培養(yǎng)液中溶解氧的量

1.培養(yǎng)液中溶解氧的量，決定于在一定條件下氧氣的溶解速度。溶氧速率與通氣量、氧氣分壓、氣液接觸時間、氣液接觸面積以及培養(yǎng)液的性質等有密切關系。一般說來，通氣量越大、氧氣分壓越高、氣液接觸時間越長、氣液接觸面積越大，則溶氧速率越大。培養(yǎng)液的性質，主要是黏度、氣泡、以及溫度等對于溶氧速率有明顯影響。2細胞破壁用的酶＞革蘭氏陽性菌（肽多糖）--溶菌酶＞酵母細胞（b1-3葡聚糖）--葡聚糖酶＞霉菌（幾丁質） --幾丁質酶＞植物細胞（纖維素） --纖維素酶等3水活度的調控，通常利用特定的水合鹽對，通過以下兩種操作方式獲得恒定的水活度：＞將酶和含有底物的溶劑分別與鹽的飽和溶液平衡至相同的水活度，然后混合進行反應，如右圖所示；＞向干燥的反應器中直接加入一種高水合鹽緩釋部分水到體系中，本身變位低水合鹽或無水鹽，如NaHPO、NaHPO.2H2O、NaHPO.7HO、2 4 2 4 2 4 2Na2HPO4.12H2O。在一定的溫度和pH值條件下（0為常數(shù)），通過改變離子強度使不同的酶或蛋白質分離的方法稱為Ks分段鹽析；＞而在一定的鹽和離子強度的條件下（KsI為常數(shù)），通過改變溫度和pH值，使不同的酶或蛋白質分離的方法，稱為0分段鹽析。在有機溶劑的環(huán)境中，不會發(fā)生質子化及脫質子化的現(xiàn)象。酶在水相的pH值可在有機相中保持，（pH記憶現(xiàn)象）同一種酶不同來源，對pH值敏感程度大不相同?？赏ㄟ^控制凍干前緩沖液pH值來達到控制pH的目的.酶反應動力學性質及酶的穩(wěn)定性■傳質（酶和底物接觸）一般均相反應器較好（攪拌罐式反應器，膜反應器），攪拌效果好的反應器如流化床也可以選用.■底物抑制CSTR受到的影響比PBR小，可使用CSTR或伴有補料的BSTR?！霎a(chǎn)物抑制膜反應器比較適合（與產(chǎn)物分離容易），填充床式反應器由于底物和產(chǎn)物在反應器上濃度分布的不均一性，避免抑制的效果也較好.■酶耐熱性好噴射反應器（傳質快，面積大）■酶的穩(wěn)定性在反應器運轉過程中，由于高速攪拌、高速液流的沖擊，酶常受到切變力作用，導致酶扭曲而失效，或導致酶從載體脫落，或導致固定化酶磨損。就各種反應器而言，CSTR一般遠比別的反應器更易引起這類切變損失（1）差速離心（differentialcentrifugation）采用不同的離心速度和離心時間，使沉降速度不同的顆粒分批分離的方法。特點：用于分離大小和密度差異較大的顆粒。優(yōu)點：操作簡單。缺點：1）分離效果較差，不能一次得到純顆粒。2）壁效應嚴重。3）沉降的顆粒受到擠壓。固定化酶的特性：穩(wěn)定性（一般升高）1）固定化后的酶與載體多點連接，可防止酶分子伸展變形。2）抑制自降解，提高了酶穩(wěn)定性最適溫度變化（一般升高，但有些酶仍然會降低，如烷基化固定的氨基酰化酶）最適pH （受底物影響和載體影響發(fā)生偏移動）底物特異性（由于空間障礙妨礙底物接觸而影響Km值；或者直接調整酶構象通過各種方法使酶分子的結構發(fā)生某些改變，從而改變酶的某些特性和功能的技術過程稱為酶分子修^0酶分子的修飾方法：金屬離子置換修飾大分子結合修飾（共價/非共價;多結合水不溶分子）側鏈基團修飾（多結合水溶解性小分子）肽鏈有限水解修飾氨基酸置換修飾酶分子的物理"修飾影響酶反應器選擇的因素很多，但一般可以從以下幾個方面考慮：■酶的形式（游離/固定化）■固定化酶的形狀■酶反應動力學性質及酶的穩(wěn)定性■底物的物化性質■操作要求（人力，復雜度）■反應器制造、控制成本抗體酶上應用抗體酶（Abzyme）或催化抗體（Catalyticantibody）>一種具有催化功能的抗體分子，在其可變區(qū)賦予了酶的屬性。>它是利用現(xiàn)代生物學與化學的理論與技術交叉研究的成果，是抗體的高度選擇性和酶的高效催化能力巧妙結合的產(chǎn)物。得到抗體酶方法：誘導法或修飾法（P155）15.水在非水相催化中的作用：口水參與了所有維持酶活性構象的非共價結合力（靜電力、范德華力、疏水相互作用及氫鍵），因此水在酶催化中扮演著極其重要的角色?？赩isser和Reinhoudt等人等用時間分辨熒光光譜（Time-ResolvedFluorescence）研究了酶懸浮于有機溶劑中的結構構象，發(fā)現(xiàn)隨著水化程度的提高，酶分子的柔性逐漸增加，酶活性也增加，這為水分子的潤滑劑作用提供了更直接試驗依據(jù)。這部分充當潤滑劑的水分子稱為”結構水”?？跇O性有機溶劑可以奪取酶水化層的大部分水，甚至結構水。而非極性溶劑奪取水的能力較弱，因此在極性有機溶劑中酶容易喪失活性，而在非極性溶劑中，酶可以保持較高的催化活性和穩(wěn)定性。非水相反應體系的類型：一：單相反應體系1微水反應體系口 酶懸浮態(tài)存在（傳遞）口 一般為疏水有機溶劑，疏水底物溶解性強口 微量水分維持活性（5%）2與水混溶有機溶劑反應體系口酶溶解口溶解極性較高的底物，如糖口水分含量大二： 兩 相 體 系1常見的兩相體系口有機溶劑一水兩相體系在有機溶劑一水兩相體系中，多數(shù)酶分子處在水相中不與有機溶劑直接接觸從而能保持較高活性；而大部分底物則溶解在有機相中，在水相中底物或產(chǎn)物的濃度較低這樣可以避免底物或產(chǎn)物對酶產(chǎn)生的抑制作用。同時產(chǎn)物從酶分子表面脫落進入有機相中有利于反應向生成產(chǎn)物方向進行。口存在著相界面，這樣會給反應帶來傳質和傳熱阻力。同時相界面的存在還導致了酶的界面失活。而且在有些情況下溶解于水相的少量有機溶劑還能對酶的活性產(chǎn)生影響。還有離子液體一超臨界反應體系，離子液體一水反應體系口2反相膠束體系口在水一有機溶劑兩相體系和微水有機溶劑體系中，僅有少數(shù)酶能夠保持催化活性，而能在反相膠束體系中催化的酶的種類更多(酶在膠束中水池中活力更大)。從一定意義上說，反相膠束體系也是一種兩相體系，但它用于傳質的相面積更大?？?氟溶劑的兩相體系三無溶劑反應體系優(yōu)點：無溶劑反應具有很高的底物濃度，在不存在底物抑制的情況下，有利于提高反應速度并推動反應向產(chǎn)物方向進行，從而得到高濃度的產(chǎn)物。因為在反應中沒有使用有機溶劑，也就避免了有機溶劑對酶活性的影響。同時有機溶劑用量減少也在一定程度上提高了產(chǎn)品的安全性，這對于食品和醫(yī)藥工業(yè)是非常重要的，這也符合環(huán)境保護的要求。不使用溶劑就相應減小了反應器的體積，這對工業(yè)生產(chǎn)來說就是大大降低了生產(chǎn)成本，有利于工藝的工業(yè)化。反應結束后無需考慮從反應體系中分離出反應溶劑，簡化了產(chǎn)物分離純化工藝。缺點：但酶在無溶劑條件下進行催化也存在著許多困難和問題：高濃度的底物和反應中形成的產(chǎn)物可能對酶起抑制作用，這會對酶的催化活性產(chǎn)生不利影響；另外反應底物本身的黏度可能很大，可能會使底物與酶難以充分混合，從而導致反應速率過慢。擬低共熔反應體系：所謂低共熔混合物，是指兩種或兩種以上的組分，在一定組分比率下會表現(xiàn)出比純組分熔點低的低共熔點，并且多相共存。底物固、液相同時存在是低共熔混合物能被酶催化的原因。擬低共熔反應體系中進行酶催化反應，具有產(chǎn)物濃度高、對環(huán)境友好等許多優(yōu)點，但也有研究者認為在該體系中調節(jié)酶的催化特性比較困難反應器類型:按結構區(qū)分攪拌罐式反應器(StirredTankReactor,STR)鼓泡式反應器(bubblecolumnreactor,BCR)■填充床式反應器(packedcolumnreactor,PCR)流化床式反應器(FluidizedBedReactor,FBR)膜反應器(MembraneReactor,MR)■按操作方式區(qū)分■分批式反應（batch）■連續(xù)式反應（continuous）■流加分批式反應（feedingbatch）一般防止底物抑制作用混合形式：連續(xù)攪拌罐反應器 分批攪拌罐反應器固體培養(yǎng)發(fā)酵以麩皮、米糠等為主要原料，加入其它必要的營養(yǎng)成分，制成固體或半固體的麩曲，經(jīng)過滅菌、冷卻后，接種產(chǎn)酶微生物菌株，在一定條件下進行發(fā)酵，以獲得所需的酶。適合霉菌的培養(yǎng)和發(fā)酵產(chǎn)酶，（原料便宜，操作簡單,但傳遞營養(yǎng)物質困難，產(chǎn)量相對少）。＞液體深層發(fā)酵采用液體培養(yǎng)基，在生物反應器中，經(jīng)滅菌、冷卻后，接種產(chǎn)酶細胞，在一定條件下進行發(fā)酵，生產(chǎn)得到所需酶。（酶的產(chǎn)率高，質量穩(wěn)定，產(chǎn)品回收率高，是目前酶發(fā)酵的生產(chǎn)的主要方式。）＞固定化細胞發(fā)酵20世紀70年代后發(fā)展的技術，把微生物固定在水不溶性的載體上，進行多批次連續(xù)或間歇發(fā)酵。這種發(fā)酵具有：細胞密度大，產(chǎn)酶能力高；發(fā)酵穩(wěn)定性好，可反復使用或連續(xù)使用較長時間；細胞固定在載體上，流失較少，可在高稀釋率條件下連續(xù)發(fā)酵；發(fā)酵液含菌體少，利于產(chǎn)品分離。（額外成本高,須一定操作）產(chǎn)酶促進劑是指可以促進產(chǎn)酶、但是作用機理未闡明清楚的物質。添加誘導物控制阻遏物的濃度添加表面活性劑添加產(chǎn)酶促進劑酶傳感器是一種生物傳感器。生物傳感器是指利用生化反應所產(chǎn)生的或消耗的物質的量，通過電化學裝置轉換成電信號，進而選擇性地測定出