生物技術概論 3發(fā)酵工程 4酶工程 5蛋白質工程 6生物技術與食品

第三章發(fā)酵工程第一節(jié)發(fā)酵工程概述第一節(jié)發(fā)酵工程概述一、發(fā)酵工程的概念現(xiàn)代的發(fā)酵工程不僅包括包括菌體生產和代謝產物的發(fā)酵生產，還包括微生物機能的利用。其主要內容包括生產菌種的選育，發(fā)酵條件的優(yōu)化與控制，反響器的設計及產物的別離、提取與精制等。第一節(jié)發(fā)酵工程概述二、發(fā)酵類型〔一〕微生物菌體發(fā)酵是以獲得具有某種用途的菌體為目的的發(fā)酵。傳統(tǒng)的菌體發(fā)酵工業(yè)：有用于面包制作的酵母發(fā)酵及用于人類或動物食品的微生物菌體蛋白〔單細胞蛋白〕發(fā)酵兩種類型。新的菌體發(fā)酵可用來生產一些藥用真菌藥用真菌可以通過發(fā)酵培養(yǎng)的手段來生產出與天然產品具有同等療效的產物。有的微生物菌體還可用作生物防治劑第一節(jié)發(fā)酵工程概述〔二〕微生物酶發(fā)酵〔三〕微生物代謝產物發(fā)酵〔四〕微生物的轉化發(fā)酵微生物轉化是利用微生物細胞的一種或多種酶，把一種化合物轉變成結構相關的更有經(jīng)濟價值的產物。可進行的轉化反響包括：脫氫反響、氧化反響、脫水反響、縮合反響、脫梭反響、氨化反響、脫氨反響和異構化反響等。第一節(jié)發(fā)酵工程概述第一節(jié)發(fā)酵工程概述第二節(jié)微生物發(fā)酵過程微生物發(fā)酵過程即微生物反響過程，是指微生物在生長繁殖過程中所引起的生化反響過程。根據(jù)微生物的種類不同〔好氧、厭氧、兼性厭氧〕，可以分為好氧性發(fā)酵和厭氧性發(fā)酵兩大類。第二節(jié)微生物發(fā)酵過程按照設備來分，發(fā)酵又可分為敞口發(fā)酵、密閉發(fā)酵、淺盤發(fā)酵和深層發(fā)酵。液體深層發(fā)酵優(yōu)點：①液體懸浮狀態(tài)是很多微生物的最適生長環(huán)境。②在液體中，菌體及營養(yǎng)物、產物〔包括熱量〕易于擴散，使發(fā)酵可在均質或擬均質條件下進行，便于控制，易于擴大生產規(guī)模。③液體輸送方便，易于機械化操作。④廠房面積小，生產效率高，易進行自動化控制，產品質量穩(wěn)定。⑤產品易于提取、精制等。第二節(jié)微生物發(fā)酵過程一、工業(yè)生產常用微生物工業(yè)生產上常用的微生物主要是細菌、放線菌、酵母菌和霉菌，由于發(fā)酵工程本身的開展以及遺傳工程的介人，藻類、病毒等也正在逐步地變?yōu)楣I(yè)生產用的微生物。第二節(jié)微生物發(fā)酵過程二、培養(yǎng)基〔一〕培養(yǎng)基的種類①孢子培養(yǎng)基：是供制備孢子用的。②種子培養(yǎng)基：是供孢子發(fā)芽和菌體生長繁殖用的。③發(fā)酵培養(yǎng)基：是供菌體生長繁殖和合成大量代謝產物用的。第二節(jié)微生物發(fā)酵過程二、培養(yǎng)基〔二〕發(fā)酵培養(yǎng)基的組成1.碳源2.氮源3.無機鹽和微量元素4.生長因子5.水6.產物形成的誘導物、前體和促進劑許多胞外酶的合成需要適當?shù)恼T導物存在。第二節(jié)微生物發(fā)酵過程第二節(jié)微生物發(fā)酵過程第三節(jié)液體深層發(fā)酵典型的分批發(fā)酵工藝流程圖微生物分批生長的生長曲線1.延滯期；2.加速生長期；3.指數(shù)生長期；4.減速期；5.穩(wěn)定期；6.衰亡期第三節(jié)液體深層發(fā)酵第三節(jié)液體深層發(fā)酵第三節(jié)液體深層發(fā)酵一、深層發(fā)酵的操作方式〔二〕連續(xù)發(fā)酵優(yōu)點：①可以維持穩(wěn)定的操作條件，有利于微生物的生長代謝，從而使產率和產品質量也相應保持穩(wěn)定；②能夠更有效地實現(xiàn)機械化和自動化，降低勞動強度，減少操作人員與病原微生物和毒性產物接觸的時機；③減少設備清洗、準備和滅菌等非生產占用時間，提高設備利用率，節(jié)省勞動力和工時；④由于滅菌次數(shù)減少，使測量儀器探頭的壽命得以延長；⑤容易對過程進行優(yōu)化，有效地提高發(fā)酵產率。第三節(jié)液體深層發(fā)酵第三節(jié)液體深層發(fā)酵第三節(jié)液體深層發(fā)酵一、深層發(fā)酵的操作方式〔三〕補料分批發(fā)酵補料分批發(fā)酵可以分為兩種類型：單一補料分批發(fā)酵和反復補料分批發(fā)酵補料分批發(fā)酵作為分批發(fā)酵向連續(xù)發(fā)酵的過渡，兼有兩者之優(yōu)點首先它可以解除營養(yǎng)物基質的抑制。還可以減少菌體生成量，提高有用產物的轉化率。與連續(xù)發(fā)酵相比，它不會產生菌種老化和變異問題，其適用范圍也比連續(xù)發(fā)酵廣。第三節(jié)液體深層發(fā)酵二、發(fā)酵工藝控制〔一〕溫度〔二〕PH值〔三〕溶解氧濃度第三節(jié)液體深層發(fā)酵第三節(jié)液體深層發(fā)酵第三節(jié)液體深層發(fā)酵第三節(jié)液體深層發(fā)酵第三節(jié)液體深層發(fā)酵四、下游加工過程〔一〕發(fā)酵液預處理和固液別離〔二〕提取〔三〕精制〔四〕成品加工第四節(jié)固體發(fā)酵固體發(fā)酵所用原料一般為經(jīng)濟易得、富含營養(yǎng)物質的工農業(yè)中的副、廢產品，如鼓皮、薯粉、大豆餅粉、高梁、玉米粉等。一般過程為：將原料預加工后再經(jīng)蒸煮滅菌，然后制成含一定水分的固體物料，接入預先培養(yǎng)好的菌種，進行發(fā)酵。發(fā)酵成熟后要適時出料，并進行適當處理，或進行產物的提取。固體發(fā)酵所需設備簡單，操作容易，并可因陋就簡、因地制宜地利用一些來源豐富的工農業(yè)副產品第五節(jié)典型產品的發(fā)酵生產一、抗生素發(fā)酵生產〔一〕青霉素發(fā)酵生產菌株〔二〕青霉素發(fā)酵生產培養(yǎng)基碳源氮源前體無機鹽

第五節(jié)典型產品的發(fā)酵生產一、抗生素發(fā)酵生產〔三〕青霉素發(fā)酵工藝

1.種子制備2.發(fā)酵培養(yǎng)3.以發(fā)酵后處理過濾、提煉、脫色、結晶：第五節(jié)典型產品的發(fā)酵生產二、氨基酸發(fā)酵生產〔一〕谷氨酸發(fā)酵生產的菌種〔二〕谷氨酸發(fā)酵生產的原料制備〔三〕菌種擴大培養(yǎng)1.一級種子培養(yǎng)2.二級種子培養(yǎng)〔四〕谷氨酸發(fā)酵生產〔五〕谷氨酸提取第五節(jié)典型產品的發(fā)酵生產三、維生素發(fā)酵生產第一步發(fā)酵二級種子擴大培養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng)第二步發(fā)酵二級種子擴大培養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng)發(fā)酵液濃縮，精制第五節(jié)典型產品的發(fā)酵生產四、檸檬酸的生產培養(yǎng)條件。包括：①供給大量的氧氣，因黑曲霉是嚴格的好氧菌；②培養(yǎng)基中錳元素不能超標；③要供給大量的葡萄糖。過程中有兩個關鍵的調節(jié)酶：磷酸果糖激酶〔PEK,一種糖酵解酶〕和α-酮戊二酸脫氫酶〔α-KDH，一種TCA循環(huán)酶〕。第五節(jié)典型產品的發(fā)酵生產五、發(fā)酵乳的生產大規(guī)模的細胞培養(yǎng)在乳業(yè)生物科技的主要應用是先向牛奶中接種乳酸菌〔LAB〕發(fā)酵劑，然后將牛奶轉化為各類產品豆腐乳的制作一、實驗目的學習豆腐乳發(fā)酵的的工藝過程豆腐乳的制作豆腐乳的制作三、實驗材料AS3.25〔武通橋毛霉〕或AS3.2778〔放射狀毛霉〕，新鮮豆腐，無菌水，三角瓶，食鹽，黃酒，紅曲米，面曲，甜酒釀等豆腐乳的制作四、實驗步驟1.將毛霉制成孢子懸液。2.將新鮮豆腐冷卻后，按規(guī)格大小劃塊。3.接種4.培養(yǎng)與晾花5.裝瓶與腌坯6.裝壇發(fā)酵7.質量鑒定豆腐乳的制作五、實驗結果根據(jù)SB∕T10170—2007規(guī)定，從腐乳的外表及斷面色澤、組織形態(tài)〔塊形、質地〕、滋味及氣味、有無雜質等方面綜合評價腐乳質量。第四章酶工程第一節(jié)酶工程概述一、酶及酶工程的概念〔一〕酶1．酶的定義酶是具有生物催化功能的生物大分子，按照其化學組成，可以分為蛋白類酶〔P酶〕和核酸類酶〔R酶〕兩大類別。蛋白酶主要是由蛋白質組成，核酸類酶主要由核酸〔RNA〕組成。目前已發(fā)現(xiàn)的酶有7000種以上第一節(jié)酶工程概述一、酶及酶工程的概念2．酶的特性〔1〕酶催化作用的專一性強〔2〕酶催化作用的效率高〔3〕酶催化作用的條件溫和3．酶的分類和命名第一節(jié)酶工程概述第一節(jié)酶工程概述二、酶的開展歷程1833年1896年1913年1926年1960年1965年1982年20多年來，新發(fā)現(xiàn)的核酸類酶越來越多第二節(jié)酶的發(fā)酵生產優(yōu)點：①微生物生長繁殖快，生活周期短，產量高；②微生物培養(yǎng)方法簡單，生產原料大多為農副產品，來源豐富，價格低廉，機械化程度高，經(jīng)濟效益高；③微生物菌株種類繁多，酶的品種齊全；④微生物具有較強的適應性和應變能力，可以通過適應、誘導、誘變及基因工程等方法培育出新的產酶菌種。第二節(jié)酶的發(fā)酵生產一、產酶菌種的篩選〔一〕優(yōu)良菌株的標準一個優(yōu)良的產酶菌種應具備以下幾點：①繁殖快，產酶量高，生產周期短；②適應性強、易培養(yǎng)和控制，便于管理和降低生產本錢；③產酶性能穩(wěn)定，不易退化，不易受噬菌體侵襲；④產生的酶容易別離純化；⑤菌種本身和代謝產物平安無毒，對生產人員、生產環(huán)境，酶的應用不會產生不良影響。第二節(jié)酶的發(fā)酵生產一、產酶菌種的篩選〔二〕菌株篩選過程主要包括以幾個步驟：含菌樣品的采集，菌種別離，產酶性能測定及復篩等。第二節(jié)酶的發(fā)酵生產一、產酶菌種的篩選〔三〕產酶常用的微生物1．細菌2．放線菌3．霉菌4．酵母菌第二節(jié)酶的發(fā)酵生產二、基因工程菌的構建理想的宿主載體系統(tǒng)應具備以下幾個特性：①載體與宿主相容，攜帶酶基因的載體能在宿主中穩(wěn)定維持；②菌體容易大規(guī)模培養(yǎng)，生長無特殊要求，且能利用廉價的原料；③所生產的目標酶占總蛋白質的比例較高，且能以活性形式分泌；④宿主菌對人平安、不分泌毒素。第二節(jié)酶的發(fā)酵生產三、微生物酶的發(fā)酵生產微生物酶的發(fā)酵生產是指在人工控制的條件下，有目的利用微生物培養(yǎng)來獲得所生產需要的酶制劑。微生物酶的發(fā)酵生產包括菌種活化、菌種擴大培養(yǎng)、培養(yǎng)基制備和發(fā)酵生產等。微生物發(fā)酵產酶的一般工藝流程第二節(jié)酶的發(fā)酵生產三、微生物酶的發(fā)酵生產微生物酶的發(fā)酵生產是指在人工控制的條件下，有目的利用微生物培養(yǎng)來獲得所生產需要的酶制劑。微生物酶的發(fā)酵生產包括菌種活化、菌種擴大培養(yǎng)、培養(yǎng)基制備和發(fā)酵生產等。微生物發(fā)酵產酶的一般工藝流程如圖4-1所示。第二節(jié)酶的發(fā)酵生產第二節(jié)酶的發(fā)酵生產第二節(jié)酶的發(fā)酵生產三、微生物酶的發(fā)酵生產〔二〕發(fā)酵方法1.溫度的控制枯草桿菌的最適生長溫度為34～37℃，黑曲霉的最適生長溫度為28～32℃。2.通氣和攪拌在發(fā)酵過程中必須不斷供給氧，一般通過供給無菌空氣來實現(xiàn)；第二節(jié)酶的發(fā)酵生產三、微生物酶的發(fā)酵生產〔二〕發(fā)酵方法3.pH值的控制細菌和放線菌的生長最適pH值為6.5～8.0；霉菌和酵母的生長最適pH值為4～6；植物細胞的生長最適pH值為5～6。第二節(jié)酶的發(fā)酵生產三、微生物酶的發(fā)酵生產〔三〕培養(yǎng)基1.碳源2.氮源3.無機鹽4.生長因子5.產酶促進劑第二節(jié)酶的發(fā)酵生產三、微生物酶的發(fā)酵生產〔四〕提高酶產量的措施1.添加誘導物酶作用底物、酶反響產物、酶底物類似物2.控制阻遏物濃度3.外表活性劑4.添加產酶促進劑第三節(jié)酶的別離純化一、酶制劑生產的根本過程〔一〕細胞破碎第三節(jié)酶的別離純化一、酶制劑生產的根本過程〔二〕酶的提取酶的提取是指在一定條件下，用適當?shù)娜軇┗蛉芤禾幚砗冈?，使酶充分溶解到溶劑或溶液中的過程，又稱為酶的抽提。酶的提取方法第三節(jié)酶的別離純化一、酶制劑生產的根本過程〔三〕沉淀別離第三節(jié)酶的別離純化一、酶制劑生產的根本過程〔四〕離心別離〔五〕過濾與膜別離第三節(jié)酶的別離純化一、酶制劑生產的根本過程〔六〕層析別離第三節(jié)酶的別離純化一、酶制劑生產的根本過程〔七〕電泳別離帶電離子在電場中向著與其本身所帶電荷相反的電極移動的過程稱為電泳。電泳的方法很多。紙電泳、薄層電泳、薄膜電泳、凝膠電泳、自由電泳和等電聚焦電泳。第三節(jié)酶的別離純化第三節(jié)酶的別離純化一、酶制劑生產的根本過程〔九〕結晶結晶是溶質以晶體形式從溶液中析出的過程。酶的結晶是酶別離純化的一種手段。酶在結晶之前，酶液必須經(jīng)過純化到達一定純度和濃度。第三節(jié)酶的別離純化一、酶制劑生產的根本過程〔十〕枯燥枯燥是將固體、半固體或濃縮液中的水分或其他溶劑除去一局部，以獲得含水分較少的固體物質的過程。物質經(jīng)過枯燥后，可以提高酶的穩(wěn)定性，利于產品保存、運輸和使用。常用的枯燥方法有真空枯燥、冷凍枯燥、噴霧枯燥、氣流枯燥和吸附枯燥等。第三節(jié)酶的別離純化二、酶的純度與酶活力酶活力是指在一定條件下，酶所催化的反響初速度。1961年國際生物化學與分子生物學聯(lián)合會規(guī)定：在特定條件下〔溫度可采用25℃，pH值等條件均采用最高條件〕，每1min催化1μmol的底物轉化為產物的酶量定義為1個酶活力單位，這個單位稱為國際單位(IU)。第三節(jié)酶的別離純化三、酶制劑的保存〔一〕溫度〔二〕緩沖液〔三〕氧化/復原〔四〕蛋白質的濃度及純度第四節(jié)酶分子的改造第四節(jié)酶分子的改造第四節(jié)酶分子的改造一、酶分子修飾〔一〕金屬離子置換修飾〔二〕大分子結合修飾〔三〕側鏈基團修飾〔四〕側鏈水解修飾第四節(jié)酶分子的改造二、酶的蛋白質工程酶的蛋白質工程是在基因工程的根底上開展起來的，酶的蛋白質工程致力于天然蛋白質的改造，制備各種定做的蛋白質。第四節(jié)酶分子的改造第五節(jié)酶與細胞的固定化一、酶的固定化固定化酶是指在一定空間內以閉鎖狀態(tài)存在的酶。第五節(jié)酶與細胞的固定化一、酶的固定化〔一〕載體結合法1.物理吸附法2.離子吸附法3.共價結合法4.螯合法第五節(jié)酶與細胞的固定化一、酶的固定化〔二〕包埋法〔三〕供價交聯(lián)法第五節(jié)酶與細胞的固定化二、細胞的固定化〔一〕吸附法〔二〕包埋法將細胞包埋在多孔載體內部而制成固定化細胞的方法稱為包埋法。包埋法可分為凝膠包埋法、纖維包埋法和微膠囊法。其中凝膠包埋法應用最廣泛第五節(jié)酶與細胞的固定化三、固定化酶的性質〔一〕酶的活性變化〔二〕酶穩(wěn)定性提高〔三〕最適pH的變化〔四〕最適溫度提高〔五〕反響動力學常數(shù)變化第五節(jié)酶與細胞的固定化四、固定化酶的指標〔一〕相對酶活力〔二〕酶的活力回收率〔三〕固定化酶的半衰期第六節(jié)酶反響器間歇式酶反響器第六節(jié)酶反響器二、酶反響器的設計原那么底物的酶促反響動力學以及溫度、壓力和pH等操作參數(shù)對反響器的影響，反響器的類型和反響器內流體的流動狀態(tài)及傳熱特性，生產工藝流程和生產量的需求等。在設計酶反響器時，還應在經(jīng)濟、社會、時間和空間上實現(xiàn)最優(yōu)化。第六節(jié)酶反響器三、酶反響器的性能評價〔一〕空時〔二〕轉化率〔三〕生產強度第六節(jié)酶反響器四、酶反響器的操作〔一〕酶反響器中微生物污染的控制〔二〕酶反響器中流動狀態(tài)的控制〔三〕反響器中恒定生產能力的控制第七節(jié)生物傳感器第七節(jié)生物傳感器一、生物傳感器的原理生物傳感器是使用固定化的生物分子結合換能器，用來偵測生物體內或生物體外的環(huán)境化學物質或與之起特異性交互作用后產生響應的一種裝置。第七節(jié)生物傳感器一、生物傳感器的原理工作原理：待測物質經(jīng)擴散作用進入固定化生物敏感層，經(jīng)分子識別，發(fā)生生物化學反響，產生的信息繼而被相應的化學或物理換能器轉化為可定量和可處理的電信號，再經(jīng)儀表的放大和輸出，便可獲得待測物的相關數(shù)據(jù)信息。第七節(jié)生物傳感器一、生物傳感器的原理生物傳感器由兩個主要關鍵局部所構成。一局部是生物傳感器信號接收或產生局部，來自于生物體分子、組織局部或個體細胞的分子識別組件；另一局部屬于硬件儀器組件局部，主要為物理信號轉換組件。第七節(jié)生物傳感器二、生物傳感器的分類酶傳感器、微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、場效應晶體管傳感器第七節(jié)生物傳感器三、生物傳感器的開展前景〔一〕功能更加全面，朝微型化方向開展〔二〕智能化程度更高第八節(jié)酶的應用一、酶應用的領域第八節(jié)酶的應用二、酶應用的例子〔一〕酶在葡萄糖生產中的應用葡萄糖的酶法生產工藝流程：淀粉→調漿→液化→糖化→脫色→過濾→離子交換→真空濃縮→結晶→別離→枯燥→葡萄糖產品第八節(jié)酶的應用二、酶應用的例子〔二〕酶在疾病診斷方面的應用【實驗實訓】淀粉酶在果葡糖漿生產上的應用一、實驗目的掌握淀粉酶水解淀粉的原理，了解溫度、pH值和淀粉酶添加量的變化對果葡糖漿得率的影響。二、實驗原理淀粉水解的方法有酸解法、酸酶結合法和酶法三種。酶法是采用酶液化和酶糖化得到葡萄糖液的一種工藝。此法已經(jīng)廣泛用于淀粉糖品的生產，其中果葡糖漿的生產即采用雙酶法。淀粉酶在果葡糖漿生產上的應用三、材料用具〔一〕材料玉米淀粉或薯類淀粉〔二〕試劑α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶〔糖化酶〕、異構酶、濃度0.1%稀鹽酸、0.1mol/LCaCl2溶液、0.01mol／L的硫酸鎂溶液〔三〕器具500ml燒杯、量筒、微量移液器、磁力攪拌器、離子交換樹脂、真空濃縮器、恒溫干箱、連續(xù)蒸發(fā)器、異構酶柱桶、酸度計、高效液相色譜、封口膜淀粉酶在果葡糖漿生產上的應用四、制備方法〔一〕工藝流程淀粉酶在果葡糖漿生產上的應用四、制備方法〔二〕操作要點1.調漿與液化2.糖化3.糖化液精制4.酶法異構葡萄糖為果糖5.果糖與葡萄糖的別離6.制備高果糖漿淀粉酶在果葡糖漿生產上的應用五、本卷須知1.α-淀粉酶根據(jù)熱穩(wěn)定性和最適反響溫度的不同2.pH值的影響3.Ca2+的影響4.影響葡萄糖淀粉酶作用的主要因素是pH值和溫度。5.現(xiàn)在推出的新型異構酶，酶分子中含有鈷和鎂，最適pH值8.0，最適溫度60℃。6.異構化反響溫度控制。第五章蛋白質工程第五章蛋白質工程【知識目標】①了解蛋白質工程的產生背景及目前的開展狀況。②理解蛋白質工程的主要的研究過程及具體操作手段。③掌握蛋白質工程的概念并明確其研究的目標?！炯寄苣繕恕竣倌軌蜻\用蛋白質工程的根本原理解析在實際生產生活中蛋白質工程應用的實例。②掌握胰蛋白酶酶活力的測定方法。第一節(jié)蛋白質工程概述第一節(jié)蛋白質工程概述二、蛋白質概述〔一〕蛋白質的組成組成人體蛋白質的氨基酸僅有20種其中除甘氨酸和脯氨酸外，均屬于L-α-氨基酸第一節(jié)蛋白質工程概述二、蛋白質概述〔二〕蛋白質的結構一級結構二級結構三級結構四級結構第一節(jié)蛋白質工程概述二、蛋白質概述〔三〕蛋白質結構與功能的關系1.蛋白質一級結構與功能的關系(1)相似的結構具有相似的功能(2)不同結構具有不同的功能2.蛋白質空間結構與功能的關系空間結構發(fā)生改變，其功能活性也必然會隨之改變第二節(jié)蛋白質工程的研究方法一、蛋白質工程的研究策略研究過程就是通過嚴格的分子設計，把它定向地改造成一個具有預期的新的特性的蛋白質。一種是對天然蛋白質進行改造；另一種是完全重建一個新的蛋白質。在具體操作中，前者是對天然蛋白質中的少數(shù)幾個氨基酸殘基進行的替換(小改)、分子剪裁(中改)或者局部重建(大改)；后者是從頭設計—個全新的蛋白質。我們目前的蛋白質工程研究中主要進行的是“小改〞和“中改〞。第二節(jié)蛋白質工程的研究方法第二節(jié)蛋白質工程的研究方法第三節(jié)蛋白質工程的應用實例一、胰蛋白酶胰蛋白酶〔〕是絲氨酸蛋白酶類，它是一條單鏈肽，由223個氨基酸殘基組成，N末端為異亮氨酸。主要作用于精氨酸或賴氨酸羧基端的肽鍵。是特異性最強的蛋白酶，在決定蛋白質的氨基酸排列中，它成為不可缺少的工具。第三節(jié)蛋白質工程的應用實例一、胰蛋白酶胰蛋白酶極易自溶，自溶產物經(jīng)層析別離后，會得到4個具有胰蛋白酶活性的片段。通過對N末端殘基的分析，說明這些活性產物是由于Arg117-Val118、Lys145-Ser146及Lys159-Ala160處發(fā)生了斷裂而出現(xiàn)的。人們運用了蛋白質工程手段，對Arg117位自溶點進行了缺失突變，最終得到了穩(wěn)定性明顯提高的突變株。第三節(jié)蛋白質工程的應用實例二、金屬硫蛋白金屬硫蛋白(metallothionein,MT)是由微生物和植物產生的金屬結合蛋白，是一類富含半胱氨酸的短肽，是半胱氨酸殘基和金屬含量極高的蛋白質，可以通過半胱氨酸的巰基結合大量的金屬素，對多種重金屬有高度的親和性。一般由兩個大小相近，結構與功能類似的結構域組成，即α-結構域和β-結構域。人們?yōu)閷⒑笑?結構域的基因轉移到煙草中，成功的獲得了對鎘，銅，鉛等重金屬具有較高抗性的工程株。第三節(jié)蛋白質工程的應用實例三、人白細胞介素-2IL-2是第—個被發(fā)現(xiàn)的白細胞介素。天然人白細胞介素-2是一個由133個氨基酸殘基組成的多肽，133個氨基酸中共有3個半胱氨酸，其中有一個半胱氨酸〔Cys125〕以游離方式存在，而另兩個半胱氨酸〔Cys58和Cys105〕縮合成活性所必需的二硫鍵。第三節(jié)蛋白質工程的應用實例第三節(jié)蛋白質工程的應用實例四、組織纖維蛋白溶酶原激活因子tPA能夠切割纖溶酶原形成纖溶酶，從而激活纖溶作用(fibrino1ysis)，使血栓溶解。作為一種高效特異性溶血栓藥物。優(yōu)點:(1)血栓選擇性高但幾乎不激活循環(huán)血液中的纖溶系統(tǒng)，可直接靜脈注射；(2)對中毒性休克引起的彌散性血管內凝血療效顯著等。第三節(jié)蛋白質工程的應用實例第三節(jié)蛋白質工程的應用實例五、枯草桿菌蛋白酶枯草桿菌蛋白酶(subtilisin)是由枯草芽抱桿菌(Bacillussubtilis)合成的一種絲氨酸蛋白酶?？莶輻U菌蛋白酶根據(jù)來源的不同可分為Carlsberg，E，BL，YaB等多種。第三節(jié)蛋白質工程的應用實例五、枯草桿菌蛋白酶枯草桿菌蛋白酶可以催化蛋白質，把蛋白質水解成氨基酸。具有重要的應用價值，被廣泛應用在洗滌劑、制革及絲綢工業(yè)中，是一種重要的工業(yè)用酶。三維結構及編碼基因目前已經(jīng)根本搞清楚，而且配有適宜的克隆、表達系統(tǒng)以及準確的定量分析催化活性的方法，因此缺點目前已經(jīng)可以通過蛋白質工程得到改進第三節(jié)蛋白質工程的應用實例五、枯草桿菌蛋白酶對枯草桿菌蛋白酶所做的定點誘變已有400多個，在理論和應用方面均取得了相當大的進展和成功?？莶輻U菌蛋白酶早在幾十年前就被開發(fā)成為商用的紡織品洗滌劑的添加酶，目前仍然是最根本、最重要，也是使用最廣泛、最成熟的洗滌用酶。應用定點改造后的枯草桿菌蛋白酶制成的洗滌劑，便可以實現(xiàn)與漂白劑共同使用的目的了。第三節(jié)蛋白質工程的應用實例胰蛋白酶酶活力的測定一、實驗目的1.掌握胰蛋白酶的根本性質；2.學會純化、結晶胰蛋白酶的根本方法；3.能夠獨立完成胰蛋白酶的活性及比活性的測定。

胰蛋白酶酶活力的測定胰蛋白酶酶活力的測定三、試劑和器材1.材料新鮮或速凍的豬胰臟2.儀器剪刀、鑷子；絞肉機；研缽；大玻璃漏斗；布氏漏斗；抽濾瓶；顯微鏡；紗布；恒溫水浴鍋；紫外分光光度計；計時器；pH試紙。胰蛋白酶酶活力的測定三、試劑和器材3.試劑pH2.5乙酸酸化水；2.5mol/LH2SO4；5mol/LNaOH；2mol/LNaOH；2mol/LHCl；0.001mol/LHCl；硫酸銨；氯化鈣。0.8mol/LpH9.0硼酸緩沖液：取20mL0.8mol/L硼酸溶液，加80mL0.2mol/L四硼酸鈉溶液，混合后，用pH計檢查校正。0.4mol/LpH9.0硼酸緩沖液〔用0.8mol/L稀釋1倍即可〕；0.2mol/LpH8.0硼酸緩沖液：取70mL0.2mol/L硼酸溶液，加30mL0.05mol/L四硼酸鈉溶液，混合后，用pH計校正。0.05mol/LpH8.0Tris－HCl緩沖液：取50mL0.1mol/Ltris〔三羥甲基氨基甲烷〕，加29.2mL0.1mol/LHCl，再加水定容至100mL。BAEE底物溶液的配制：即每毫升0.05mol/LpH8.0Tris－HCl緩沖液中加0.34mgBAEE和2.22mg的氯化鈣。胰蛋白酶酶活力的測定四、實驗步驟〔一〕豬胰蛋白酶制備1.豬胰蛋白酶原的提取2.胰蛋白酶原激活3.胰蛋白酶的別離4.胰蛋白酶的結晶5.胰蛋白酶的重結晶胰蛋白酶酶活力的測定四、實驗步驟〔二〕胰蛋白酶活性的測定以苯甲酰-L-精氨酸乙酯〔BAEE〕為底物，用紫外吸收法進行測定胰蛋白酶酶活力的測定五、本卷須知

1.胰臟必需是剛屠宰的新鮮組織或速凍的。2.在室溫14～20℃條件下8～12h可激活完全，比活性到達“3000～4000BAEE單位/mg蛋白〞時即可停止激活。3.進行結晶時應十分細心地按規(guī)定條件操作。4.必須嚴格控制PH。5.第一次結晶時，3～5d后仍然無結晶，應檢查pH，必要時調整pH，促使結晶形成。胰蛋白酶酶活力的測定六、思考題1．提取制備豬胰蛋白酶的過程中，應特別注意哪些因素？2．PH值在制備中起到什么作用？3．影響晶體形成的因素有哪些？4．在測定酶的比活力過程中應注意哪些因素？一、單細胞蛋白〔一〕SCP產生的背景微生物生產SCP的優(yōu)點：①在適宜條件下微生物可快速生長，有些微生物的生物量倍增時間為0.5~1h；一、單細胞蛋白〔二〕SCP的平安性及其被接納程度SCP生產過程中所用的原材料是影響平安性的關鍵因素要想將SCP直接作為人類的食品，就必須具備高超的制作工藝和技能一、單細胞蛋白〔三〕SCP的生產1.用能源物質生產SCP2.用廢棄物生產SCP3.用農作物生產SCP4.用藻類生產SCP〔1〕污水預處理〔2〕小球藻培養(yǎng)〔3〕收獲及加工。啤酒工藝流程示意圖二、食品和飲料的發(fā)酵生產〔二〕奶制品1.奶酪2.酸奶3.雙歧桿菌乳〔三〕蔬菜發(fā)酵〔腌制〕二、食品和飲料的發(fā)酵生產〔六〕植物蛋白飲料植物蛋白飲料是利用蛋白質含量較高的植物種子及各種核果類為主要原料，經(jīng)加工制成的一種乳狀飲料。在以大豆為代表的植物蛋白原料中，含較高的蛋白質、維生素、礦物質和其他營養(yǎng)成分。發(fā)酵型植物蛋白飲料兼有植物蛋白飲料和乳酸菌飲料的雙重優(yōu)點。豆奶飲料是一種理想的植物蛋白飲料，通過乳酸菌對其進行發(fā)酵作用，可進一步改善產品的品質。三、酶與食品加工四、新型甜味劑〔一〕功能性甜味劑1.功能性低聚糖2.糖醇四、新型甜味劑〔二〕高甜度新型甜昧劑1.阿斯巴甜2.甜蜜素3.甜菊甙4.甜蛋白5.二氫查爾酮6.其他五、其他食品添加劑〔一〕食用有機酸〔二〕氨基酸和維生素〔三〕調味劑或調味增強劑六、轉基因食品〔一〕產生的背景〔二〕轉基因食品的概念轉基因食品〔geneticallymodifiedfood〕是指以轉基因生物為原料加工生產的食品，轉基因食品包括轉基因動物性食品、轉基因植物性食品和轉基因微生物性食品。六、轉基因食品〔三〕轉基因食品的主要優(yōu)點1.延長水果和蔬菜的貨架期及感官特性2.提高食品的品質3.提高必需氨基酸的含量4.增加碳水化合物含量5.提高肉、奶和畜類產品的數(shù)量和質量6.增加農作物抗逆能力7.生產可食性疫苗或藥物8.生產功能性食品七、重組牛生長激素〔rBST〕牛生長激素〔bovinegrowthhormone，bGH〕是由腦垂體前葉嗜酸性細胞分泌的一種具有調節(jié)生長和催乳功能的內源性激素蛋白質。1993年，美國FDA允許在奶牛中使用rBST，作為bGH人工合成的替代品，給奶牛注射，可以人工增加奶牛產量，最高可增產15％－20％。研究證明，rBGH使用會增加牛奶中IGF-l的濃度。人和牛的IGF-l幾乎完全相同，免疫學分析方法無法區(qū)別?？赡軙οM者有害。八、轉基因動物〔一〕促進動物生長，提高生產性能?！捕程岣呖共×瓦m應性〔三〕利用動物生物反響器提取保健蛋白〔四〕提高動物性食品的相關特性九、轉基因植物〔一〕改善食品營養(yǎng)品質1.改善食品營養(yǎng)成份2.改善食品風味3.增加食品的藥用價值和保健功能〔二〕改善食品加工品質〔三〕改善食品貯藏品質二、基因工程在食品包裝中的應用塑料作為四大包裝材料之一，由于其質輕、強度好，用量逐年遞增。聚β-羥基脂肪酸〔PHA〕是一類微生物合成的大分子聚合物，其結構簡單，是可生物降解材料研究的熱點。目前，PHB的生產本錢依然太高?？上蛑参矬w內引入PHB生物合成途徑，以植物為表達載體，利用CO2及光能合成。這是大規(guī)模廉價生產PHB的一種很有前景的方法，用轉基因植物來生產PHB是降低生產本錢的較好選擇。

利用核酸探針檢測食物中沙門氏菌病原體的過程

四、抗體檢測系統(tǒng)〔一〕原理根本原理是抗原抗體反響，抗原抗體反響是指抗原與相應抗體之間所發(fā)生的特異性結合反響，不同的微生物有其特異的抗原，并能激發(fā)機體產生相應的特異性抗體。在免疫檢測中，可利用單克隆抗體檢測微生物的特異抗原，也可利用微生物抗原檢測體內產生的特異抗體。兩種方法均能判斷機體的感染狀況。四、抗體檢測系統(tǒng)〔二〕方法及應用其應用范圍包括：①食品成分的檢測，包括食品中諸如蛋白質等營養(yǎng)成分、香氣成分及某些不期望成分的檢測等；②食品生產和加工過程中某些引起食品質量問題的成分的檢測，如定性或定量檢測腐敗微生物及其酶等；③食品平安性的檢測，如病原微生物或微生物毒素、殺蟲劑、抗生素以及食品摻假物等檢測。第四節(jié)轉基因生物與食品平安第四節(jié)轉基因生物與食品平安第四節(jié)轉基因生物與食品平安三、轉基因食品的生物芯片檢測生物芯片是轉基因食品檢測的新方法?；蛐酒哂懈咄壳夷懿⑿袡z測的優(yōu)點，僅靠一個實驗就能篩選出大量的各種轉基因食品，被認為是最具潛力的檢測手段之一。Rudi等研制出一種基于PCR的復合定