微生物发酵产酶

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1、第三章微生物发酵产酶第一节产酶微生物的发现及筛选3.1酶的来源与多样性：80%以上的新酶来源于微生物，动物与植物来源的只占8%和4%。微生物的多样性与丰富的资源促成了酶的多样性。筛选微生物及其酶仍是目前发现新酶的有效和主导的方法，特别是新酶发现的初期。获取酶源的方式：（1）生产菌可从菌种保藏机构和有关研究部门获得菌种保藏机构网址美国模式培养物保藏所（ATCC）www.atcc.org德国微生物和细胞生产收藏中心（DSMZ）www.gbt.cle/DSMZ中国微生物信息网sun.im.ac.cn微生物菌种数据网(

2、MSDN)www.bdt.org.br/bdt/msdn世界微生物数据中心(日本)wdcm.nig.ac.jp大肠杆菌遗传收藏中心(CGSC)cgsc.biology.yale.edn/top.html（2）自然界是产酶菌种的主要来源要获得生产某种酶的菌种可从富含该酶作用底物的场所去采集菌种样品。3.2微生物产酶的优点：种类多、酶种丰富，而且菌株容易诱变，菌种多样；生长繁殖快，容易提取酶，特别是胞外酶；培养基来源广泛、价格便宜；可以在线监控酶发酵生产过程，实现连续化、自动化，经济效益高；可利用基因工程手段，选育菌

3、种、增加酶产量和开发新菌种。寻找酶要依据微生物的生境不同环境中的微生物具有与各自生理特征和代谢类型相对应的独特的酶；产酶微生物的发现通常包括分离和筛选两个环节。分离是通过分离技术将目标微生物从其生存的各种环境中分离出来；筛选是以性能为目标确定合适的菌株。3.3微生物酶的筛选策略3.3.1常规酶筛选的一般策略依据酶促反应过程和目标产物确定所需要的酶；寻找具有这种催化活性的酶或微生物；1）从商品酶库中筛选，如Sigma、NovoNordisk等，最快、最简单，但品种有限；2）从保藏微生物菌株中筛选，如CGMCC、AT

4、CC、UKNCC等，此外，可从一些公开的微生物数据库查阅有关酶源信息，如MINE、MSDN、世界微生物数据中心等；3）自然界发现和筛选产酶微生物，注意采样环境；4）从基因克隆库中筛选。发酵周期短,产酶量高；微生物尽可能地利用便宜和方便的原料生产酶；所产酶最好具有比较高的专一性，没有或很少有生产副产物的杂酶；所用微生物是不产生有害物质的非致病性的安全微生物；微生物的遗传稳定性高。由非致病微生物制取的酶,需作短期毒性实验。非常见微生物制取的酶,需做广泛的毒性实验,包括慢性中毒实验。一般产酶微生物的筛选原则：建立有效和

5、方便的筛选分析方法；1）基于酶的特殊活性，如嗜热；2）基于底物；3）借助液相色谱仪或气相色谱分析；一般采用分级筛选。3.3.2从极端微生物中筛选酶的策略极端微生物是开拓商业化新酶的有效资源；培养极端微生物生产酶的时候要考虑微生物的特点，如多种超高温嗜热菌在培养基中有无机硫的时候，发酵会产生大量H2S，所以不能用一般的不锈钢发酵罐；采用中间微生物宿主表达生产极端酶的时候，需要在类似极端微生物生长的生境下才可以得到折叠成天然构型的酶。极端微生物产培养基成分要接近生境。3.3.3不可培养微生物中酶的发现策略不可培养微生

6、物是地球上最大的尚未开发的自然资源；采用分子筛选，从元基因组中筛选酶基因，然后克隆，表达。从自然界发现产酶微生物一般按采样、富集、分离与初复筛等几个步骤；产酶微生物及酶的高通量筛选。单克隆菌落在平板上的固定、培养以及液体几种的自动化技术可以一周筛选1000以上各菌落。3.4微生物和酶的一般筛选方法自然选育自然环境或微生物自身代谢产生的诱变物质；诱变选育1）营养缺陷型突变株2）抗反馈阻遏和抗反馈抑制突变株3）组成型突变株，解除对诱导物的依赖4）抗性突变株，特别是抗噬菌体菌株3.5菌种选育第二节微生物酶的发酵生产一、

7、优良的产酶微生物具备的条件：（1）酶的产量高；（2）产酶稳定性好；（3）容易培养和管理；（4）利于酶的分离纯化；（5）安全可靠、无毒性等。目前主要商品酶制剂及其来源纤维素酶木霉（主要是里氏木霉）、绳状木霉右旋糖苷酶淡紫青霉、绳状青霉、毛壳霉а-半乳糖苷酶葡萄色被孢霉、黑曲霉、米曲霉、假丝酵母、乳酸杆菌等芽孢杆菌β-葡聚糖酶黑曲霉、曲霉属、枯草杆菌、青霉糖化酶黑曲霉、米曲霉、泡盛曲霉、根霉葡萄糖异构酶米苏里游动放线菌、二球状节杆菌、凝结芽孢杆菌、树枝状黄杆菌、橄榄色产色链霉菌、白色链霉菌、鼠灰色链霉菌、锈赤色链霉菌

8、目前主要商品酶制剂及其来源葡萄糖氧化酶黑曲霉、生机青霉、尼崎青霉半纤维素酶黑曲霉橙皮苷酶黑曲霉菊粉酶假丝酵母、曲霉属脂肪酶黑曲霉、米曲霉、圆柱状假丝酵母、根毛霉、无根毛霉、小球菌、类地青霉、胰脏、山羊舌腺等转化酶啤酒酵母、糖化酵母溶菌酶鸡卵清目前工业用主要酶的生产菌来源微生物类别菌名产生的酶用途所用菌号分离筛选来源细菌异型乳酸杆菌葡萄糖异构酶由葡萄糖制果糖D-80,酸泡菜