α-淀粉酶的生产工艺1综述课件.ppt

淀粉酶的生产工艺淀粉酶的生产工艺1102021001 程 勇1102021003 李 冲1102021046 林治淮-淀粉酶（-1，4-葡聚糖-4-葡聚糖苷酶)多是胞外酶，其作用于淀粉时可从分子内部随机地切开淀粉链的-1，4糖苷键，而生成糊精和还原糖，产物的末端残基碳原子构型为-构型，故称-淀粉酶淀粉酶的背景知识 -淀粉酶广泛分布于动物、植物和微生物中，能水解淀粉产生糊精、麦芽糖、低聚糖和葡萄糖等，是工业生产中应用最为广泛的酶制剂之一。目前，-淀粉酶已广泛应用于变性淀粉及淀粉糖、焙烤工业、啤酒酿造、酒精工业、发酵以及纺织等许多行业。-淀粉酶的生产工艺中以玉米粉为碳源，以豆饼为氮源，以BF-7658枯草枯草芽孢杆菌芽孢杆菌为生产菌种,采用深层发酵法生产工业粗酶。菌种的选育及制备p由于枯草芽孢杆菌生活在中性的环境中，可以采集中性的土壤。采集后可用平板划线法进行菌种分离。由于野生型菌株生产性能较差，可进行诱变育种，利用物理、化学因素诱导遗传特性发生变异，再从变异群体中选择符合人们某种要求如高产的个体。-淀粉酶培养基的制作孢子培养基配制的目的是供菌体繁殖孢子的，常采用的是固体培养基，对这类培养基的要求是能使菌体生长快速，产生数量多而优质的孢子，并且不会引起菌体变异。对孢子培养基的要求：营养不要太丰富；所用无机盐的浓度要适量；注意培养基的pH和湿度。淀粉酶的孢子培养基配置如下：将麸皮5、豆饼粉3、蛋白胨0.25%、琼脂2%（pH 7.1）制成斜面培养基，在0.1MPa蒸汽灭菌20 min。1.孢子培养基孢子培养基p种子培养基是供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体，并使菌丝体长得粗壮成为活力强的种子。对于种子培养基的营养要求比较丰富和完全，氮源和维生素的含量也比较高些，浓度以稀薄为好，可以达到较高的溶解氧，供大量菌体生长和繁殖。p-淀粉酶的种子培养基的配置：将豆饼1%、蛋白胨和酵母膏各0.4%、氯化钠0.05%配置成种子培养基(pH 7.17.2)，在0.1MPa蒸汽灭菌20 min。2.种子培养基种子培养基p发酵培养基的要求是营养要适当丰富和完全适合于菌种的生理特性和要求，使菌种迅速生长、健壮，能在比较短的周期内充分发挥产生菌合成发酵产物的能力，但要注意成本和能耗。p-淀粉酶的发酵培养基配方是：麸皮70、小米糠20、木薯粉10%、烧碱0.5%，加水使水量达60，常压蒸汽灭菌1h。3.3.发酵培养基发酵培养基 孢子斜面孢子斜面孢子悬浮液孢子悬浮液种子罐种子罐发酵罐发酵罐补料罐补料罐 热处理热处理 粗滤粗滤 盐析盐析 压滤压滤 干燥干燥 喷雾干燥喷雾干燥 粉碎粉碎 填充剂填充剂 混粉混粉包装包装枯草芽孢杆菌生产发酵枯草芽孢杆菌生产发酵-淀粉酶工艺总流程图淀粉酶工艺总流程图发酵过程的工艺控制发酵过程的工艺控制1）发酵过程的补料策略 -淀粉酶生产中要经常补料，用3倍年度浓度碳源的培养基补料，体积相当基础料的1/2，从培养12h开始，每小时1次，分30余次补加完毕。延长了发酵时间，提高了酶活力和单罐产量。2）发酵过程pH值的控制 -淀粉酶最适 pH为6.87.2。因此，在发酵过程中，可通过添加适量的尿素或碳酸钙等来调节pH上升或下降。3）发酵过程温度的控制 温度变化一方面影响各种酶反应的速率和蛋白的性质，另一方面影响发酵液的物理性质。不同的菌种有着不同的最适温度。枯草杆菌发酵温度控制在3537最适宜。4）溶氧的控制 -淀粉酶发酵是需氧发酵，无论是基质的氧化，菌体的生长还是产物的合成均需大量的氧气。若发酵液中氧气不足，可通过加大通气量，适当降低温度，提高罐压，补水，提高搅拌速度来控制。5）染菌的控制 严格无菌操作，种子灭菌要彻底，净化空气设备，操作要慎重，设备灭菌要彻底。若在前期染菌，应重新灭菌；中期染菌，应偏离杂菌生长条件；后期染菌，可提前或及时放罐。种子扩大培养1）孢子制备 将保存在淀粉琼脂斜面上的枯草芽孢杆菌孢子用无菌水洗下，接种到锥形瓶中，在35静置培养24天，待长出大量孢子后作为接种用的种子。2）种子制备 将保藏的菌种接种到马铃薯茄子瓶斜面（20%马铃薯煎出汁加MgSO47H2O 5 mg/L，琼脂2%，pH 6.77.0），37培养3天。然后接入到20L种子罐，37搅拌，通风培养1214小时。此时菌种进入对数生长期（镜检细胞密集，粗壮整齐，大多数细胞单独存在，少数呈链状，发酵液pH 6.36.8,酶活510U/mL），再接种到发酵罐。3）发酵罐培养n培养基的配制：用麦芽糖液配置成含麦芽糖6、豆粕水解液67、Na2HPO412H2O 0.8、(NH4)2SO4 0.4、CaCl2 0.2、NH4Cl0.15、豆油1kg、深井水20L，调pH至 6.57.0。n发酵罐培养基经消毒灭菌冷却后接入3%5%种子培养成熟液。培养条件为：温度371，罐压0.5kgcm2，风量120h 为1：0.48vvm，20 h后1：0.67vvm，培养时间为2836 h。下游加工处理o1.发酵液的过滤和预处理o2.提取o3.纯化o4.成品加工1）发酵液的过滤和预处理 预处理就是除去高价离子和蛋白质，对高价离子的去除可以采用草酸或磷酸，草酸它与钙离子生成的草酸钙，还能促使蛋白质沉淀，加磷酸既能降低钙离子也能降低镁离子。对于蛋白质的沉淀可以加入絮凝剂，调节pH值或加热。过滤：采用鼓式真空过滤器，过滤前加去乳化剂并降温。2）提取 -淀粉酶常用的提取方法有：盐析法、乙醇淀粉吸附法和喷雾干燥法，这里用盐析法。具体方法：发酵液经热处理，冷却到40，加入硅藻土为助滤剂过滤。滤饼加2.5倍水洗涤，洗液同发酵液合并后，在45真空浓缩数倍后，加(NH4)2SO4 至40%饱和度。盐析沉淀物加硅藻土后过滤，滤饼于40烘干磨粉即成粗酶制品。成品固体酶制剂的干燥方法有烘房、气流干燥、喷雾干燥、沸腾干燥、振动干燥和真空冷冻干燥。由于喷雾干燥生产能力大，维修保养简单，因此生产中常采用这种方法。3）纯化 -淀粉酶的纯化方法可采用凝胶过滤法，就是以特定的凝胶物质为分子筛装入层析柱，再通过分离溶液时大于凝胶孔径的分子会被排阻在胶粒外，因此它们将“绕道通过”；小于该孔径的分子，由于可以自由出入胶粒内外，因此将沿着胶粒缝隙而直接流出。通过一段程度的凝胶层析柱后，大小分子将依次先后流出。