黑曲霉发酵酸性蛋白酶.doc

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1、江西科技师范学院生物工程专业《化工原理课程设计》说明书题目名称黑曲霉发酵生产酸性蛋白酶专业班级09级生物工程1班学号200914662009147920091470学生姓名钟鑫鑫张溧王涛指导教师常军博士2011年10月31日前言蛋白酶做为一种重要的工业酶制剂，作为一种较早被人们了解的酶类现在正在人类的生活中发挥巨大的作用，特别是酸性蛋白酶以其作用的广泛性、高效率越来越多的受到了人们的关注。在酸性环境下（pH2.5-5.0）催化蛋白酶水解的酶制剂，适用于酸性介质中水解动植物蛋白质。该酶主要用于酒精发酵、啤酒酿造、毛皮软化、果酒酱油造、饲料等

2、。其使用于酒精、白酒、果酒、啤酒、黄油以可澄清发酵醪液和成熟醪液。酶作为一种新兴的物质以其高效，清洁的催化效果充斥着当今人类的思想，但是较高的技术要求和特殊菌株获得，使人们在酶这一产业发展中步履蹒跚，特别是发展中国家由于落后的科学技术，使他们在此项技术中发展更加困难，以中国为例在20世纪90年代就已经有酶企业投入生产，但是我的酶制剂销售额在世界市场只占4%，我国企业所用的酶制剂大多数是由丹麦的NOVO所提供的。就目前情况看，世界各国都投入了大量资金用于酶事业的研究和生产。相信在不久的将来酶一定会更加广泛的在生活中应用。设计条件题目:100

3、0L发酵罐，发酵生产酸性蛋白酶。1发酵工艺1.1菌种的选择本实验选用黑曲霉作为菌种，发酵生产酸性蛋白酶，该霉菌株在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为3．350。1.3菌种培养基的配制查氏培养基NaNO32gK2HPO41gKCl0.5gMgSO40.5gFeSO40.01g蔗糖30g琼脂15g水1000mLpH自然121℃灭菌20min1.2发酵罐培养基的配制一般产酸性蛋白酶的微生物，它们的发酵培养基都基本选择麸皮、米糠、玉米粉、淀粉、饲料鱼粉、豆饼粉、玉米浆等各种碳氮源，按各种不同比例混合，添加无机盐配成各种培养基。

4、在黑曲霉生产蛋白酶时，培养基中除需要高浓度的有机氮外，还得添加1%～3%的无机氮。蛋白胨对黑曲霉生产酸性蛋白酶有很强的诱导作用。就黑曲霉3.350研究表明只有几种有机氮可以将它代替，其中已豆饼、蚕蛹、鱼粉的石灰水解物为最好。以下的培养基适合大多数。黑曲霉生产酸性蛋白酶，其组成是豆饼粉、玉米粉、和鱼粉比为6：1：1混合物5%，豆饼石灰水解物10%，NH4Cl1%，CaCl20.5%，Na2HPO40.2%，pH5.5～6.0。本实验选择黑曲霉3．350发酵培养基的配方：黑曲霉3．350发酵培养基的配方：　　豆饼粉3.75％玉米粉0.625％

5、　　鱼粉0.625％氯化铵1.0％　　氯化钙0.5％磷酸二氢钠0.2％　　豆饼石灰水解液10％pH5.51.3酸性蛋白酶的提取用粗制酶采用盐析法提取，将培养物滤去菌体用盐酸调节pH4.0以下，加入硫酸铵至浓度55%，静止过夜，倾去上清液，沉淀压滤去母液，于40℃烘干后磨粉。盐析工艺受率94%以上，干燥后收率60%以上，每克酶活性为20万U左右。甲法：发酵液→离心除去菌体→粗酶→加水浸泡（pH3）→过滤→然后把两者滤液→盐（硫55％铵）→压滤→酶泥→溶于pH2.5，0.005mol/L乳酸缓冲液→离子交换树脂脱色→脱色液（收率93%）→40

6、℃→真空薄刮板蒸发器浓缩2倍以上（收率90%）→离子交换树脱盐（收率90%）→喷雾干燥或冷冻干燥→磨粉（淡黄至乳白色粉末，酶活40～60万U/g）。1.4发酵罐接种量适当控制接种量对菌株产酸性蛋白酶的活力关系很大。本实验采用6ml/100g，即6％.1.5氧载体在发酵过程中，在发酵培养基中加入正十二烷、全氟化碳，液态烷烃(为12—16碳直链烷烃混合物)等氧载体，使培养基中氧传递速度加快，产生气泡少，剪切力小，能明显提高菌株产酸性蛋白酶的量。1.6发酵工艺流程图斜面培养摇瓶扩大培养黑曲霉如图：酸性蛋白酶生产的总工艺流程见图1。玉米粉鱼粉无机

7、盐配料种子罐扩大培养原料豆饼粉空气空气压缩机冷却气液分离过滤除菌原料预处理脱色液浓缩脱盐干燥磨粉成品脱盐干燥磨粉酸性蛋白酶过滤脱色溶解粗酸性蛋白酶滤渣过滤中和制味精沉淀粗谷氨酸除铁过滤淀粉水解糖配料种子罐扩大培养过滤淀粉水解糖配料种子罐扩大培养除铁过滤，滤液加入硫酸铵至浓度55%，压滤，酶泥种子罐扩大培养溶于pH2.5，0.005mol/L乳酸缓冲液，离子交换树脂脱色发酵PH调节5.5离心通氧溶解中和制味精沉淀粗谷氨酸沉淀粗谷氨酸母液粗谷氨酸离子交换处理沉淀粗酸性蛋白酶中和制味精图1酸性蛋白酶生产总工艺流程图1.2发酵罐尺寸及整体设计本实

8、验采用菌种为好氧菌所以选用机械搅拌通风发酵罐，可采用分批时发酵。a、公称容积，指罐的圆柱部分和底封头容积之和，并圆整为整数。b、罐的全容积，指罐的圆柱部分和两封头容积之和工艺参数和高径比确定各