第二章：酶的發(fā)酵生產(chǎn)2

第二章：酶的發(fā)酵生產(chǎn)2.1酶的獲取方法提取法:動植物體。生物合成法(發(fā)酵法)：微生物、動植物細(xì)胞。化學(xué)合成法：結(jié)構(gòu)較簡單，結(jié)構(gòu)清楚的酶市場采購科研用酶生產(chǎn)用酶常用的酶制劑公司丹麥的 早期為諾和諾德2000年諾和諾德公司分成隸屬諾和集團的三個獨立運營公司：諾和諾德公司、諾維信公司及諾和公司。諾維信(中國)投資有限公司諾維信（中國）生物技術(shù)有限公司

蘇州宏達制酶有限公司

(合資)微生物制劑生產(chǎn)基地和技術(shù)實驗室(沈陽經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū))諾維信研發(fā)中心(北京中關(guān)村科技園區(qū))諾維信（中國）生物技術(shù)有限公司諾維信（中國）生物技術(shù)有限公司位于天津經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，占地16萬平方米，由丹麥諾維信公司投資1.65億美元于1994年開工興建，1998年正式投產(chǎn)。是諾維信在歐美之外最大的戰(zhàn)略生產(chǎn)基地，生產(chǎn)范圍廣泛的酶制劑產(chǎn)品，包括技術(shù)級、食品級、飼料級酶制劑和最先進的洗滌劑工業(yè)用酶。產(chǎn)品不僅滿足中國日益增長的市場需求，還大量銷往日本、東南亞、韓國和澳大利亞等國家和地區(qū)。蘇州宏達制酶有限公司

蘇州宏達制酶有限公司位于蘇州太倉，占地48,000平方米，由世界酶制劑先導(dǎo)諾維信公司和蘇州市宏達集團有限公司共同投資建成。公司采用諾維信先進的生物技術(shù)和生產(chǎn)工藝制造蘇宏牌系列工業(yè)酶制劑產(chǎn)品，包括糖化酶、高溫淀粉酶、拋光酶、寬溫幅退漿酶、a-乙酰乳酸脫羧酶等。產(chǎn)品銷往全國各地，受到廣大用戶的青睞。諾維信中國研究發(fā)展中心微生物篩選---中國的真菌生物多樣性中篩選新酶，。洗滌劑工業(yè)應(yīng)用---面向中國和全球的洗滌劑市場，使用各種洗衣機對洗滌劑酶進行測試。酶制劑應(yīng)用開發(fā)---不斷為中國市場識別和開發(fā)新的酶制劑應(yīng)用，紡織工業(yè)應(yīng)用---面向全球紡織工業(yè)市場，開發(fā)新型應(yīng)用或為已有應(yīng)用開發(fā)新型產(chǎn)品，并為現(xiàn)有產(chǎn)品提供全面而專業(yè)的技術(shù)支持。Novozymes06

市場分配概況2006年重要數(shù)據(jù)

銷售

DKK68.02億

營業(yè)利潤

DKK13.40億

凈利潤

DKK9.11億

營業(yè)利潤率

19.7%

收購前自由現(xiàn)金流占銷售比重

15.6%

投資資本回報率（ROIC）

20.2%

水資源消耗（1000M3）

4,893

能源消耗（1000GJ）

3,322

工傷事故率

3.7

職業(yè)發(fā)病率

1.5

07年報08年主要產(chǎn)品Nonozymes有100多種產(chǎn)品各行業(yè)都有不僅提供酶產(chǎn)品還有一整套的技術(shù)支持。DANISCOIntheworldofingredients,fewofferthesameversatilityasDanisco'senzymes.Daniscoisthefourthlargestsupplierofenzymestothefoodandanimalfeedindustries.GenencorGenencoristhebiotechnologydivisionofDaniscoA/Sthatdevelopsinnovativeenzymesandbioproductstoimprovetheperformanceandreducetheenvironmentalimpactofthecleaning,textiles,fuelsandchemicalsindustries.

AboutGenencorDaniscoacquiredGenencorin2005toexpanditspositionasaleaderinfoodingredientsandtodiversifyintogrowingindustrialbiotechnologymarkets.Withtheacquisition,Daniscobecomesthesecondlargestsupplierofindustrialenzymesintheworld.

特點生產(chǎn)的產(chǎn)品種類多，應(yīng)用領(lǐng)域廣，生產(chǎn)技術(shù)先進。按應(yīng)用領(lǐng)域分類，同一酶有多種名稱，但劑型、酶活、使用特性有所不同。不僅提供產(chǎn)品而且提供術(shù)支持。國內(nèi)主要酶制劑公司廣東溢多利生物科技股份有限公司:亞洲最大的飼料酶制劑生產(chǎn)基地。廣東溢多利生物科技股份有限公司應(yīng)用現(xiàn)代生物工程技術(shù)和先進的植物提取工藝，致力于飼料添加劑、飼用藥品等行業(yè)研究、開發(fā)與生產(chǎn)的高科技企業(yè)。目前，已發(fā)展成為中國最大的飼料酶制劑生產(chǎn)基地。肇東國科北方酶制劑有限公司2002年8月份與深圳國科日成生物技術(shù)有限公司合資成立為股份有限公司。

年生產(chǎn)能力3萬噸，生產(chǎn)的品種有高轉(zhuǎn)化濃縮糖化酶、粉劑糖化酶、耐高溫a-淀粉酶、中溫a-淀粉酶、工業(yè)級固體蛋白酶、食品級酸性蛋白酶、纖維素酶、高效酒用復(fù)合酶、脫羧酶等十幾個品種。(肇東日成酶制劑有限公司)天津市利華酶制劑技術(shù)有限公司是中國最早生產(chǎn)酶制劑產(chǎn)品的專業(yè)廠家之一。主要有精制果膠酶、精制纖維素酶、中溫淀粉酶、酸性蛋白酶、中性蛋白酶、堿性蛋白酶、脂肪酶、高轉(zhuǎn)化率糖化酶、耐高溫α—淀粉酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、α—乙酸乳酸脫羧酶、過氧化氫酶、木瓜蛋白酶、溶菌酶、飼用果膠酶、纖維素酶、植酸酶、復(fù)合酶、葡萄糖氧化酶。特點劑型少，品種少，應(yīng)用范圍小。生產(chǎn)工藝落后企業(yè)規(guī)模小通常只提供產(chǎn)品，不提供技術(shù)支持。2.2發(fā)酵生產(chǎn)簡述發(fā)酵法為主要的產(chǎn)酶方法固體培養(yǎng)發(fā)酵液體深層發(fā)酵固定化細(xì)胞發(fā)酵固定化原生質(zhì)體發(fā)酵胞內(nèi)酶曲微生物篩選2.3常用的產(chǎn)酶微生物產(chǎn)酶細(xì)胞的條件1酶的產(chǎn)量高2容易培養(yǎng)和管理3產(chǎn)酶穩(wěn)定性好4利于酶的分離純化5安全可靠枯草芽孢桿菌大腸桿菌黑曲霉米曲霉、青霉、木霉、根霉、毛霉鏈霉菌啤酒酵母假絲酵母產(chǎn)酶微生物選用注意事項菌種:非致病性的(包括動植物致病性)不產(chǎn)生毒素或生理活性物質(zhì)(例如抗生素、激素、活性肽等）基因工程等方法選擇高產(chǎn)安全菌株2.4酶生物合成的基本理論中心法則DNA復(fù)制RNA翻譯反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)復(fù)制酶生物合成的調(diào)節(jié)

轉(zhuǎn)錄與翻譯過程都有一定的調(diào)節(jié)控制機制，在原核生物中轉(zhuǎn)錄的調(diào)控占主導(dǎo)地位。原核生物調(diào)控的操縱子學(xué)說操縱子學(xué)說小結(jié)DNA分子中存在著調(diào)節(jié)基因、啟動基因（子）、操縱基因和結(jié)構(gòu)基因。結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄成mRNA后翻譯成酶蛋白啟動子、操縱基因和結(jié)構(gòu)基因一起稱為操縱子。RNA聚合酶結(jié)合到啟動子上是酶合成的前提。調(diào)節(jié)基因編碼產(chǎn)生阻遏物。阻遏物作用：阻遏物結(jié)合到操縱基因上時阻止了RNA聚合酶的移動，從而阻止酶的合成。阻遏物與誘導(dǎo)物結(jié)合后不能再與操縱基因結(jié)合阻遏物與輔阻遏物結(jié)合后更易與操縱基因結(jié)合。酶生物合成的誘導(dǎo)作用：

加進某種物質(zhì)后，使酶合成開始或加速度進行的過程。該物質(zhì)稱誘導(dǎo)劑。例：乳糖誘導(dǎo)β-半乳糖苷酶的合成。酶生物合成的反饋阻遏作用:酶的催化作用產(chǎn)物或代謝途徑的末端產(chǎn)物使該酶的生物合成受阻的過程。分解代謝物阻遏作用：指容易利用的碳源阻遏某些酶生物合成的現(xiàn)象。又稱葡萄糖效應(yīng)。分解代謝物阻遏作用將大腸桿菌培奍在含有兩種碳源（葡萄糖和乳糖等量）的培養(yǎng)基里，其生長曲線如下。兩個對數(shù)期間存在明顯的停滯期即使有誘導(dǎo)物存在，葡萄糖不耗竭，分解乳糖的酶是不會合成的。即葡萄糖分解代謝物阻遏了β-半乳糖苷酶的合成。早期以為只有葡萄糖才有這種效應(yīng)所以稱葡萄糖效應(yīng)。分解代謝物阻遏作用的實質(zhì)－cAMP調(diào)控1CAP(分解代謝激活蛋白）又稱受體蛋白CRP與cAMP結(jié)合才能激活DNA的轉(zhuǎn)錄。2ATPcAMP+PPi腺苷酸環(huán)化酶cAMP＋H2OAMP磷酸二酯酶3葡萄糖代謝物的中間產(chǎn)物可以抑制腺苷酸環(huán)化酶的活性同時增強磷酸二酯酶的活性因此大大降低了cAMP的濃度。酶生物合成方式小結(jié)根據(jù)酶的合成對環(huán)境的反應(yīng)不同，酶的合成可分為兩種類型：組成酶和適應(yīng)酶。適應(yīng)酶可分為誘導(dǎo)酶和阻遏酶。組成酶的操縱子調(diào)節(jié)基因不產(chǎn)生阻遏蛋白，因此合成不受誘導(dǎo)物的引影響。2.5發(fā)酵工藝條件及控制培養(yǎng)基配制pH溫度溶氧1注意點碳源:盡量使用誘導(dǎo)物,避免使用分解代謝阻遏物。例:生產(chǎn)淀粉酶就使用淀粉作碳源而非葡萄糖。發(fā)酵產(chǎn)酶的最適pH:接近于該酶反應(yīng)的最pH?？僧a(chǎn)生多種酶的細(xì)胞常可通過控制pH，而改變產(chǎn)酶比例。如黑曲霉產(chǎn)α-淀粉酶又產(chǎn)糖化酶。當(dāng)pH偏向中性時前者產(chǎn)量高，當(dāng)pH偏向酸性時糖化酶產(chǎn)量高。產(chǎn)酶最適溫度:通常比細(xì)胞生長最適溫度低。生長繁殖階段應(yīng)控制在最適生長溫度，產(chǎn)酶時則控制在最佳產(chǎn)酶溫度。如醬油曲霉生產(chǎn)蛋白酶28℃蛋白酶的產(chǎn)量比40℃高2-4倍。2提高酶產(chǎn)量的措施添加誘導(dǎo)物控制阻遏物濃度添加表面活性劑添加產(chǎn)酶促進劑1)添加誘導(dǎo)物

三類酶的作用底物酶的反應(yīng)產(chǎn)物**底物類似物******酶的誘導(dǎo)物酶微生物底物誘導(dǎo)物葡萄糖淀粉酶黑曲霉淀粉（異）麥芽糖淀粉酶嗜熱芽孢桿菌淀粉、麥芽糊精麥芽糊精果膠酶 果膠半乳糖醛酸纖維素酶 纖維素2-脫氧葡萄糖-β-葡萄糖苷Β-半乳糖苷酶大腸桿菌乳糖異丙基-β-D-硫半乳糖苷2)控制阻遏物的濃度阻遏作用產(chǎn)物阻遏（代謝途徑末端產(chǎn)物）分解代謝物阻遏及時分離產(chǎn)物,控制產(chǎn)物濃度：堿性磷酸酶采用營養(yǎng)缺陷型，控制代謝產(chǎn)物加量添加末端產(chǎn)物類似物不使用阻遏碳源添加cAMP添加咖啡堿，茶堿等抑制磷酸二酯酶活性分批補加阻遏碳源3)添加表面活性劑作用：積聚在細(xì)胞膜上，增加膜的通透性有利于酶的分泌。4）添加產(chǎn)酶促進劑可以促進產(chǎn)酶但作用機理未知的一類物質(zhì)。如：添加聚乙烯醇可提高糖化酶的產(chǎn)量。主要是通過試驗選用合適的酶促進劑，并確定最適濃度。2.6酶發(fā)酵動力學(xué)細(xì)胞生長動力學(xué)產(chǎn)酶動力學(xué)－－產(chǎn)酶前提－－最終目的一、酶生物合成的模式同步合成型延續(xù)合成型中期合成型滯后合成型1)同步合成型合成與生長同步進行。對數(shù)生長期酶大量產(chǎn)生，平衡期合成停止。又稱生長偶聯(lián)型。如：米曲霉合成單寧酶。特點：生物合成可以誘導(dǎo)，不受分解代謝物阻遏和反應(yīng)產(chǎn)物阻遏。該酶所對應(yīng)的mRNA很不穩(wěn)定。2)延續(xù)合成型酶的合成伴隨細(xì)胞生長而開始，但進入生長平衡期后酶可繼續(xù)合成。