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酶的制备主要有两种方法，即直接提取法和微生物发酵生产法。早期酶制剂是以动植物作为原料，从中直接提取的。由于动植物生长周期长，又受地理、气候和季节等因素的影响，因此原料的来源受到限制，不适于大规模的工业生产。目前，人们正越来越多地转向以微生物作为酶制备的主要来源。 —、酶的微生物发酵生产法 1.微生物发酵生产法的优点 酶的品种齐全微生物种类繁多，目前已鉴定的微生物约有20万种，几乎自然界中存在的所有的酶，我们都可以在微生物中找到。 酶的产量高微生物生长繁殖快，生活周期短，因而酶的产量高。许多细菌在合适条件下20min左右就可繁殖一代，为大量制备酶制剂提供了极大的便利。 生产成本低培养微生物的原料，大部分比较廉价，与从动、医学教育|网搜集整理植物体内制备酶相比要经济得多。 便于提高酶制品获得率由于微生物具有较强的适应性和应变能力，可以通过适应、诱变等方法培育出高产量的菌种。另外，结合基因工程、细胞融合等现代化的生物技术手段，可以完全按照人类的需要使微生物产生出目的酶。 正是由于微生物发酵生产具有这些独特的优点，因此目前工业上得到的酶，绝大多数来自于微生物，如淀粉酶类的α一淀粉酶、β一淀粉酶、葡萄糖淀粉酶以及异淀粉酶等都是从微生物中生产的。 2.微生物发酵生产法中尚待解决的问题 尽管微生物发酵法生产酶制剂存在上述优点，但仍存在一些问题需要解决。 消除毒性微生物发酵法生产的酶制品中会带人一些细菌自身的生理活性物质，这些生理活性物质往往对人体有害，因此进行毒性实验是必需的。 优良产酶菌种的筛选、培育目前，大多数工业微生物制酶生产采用的菌种较少，仅局限于11种真菌、8种细菌和4种酵母菌。只有不断寻找更多的适用的产酶菌种，才可能使越来越多的酶采用微生物发酵法进行工业化生产。 3.微生物发酵生产法的条件控制 微生物酶的发酵生产是在人为控制的条件下有目的迸行的，因此条件控制是决定酶制剂质量好坏的关键因素。条件控制包括以下几个方面。 优良菌种的筛选酶产量高低的关键在于得到产酶性能优良的菌种，这也是发酵生产法的首要环节。菌种必须具有繁殖快、培养基成分经济、产酶性能稳定、酶粗品易于分离纯化等特性。 培养基培养基是提供微生物生长、繁殖和代谢以及合成酶所需要的营养物质。由于大多数酶是蛋白质，酶的合成也是蛋白质合成的过程。因此，培养基的pH、营养物质的成分和比例等条件必须有利于蛋白质的合成。 碳源碳源是微生物细胞结构以及生命活动的物质基础，是合成酶的主要原料之一。微生物的营养类型不同，对碳源的要求也不同。工业上考虑到价格及来源等因素，常使用各种淀粉及其水解物如糊精、葡萄糖等作为碳源。 氮源氮源是组成蛋白质和核酸的主要元素，是微生物必不可少的重要原料。有机氮主要有豆饼、花生饼料等农副产物以及蛋白胨等。无机氮主要有硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、尿素等。 无机盐类无机盐类是构成微生物细胞的重要成分，起着调节微生物生命活动的作用，主要有磷、硫、镁、钾、钙、铜、铁、锰等。这些金属离子对菌种生理活动的影响与浓度有关，低浓度常常起刺激作用，高浓度常产生抑制。例如，对于需要金属离子的酶类来说，在发酵生产中应注意在培养基中加入一定量的低浓度的无机盐。 生长因子生长因子是指调节微生物代谢活动的微量有机物，如维生素、氨基酸、嘌呤碱、嘧啶碱等。在酶生产中，适量的添加生长因子可以显著地提高产量。 pH适宜的酸碱度是微生物正常生长以及产酶的必需条件。培养基的pH应根椐微生物的需要来调节。一般来说，多数细菌、放线菌生长的最适pH为中性至微碱性，而霉菌、酵母则偏好微酸性。 4.酶的微生物发酵生产方式 酶的微生物发酵生产方式有两种，一种是固体发酵法，另一种是液体发酵法。 固体发酵法固体发酵法是利用麸皮和米糠为主要原料，添加谷糠、豆饼等，加水搅拌成半固体状态，供微生物生长和产酶，主要用于真菌来源的商业酶的生产。其中用米曲霉生产淀粉酶，以及用曲霉和毛霉生产蛋白酶在中国和日本已有悠久的历史。固体发酵法操作简单，但条件不容易控制。 液体发酵法液体发酵法又分液体表面发酵和液体深层发酵法两种。其中液体深层发酵法是现在普遍采用的方法。我国酶制剂、抗菌素、氨基酸、有机酸和维生素等发酵产品均采用此种方法。 二、酶的分离纯化技术 酶的分离纯化指从微生物的发酵液或动、植物组织提取液及细胞培养液中得到高纯度、高质量的酶产品。酶分离纯化的方法是根据酶的蛋白质特性而建立的。 酶的种类繁多，来源、用途各不相同，因而对酶产品纯度的要求也不同。工业上用酶有的只需粗制品，一般无须高度纯化，如洗涤剂用的蛋白酶，只须经过简单的提取分离即可。食品工业用酶，则需经过适当的分离纯化，以确保安全卫生。医药用酶，特别是注射用酶及分析测试用酶，则须经过高度的分离纯化过程。 |
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