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微生物发酵生产酶制剂

 2014-07-11 09:28:46 浏览量:0

酶是由活细胞产生的以蛋白质为主要成分的生物催化剂,它是微生物次级代谢的产物。酶广泛存在于一切生物体中,虽然能从动、植物体内提取到酶,但微生物细胞及其培养物是酶的最重要来源。如今,微生物发酵已成为酶制剂的主要生产方法。特别是应用基因工程技术以后,存在于动、植物细胞中的酶都能利用微生物细胞获得。

酶作为一种生物催化剂,因其专一性强,反应条件温和,催化效率高等优点,而被广泛用于食品、发酵、纺织造纸、制革、医药、日化、饲料和三废处理等工业。使用酶制剂可以简化生产工艺,减少设备和投资,降低原料消耗,提高产品质量,节约能源使用,减轻环境污染,改善劳动条件等,因而特别受到欢迎。

目前已知有3500多种酶,150多种已得到结晶,已经商品化的酶制剂有50多种,其中最主要的有淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和果胶酶等。

(1)淀粉酶

淀粉酶是能够水解糖苷键的一类酶的总称。它可分为a-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和异淀粉酶等。能产生淀粉酶的微生物很多,如枯草芽孢杆菌、马铃薯芽孢杆菌等分泌液化型淀粉酶,根霉、黑曲霉等能产生糖化型淀粉酶。

利用细菌生产a-淀粉酶是以液体深层发酵为主。采用麸皮、玉米粉、豆饼粉、米糠和玉米浆等为原料,适当补充硫酸铵、氯化铵、磷酸铵等无机氮,添加少量镁盐、磷酸盐、钙盐等无机盐类。pH中性或微碱性,温度控制在27度,通气搅拌培养24—48h。然后再经分离(除去菌体及不溶物)、浓缩、沉淀、干燥,即可得到淀粉酶制剂的成品。

利用霉菌生产a-淀粉酶多采用固体发酵。以麸皮为主要原料,酌加米糠或豆饼的碱水浸出液以补充氮源。pH微酸性,相对湿度90%以上,32—35度下通风培养36—48h后,立即在40度下烘干或风干,即为工业生产用的粗酶。经粉碎、浸泡、分离、浓缩、沉淀和干燥等步骤可得到淀粉酶制剂的成品,其纯化方法有盐析法、有机溶剂沉淀法、等电点沉淀法和柱层析法等。

(2)蛋白酶

蛋白酶是水解蛋白质肽键的酶类的总称。以产生菌的最适pH为标准,蛋白酶通常分为酸性、中性、碱性3大类型。产酸性蛋白酶的微生物以霉菌为主,如黑曲霉、根霉、青霉等;产中性蛋白酶的主要是枯草芽孢杆菌、灰色链霉菌或曲霉等;产碱性蛋白酶的主要是枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌等。蛋白酶已广泛应用于酶法皮革脱毛、丝绸脱胶精炼、加酶洗涤剂、蛋白胨制造、毛纺原料脱脂、皮毛软化、酶法制明胶、酱油酿造、医药工业和注射用水解蛋白的制造等。

利用黑曲霉生产酸性蛋白酶的培养基的基本组成是:豆饼粉、玉米粉、鱼粉(6:1:1)混合物5%,豆饼石灰水物10%,氯化铵1%,氯化钙0.5%磷酸氢二钠0.2%,pH5.5—6.0。

生产中性蛋白酶培养基的组成与碱性蛋白酶的相似,以葡萄糖、淀粉、饴糖、玉米粉、米糠和麸皮等作为碳源,以豆饼粉、鱼粉、血粉、酵母粉、胨和玉米浆作为氮源,添加钙离子抖,镁离子、锌离子、锰离子等无机盐类。生产中性蛋白酶的培养基为微酸性,生产碱性蛋白酶的培养基为微碱性。利用霉菌、放线菌生产蛋白酶的最适温度为28—30度;而培养芽孢杆菌则以30—37度为最佳。通气培养有利于产酶。发酵结束后,要测定酶的活力,对成熟的酶液适当经过热处理,然后进行酶的提取。


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