毛状根培养技术

水是微生物最基本的组成分（７０％—９０％）；水是微生物体内和体外的溶剂（吸收营养成分和代谢废物）；水是细胞质组分，直接参与各种代谢活动。

酶与酶工程

• 酶的定义： 　　 酶是由活细胞产生的，在细胞内、外一定条件下都能起催化作用的具有高效率和高度专一性的一类特殊蛋白质。酶能在机体内十分温和的条件下高效率地起催化作用，使得生物体内的各种物质处于不断的新陈代谢中。
• 酶活力，也就是酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力
• 影响酶促反应速率的因素
  • 温度：通常为25℃，30℃， 37℃
  • PH值：选择合适的PH缓冲系统控制PH值
  • 温度和ph是通过影响酶活性来影响酶促反应速度
  • 底物的浓度：通常浓度与反应速率成正相关性，但超过一定浓度就不具相关性了
    • 底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性
  • 低温抑制酶活性，高温，过酸，过减使酶变性失活
• 酶工程
  • 定义：酶工程是酶学基本原理与化学工程相结合而形成的一门新兴的技术科学。研究酶制剂大规模生产及应用所涉及的理论与技术方法。
  • 意义：
• 酶的来源：动植物，微生物
• 利用微生物产酶
  • 优点：
  • 产酶微生物的发现及筛选
    • （1）可从菌种保藏机构和有关研究部门购买获得
    • （2）自然界是产酶菌种的主要来源
    • 产酶微生物的发现通常包括分离和筛选两个环节。
      • 一般产酶，极端产酶，不可能产酶
        • 1）一般产酶微生物的筛选原则：
      • 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。
  • 菌种选育：
  • 微生物酶的发酵生产
    • 产酶菌
    • 产酶菌种的保藏：
    • 菌种的培养：
    • 酶的发酵工艺条件与控制
      • 培养基
        • 设计原则：
          • 培养不同的微生物必须采用不同的培养条件； 培养目的不同，原料的选择和配比不同； 不同阶段，培养条件也有所差异
        • 实验室的常用培养基：
          • 例如枯草芽孢杆菌： 一般培养：肉汤培养基； 自然转化：基础培养基； 观察芽孢：生孢子培养基； 产蛋白酶：以玉米粉、黄豆饼粉为主的产酶培养基；
          • 细菌： 牛肉膏蛋白胨培养基（或简称普通肉汤培养基）；
          • 放线菌：高氏1号合成培养基培养；
          • 酵母菌：麦芽汁培养基；
          • 霉菌： 查氏合成培养基；
        • 成分
          • 水
            • 水是微生物最基本的组成分（７０％—９０％）
            • 水是微生物体内和体外的溶剂（吸收营养成分和代谢废物）
            • 水是细胞质组分，直接参与各种代谢活动
            • 调节细胞温度和保持环境温度的稳定（比热高，传热快）
          • 碳源
            • 异养微生物：糖类是最好碳源（葡萄糖最为通用）
            • 构成细胞物质或代谢产物中碳架
            • 碳源可作能源，为生命活动提供能量
            • 常用碳源：糖类、醇类、脂类、有机酸、烃类、蛋白质及其降解物
            • 选择合适碳源，以适应目的酶的合成调节机制
          • 氮源
            • 构成细胞物质和代谢产物中氮素（不能用作能源 ）
            • 有机氮源：蛋白胨、酵母膏、牛肉膏
            • 无机氮源：铵盐、硝酸盐
          • 无机盐
            • 参与酶的组成、构成酶活性基、激活酶活性
            • 维持细胞结构的稳定性
            • 调节细胞渗透压
            • 有时可作某些微生物生长的能源物质
        • 发酵条件的控制
          • pH值的控制
            • 细胞发酵产酶的最适pH值 不等于 细胞生长最适pH值 细胞生产某种酶的最适pH值通常接近于该酶催化反应的最适pH值。
            • 通常在培养基中加入pH缓冲剂，或在进行工业发酵时补加酸、碱。
            • 通常培养条件：
              • 细菌与放线菌：中性或碱性范围（pH6.5～8.0）
              • 酵母菌和霉菌：偏酸性(pH4～6)
          • 代谢反应对温度的影响：
            • 通风及搅拌速度对发酵温度均有影响。
            • 发酵过程中，微生物在发育过程中，不断进行合成代谢与分解代谢反应。在发酵初期，合成反应占优势，所以发酵液需要升温。当菌体繁殖旺盛时，分解代谢旺盛会带来大量热量，故发酵液需要降温。
          • 溶解氧的控制
            • 在酶的发酵生产过程中， 处于不同生长阶段的细胞，其细胞浓度和细胞呼吸强度各不相同，致使耗氧速率有很大的差别。因此必须根据耗氧量的不同，不断供给适量的溶解氧
          • 搅拌
            • （1）有利于热交换，使营养物质和菌体均匀接触，降低细胞周围的代谢产物，从而有利于新陈代谢；
            • （2）打破空气气泡，增加湍流速度，从而提高溶氧量，增加空气利用。但搅拌易产生切应力，使细胞受损，同时带来一定的热量，使发酵液温度发生变化。搅拌与发酵液粘度有关。
          • 泡沫影响：
    • 提高酶产量的措施
      • 控制条件：包括添加诱导物和降低阻遏物浓度。
        • 乳糖诱导β-半乳糖苷酶，纤维二糖诱导纤维素酶，蔗糖、甘油、单棕榈酸诱导蔗糖酶的生物合成等。
      • 遗传控制：包括基因突变和基因重组。
      • 其他方法：添加表面活性剂和产酶促进剂等
        • 表面活性剂（吐温（Tween）、特里顿(Triton)）可以与细胞膜相互作用，增加细胞的透过性，有利于打破细胞内酶合成的平衡，从而提高酶的产量。
        • 产酶促进剂是指可以促进产酶、但是作用机理未阐明清楚的物质。
    • 酶的发酵生产的方式
      • 固体培养发酵
      • 液体深层发酵
      • 固定化微生物细胞发酵
      • 固定化微生物原生质体发酵