《微生物制药》课件.ppt

*************************************赖氨酸的微生物发酵生产生产菌种与代谢特点赖氨酸主要由谷氨酸棒杆菌的突变株或基因工程菌生产。赖氨酸的生物合成起始于天冬氨酸，经过天冬酰半醛、间二氨基庚二酸等中间体，最终形成赖氨酸。生产菌株必须克服反馈抑制和降解途径的影响。高产菌株通常具有以下特点：天冬酰半醛脱氢酶对赖氨酸不敏感（解除反馈抑制）双高丝氨酸脱氢酶活性降低（减少竞争支路）赖氨酸分泌系统增强降解途径关键酶缺失发酵工艺与条件赖氨酸发酵工艺通常采用分批补料方式，培养基主要由糖类（葡萄糖、蔗糖或淀粉水解物）、氮源（氨盐、尿素或豆粕）、无机盐和微量元素组成。关键发酵条件：温度控制在30-32℃pH值保持在7.0-7.2溶氧浓度保持在20-30%饱和度补料策略：控制葡萄糖浓度在5-10g/L发酵周期：48-72小时最终产量可达80-120g/L，转化率约40-50%。提取纯化与应用赖氨酸的提取纯化工艺主要包括：离心或过滤分离菌体离子交换吸附浓缩结晶干燥制粒赖氨酸主要用于动物饲料添加剂，补充谷物蛋白质中缺乏的必需氨基酸，提高饲料价值和利用率。由于猪和家禽等单胃动物不能合成赖氨酸，必须从饲料中获取，因此赖氨酸在畜牧业中有广泛应用。全球赖氨酸年产量约200万吨，市场需求持续增长。色氨酸的微生物发酵生产36-38°C最适发酵温度色氨酸发酵的最佳温度范围，高于其他氨基酸6.8-7.2最适pH值发酵过程pH控制范围，维持微生物代谢活性35-45g/L产量水平工业生产中色氨酸的典型浓度，低于谷氨酸和赖氨酸20-25%糖转化率葡萄糖转化为色氨酸的理论收率，工业生产通常可达18-22%色氨酸(L-色氨酸)是一种含有吲哚环的芳香族必需氨基酸，是人体必需氨基酸之一，也是5-羟色胺(血清素)和尼克酸的前体物质。工业上主要采用微生物发酵法生产，生产菌种包括大肠杆菌突变株、柠檬酸棒杆菌和谷氨酸棒杆菌等。色氨酸生物合成的关键前体是磷酸烯醇式丙酮酸和红糖磷酸，合成路径经过莽草酸等中间体。工业生产中，通常通过基因工程改造生产菌株，增强色氨酸合成酶的活性，同时解除色氨酸对关键酶的反馈抑制，还需抑制色氨酸降解途径。色氨酸的应用领域包括医药原料、食品添加剂和饲料添加剂等。酶制剂概述酶的定义与特性酶是具有催化活性的生物大分子，主要为蛋白质。酶具有高效性(反应速率提高10^6-10^12倍)、高特异性(只催化特定底物)和温和反应条件(常温常压)等特点，是生物体内化学反应的催化剂。酶制剂的分类按来源可分为动物酶(如胰酶)、植物酶(如菠萝蛋白酶)和微生物酶(如淀粉酶)；按作用可分为水解酶、转移酶、氧化还原酶、裂解酶、异构酶和连接酶等；按应用领域可分为工业用酶、医用酶和分析用酶等。酶制剂的应用领域洗涤剂工业(蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶)、纺织工业(淀粉酶、纤维素酶)、造纸工业(木聚糖酶)、食品工业(α-淀粉酶、葡萄糖异构酶)、医药工业(胰酶、胃蛋白酶)等多个领域。全球工业酶市场规模超过50亿美元。酶制剂是以酶为活性成分的制品，通常包含一种或多种酶成分，以及稳定剂、保护剂等辅料。微生物是工业酶最重要的来源，约80%的工业酶由微生物生产，主要优势在于生产周期短、产量高、易于规模化生产，且可通过基因工程手段改造提高性能。工业用酶的微生物生产工业用酶是微生物酶制剂的最大应用领域，主要通过微生物发酵生产。常用的生产菌种包括枯草芽孢杆菌(产淀粉酶、蛋白酶)、黑曲霉(产葡萄糖氧化酶)、解脂假丝酵母(产脂肪酶)等。工业酶生产的关键技术包括高产菌种筛选与改造、发酵工艺优化和下游分离纯化。淀粉酶是产量最大的工业酶，主要用于淀粉加工和糖浆生产。蛋白酶在洗涤剂、皮革加工等领域有广泛应用。纤维素酶主要用于生物质能源转化。脂肪酶在脂质加工和生物柴油生产中扮演重要角色。工业酶的发酵生产通常采用固态发酵或液体深层发酵，根据酶的分泌特性选择合适的培养方式。下游处理包括粗提取、精制和制剂加工等步骤。医用酶的微生物生产溶栓酶链激酶(链球菌产生)和尿激酶等溶栓酶用于心肌梗死、肺栓塞等血栓性疾病的治疗。链激酶通过链球菌发酵生产，经过严格纯化后使用。现代生产多采用基因工程菌表达重组链激酶，提高产品纯度和安全性。消化酶包括淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等，用于消化不良和吸收障碍性疾病的辅助治疗。微生物来源的消化酶产品具有活性高、稳定性好的特点。生产工艺要求严格控制杂质和内毒素含量。诊断用酶葡萄糖氧化酶、过氧化物酶等在临床生化检验中广泛应用。微生物发酵是这类酶的主要生产方式。生产过程需精确控制培养条件，确保酶活性和批次一致性。治