第11章 酶制劑生產(chǎn)

第11章酶制劑生產(chǎn)現(xiàn)代酶工藝開(kāi)始于1874年。19世紀(jì)末開(kāi)始利用麥芽糖化淀粉供酵母發(fā)酵酒精。1894年日本人高峰讓吉利用米曲霉生產(chǎn)商品酶制劑高峰淀粉酶。1949年開(kāi)始深層液體發(fā)酵進(jìn)行細(xì)菌淀粉酶的生產(chǎn)，20世紀(jì)60年代日本利用淀粉酶和糖化酶制造葡萄糖。70年代利用葡萄糖異構(gòu)酶將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖。20世紀(jì)80年代開(kāi)始固定化酶和固定化細(xì)胞的第二代酶制劑。隨著分子酶學(xué)，分子酶學(xué)工程的建立和發(fā)展，微生物酶的研究和應(yīng)用將會(huì)有更大發(fā)展。酶工程包括了酶的大規(guī)模生產(chǎn)、酶的分離提純、酶的固定化技術(shù)、酶反應(yīng)器設(shè)計(jì)和酶工業(yè)應(yīng)用等多個(gè)方面。目前，酶工程已成為生物技術(shù)五大體系（基因工程技術(shù)，細(xì)胞工程技術(shù)，酶工程技術(shù)，發(fā)酵工程技術(shù)和生化工程技術(shù)）中最活躍、發(fā)展最快、成效最大的一個(gè)體系。11.1概述1．酶制劑工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)（1）酶的品種齊全，新酶種易得；（2）生產(chǎn)周期短，酶的產(chǎn)量大；（3）菌種易誘變，代謝易調(diào)控；（4）基因易操作，優(yōu)質(zhì)種易得。2．酶制劑生產(chǎn)的一般工藝流程微生物發(fā)酵法生產(chǎn)酶制劑有固態(tài)發(fā)酵法、液態(tài)發(fā)解法和載體發(fā)酵法。11.2微生物蛋白酶的生產(chǎn)蛋白酶種類很多，按其降解多肽方式可分為內(nèi)肽酶和端肽酶兩類，后者又分為羧肽酶和氨肽酶。目前蛋白酶的分類主要以產(chǎn)生菌的最適pH作為標(biāo)準(zhǔn)，將其劃分為酸性蛋白酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶三類。早期蛋白酶主要從高等生物中提取。目前工業(yè)用蛋白酶基本都來(lái)自微生物發(fā)酵。1．酸性蛋白酶的生產(chǎn)（1）生產(chǎn)菌種：目前可用于酸性蛋白酶的生產(chǎn)菌有30余種，應(yīng)用較普遍的主要是黑色曲霉和宇佐美曲霉，它們產(chǎn)生的蛋白酶較能耐酸、耐熱。（2）發(fā)酵工藝①發(fā)酵培養(yǎng)基：應(yīng)用較多主要是麩皮、米糠、玉米粉、淀粉、豆餅粉、玉米漿、飼料魚粉等碳氮營(yíng)養(yǎng)，再加適量無(wú)機(jī)鹽配成。②接種量：適當(dāng)控制接種量，以免影響菌株產(chǎn)酶的活力；③pH：不同菌種要求不同。④溫度：酸性蛋白酶對(duì)溫度變化很敏感；⑤通風(fēng)量：產(chǎn)酸性蛋白酶要求有較大的通風(fēng)量，但通風(fēng)量對(duì)產(chǎn)酶的影響還因菌種、培養(yǎng)基種類不同而異。⑥氧載體：發(fā)酵過(guò)程中在發(fā)酵培養(yǎng)基中加入正十二烷、全氟化碳、液態(tài)烷烴等氧載體，能使培養(yǎng)基中氧傳遞速度加快，減少氣泡和剪切力，可以顯著提高菌株產(chǎn)酸性蛋白酶的產(chǎn)量。（3）提?。河谐恋斫Y(jié)晶法和離子交換柱層折法等。2．中性蛋白酶的生產(chǎn)中性蛋白酶主要用于食品加工、二肽甜味劑等領(lǐng)域。工業(yè)生產(chǎn)常用碳源有葡萄糖、玉米粉、淀粉、麩皮、米糠等，氮源主要有豆餅粉、魚粉、血粉、玉