U/ml制制霉霉菌菌素素、克克念念霉霉素素、杀霉素等多烯类抗生素,不妨碍细菌的生长繁殖。杀霉素等多烯类抗生素,不妨碍细菌的生长繁殖。v为为了了抑抑制制细细菌菌的的生
14、生长长,可可添添加加青青霉霉素素(30U/ml)、四四环环素素、猛猛加拉红(加拉红(0.001%),不干扰霉菌的生长。),不干扰霉菌的生长。v为为了了抑抑制制酵酵母母的的生生长长,可可添添加加放放线线菌菌酮酮(50mg/ml),不不影影响响细细菌的生长。菌的生长。选择性培养基选择性培养基第26页,此课件共80页哦选择性培养基选择性培养基v用酸性或碱性培养基,可分离耐酸、耐碱微生物;用酸性或碱性培养基,可分离耐酸、耐碱微生物;v用添加了高浓度食盐培养基,可分离耐盐微生物;用添加了高浓度食盐培养基,可分离耐盐微生物;v用添加了高浓度盐或蔗糖的培养基,可分离耐高渗透压的微生物;用添加了高浓度盐或蔗糖
15、的培养基,可分离耐高渗透压的微生物;v在高温下培养,可筛选耐热、耐高温微生物,在高温下培养,可筛选耐热、耐高温微生物,v分分离离芽芽孢孢杆杆菌菌,可可先先将将样样品品于于80加加热热10-15min,可可杀杀死死不不产产芽孢微生物后,再进行分离。芽孢微生物后,再进行分离。第27页,此课件共80页哦 为为了了提提高高工工作作效效率率,可可设设计计一一些些肉肉眼眼可可检检测测的的方方法法,如如水水解透明圈、变色圈等方法,鉴别出产酶菌落。解透明圈、变色圈等方法,鉴别出产酶菌落。第28页,此课件共80页哦 酶酶培养基中的底物培养基中的底物检检测测方方法法 v-淀粉酶 0.1%0.5%可溶性淀粉 平板浇
16、注稀碘液,可在 兰色背景显示出明亮的水解圈v蛋白酶 干酪素 透明圈v果胶酶 果胶 平板浇注1%溴化十六烷基三甲 铵,未水解的果胶沉淀而形成白 色背景产生果胶酶的菌落周围出 现透明的水解圈v 乳糖酶 向长菌落的平板培养基上喷洒邻硝 基苯-D-半乳糖(ONPG),由于 乳糖酶可分解ONPG 而游离出黄色 邻硝基苯,检出产酶菌。v普鲁兰酶 0.3%普鲁兰糖 培养后浇注乙醇,产酶菌株可 产生水解圈v纤维素酶 0.5%磷酸膨化纤维 产酶菌落周围形成水解圈第29页,此课件共80页哦v免疫学检测方法 酶联免疫荧光测定技术,96孔第30页,此课件共80页哦2.2.2 酶的发酵技术v2.2.2.1 培养基培养基
17、的营养成分是微生物发酵产酶的原料,主要是碳源、氮源,其次是无机盐、生长因子和产酶促进剂等。第31页,此课件共80页哦(1)碳源碳素是构成菌体成分的主要元素,也是细胞贮藏物质和生产各种代谢产物的骨架,还是菌体生命活动的能量的主要来源。当前酶制剂生产上使用的菌种大都只利用有机碳有机碳的异养型微生物。有机碳的主要来源有:一是农副产品中如甘薯、麸皮、玉米、米糠等淀粉质原料;二是野生的如土茯苓、橡子、石蒜等淀粉质原料。此外,以石油产品中1216碳的成分来作碳源,如以某些嗜石油微生物生产蛋白酶、脂酶,均已获得成功。第32页,此课件共80页哦不同的细胞对各种碳源的利用差异很大,所以在配制培养基时应根据不同细
18、胞的不同要求而选择合适的碳源。另外,选择碳源除考虑营养要求外,还要考虑酶生物合成的诱导作用和是否存在分解代谢物阻遏作用。尽量选用具有诱导作用的碳源,尽量不用或少用有分解代谢物阻遏作用的碳源。例如,淀粉酶的发酵生产中,应该选用有诱导作用的淀粉作为碳源,而不用对该酶有分解代谢物阻遏作用的果糖作为碳源。第33页,此课件共80页哦(2)氮源氮是生物体内各种含氮物质,如氨基酸、蛋白质、核苷酸、核酸等的组成成分。酶制剂生产中的氮源主要有有机氮源和无机氮源两种,常用的有机氮源有:豆饼、花生饼、菜籽饼、鱼粉、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、多肽、氨基酸等;无机氮源有:(NH4)2SO4、NH4Cl、NH4NO3、(N
19、H4)3P04、尿素等。第34页,此课件共80页哦不同的细胞对各种氮源的要求各不相同,应根据要求进行选择和配制。一般来说,动物细胞要求有机氮,植物细胞主要要求无机氮。多数情况下将有机氮源和无机氮源配合使用才能取得较好的效果。例如黑曲霉酸性蛋白酶生产,只用铵盐或硝酸盐为氮源时,酶产量仅为有胨时的30%。只用有机氮源而不用无机氮源时产量也低,故一般除使用高浓度有机氮源外尚需添加1%3%的无机氮源。第35页,此课件共80页哦(3)碳氮比在微生物酶生产培养基中碳源与氮源的比例是随生产的酶类、生产菌株的性质和培养阶段的不同而改变的。一般蛋白酶(包括酸性、中性和碱性蛋白酶)生产采用碳氮比低的培养基比较有利
20、,例如黑曲霉3.350酸性蛋白酶生产采用由豆饼粉3.75%、玉米粉0.625%、鱼粉0.625%。NH4Cl 1%、CaCl2 0.5%、Na2HP04 0.2%、豆饼石灰水解液10%组成的培养基;第36页,此课件共80页哦淀粉酶(包括淀粉酶、糖化酶、淀粉酶等)生产的碳氮比一般比蛋白酶生产略高,例如枯草杆菌TUD127淀粉酶生产采用由豆饼粉4%、玉米粉8%、Na2HP04 0.8%、(NH4)2SO4 0.4%、CaCl2 0.2%组成的培养基。而在淀粉酶生产中糖化酶生产培养基的碳氮比是最高的。以上是蛋白酶和淀粉酶生产培养基碳氮比的一般规律,但是由于菌种很多而其性质各异。很难说都是符合上述规律
21、的。第37页,此课件共80页哦(4)无机盐微生物酶生产和其他微生物产品生产一样,培养基中需要有磷酸盐及硫、钾、钠、钙、镁等元素存在。在酶生产中常以磷酸二氢钾、磷酸氢二钾等磷酸盐作为磷源,以硫酸镁为硫源和镁源。钙离子对淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等多种酶的活性有十分重要的稳定作用,例如在无Ca2+存在时灰色链霉菌中性蛋白酶只在pH77.5很小范围内稳定,当有Ca2+存在时稳定pH范围可以扩大到57。第38页,此课件共80页哦(4)无机盐钠离子有控制细胞渗透压使酶产量增加的作用,酶生产的培养基中有时以磷酸氢二钠及硝酸钠等形式加入,例如米曲霉淀粉酶生产,添加适量的硝酸钠以促进酶生产。在天然培养基中,一般微
22、量元素不必另外加入,但也有一些例外。如玉米粉、豆粉为碳源时,添加100 ppm Co2+和Zn2+,放线菌166蛋白酶活力可增加70%80%。第39页,此课件共80页哦(5)生长因子 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(或生长素)。其中包括某些氨基酸、维生素、嘌呤或嘧啶等。酶制剂生产中所需的生长因子,大多是由天然原料提供,如玉米浆、麦芽汁、豆芽汁、酵母膏、麸皮、米糠等。玉米浆中一般含有生长素32128mg/mL。第40页,此课件共80页哦(6)产酶促进剂 产酶促进剂是指在培养基中添加某种少量物质,能显著提高酶的产率,这类物质称为产酶促进剂。产酶促进剂
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 酶制剂 生产 课件
限制150内