《发酵工程的特征》ppt课件

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1、第一节发酵工程的特征发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。它将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机地结合起来，是一门利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术。又称为微生物工程。目前，人们把利用生物细胞的生命活动来制备目的产物的过程统称为发酵。发酵工程的概念和内容（一）发酵工程的概念采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或者直接把微生物应用于工业生产的一种新技术。发酵工程的概念和内容（二）发酵工程的内容菌种的选育培养基的配制灭菌扩大培养和接种发酵过程产品的分离

2、提纯等菌种的选育要想通过发酵工程获得在种类、产量和质量等方面符合人们要求的产品，最重要的是要有优良的菌种。怎样才能得到优良的菌种呢？如果生产的是微生物直接合成的产物可以从自然界中先分离出相应的菌种，再用物理或化学的方法使菌种产生突变，从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。如果生产的是一般微生物不能合成的产品可用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，以构建工程细胞或工程菌，从而达到生产相应产品的目的培养基的配制要进行发酵生产，有了优良的菌种还需要有与菌种相适应的培养基。在配制培养基时应该注意哪些事情呢？（1）根据不同

3、的菌种，应选择不同的材料配制培养基。配制的培养基应满足微生物在碳源、氮源、生长因子、水、无机盐等方面的营养要求，并为微生物提供适宜的pH。（2）培养基的营养要协调，以利于产物的合成。（3）培养基在满足微生物的营养需求的基础上应尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益。灭菌发酵工程所用的菌种大多是单一的纯种，整个发酵过程中不能混入杂菌。这是为什么呢？在发酵过程中如混入其他微生物，将与菌种形成竞争关系，对发酵过程造成不良影响。例如：如果在谷氨酸发酵过程中混入放线菌，则放线菌分泌的抗生素就会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡。如果在青霉素生产过程中污

4、染了杂菌，这些杂菌则会分泌青霉素酶，将合成的青霉素分解掉。灭菌那如何防止杂菌的污染呢？要在发酵前对培养基和发酵设施进行严格的灭菌处理。怎样才算灭菌彻底呢？用高温、高压的方式，杀死所有杂菌的胞体、芽孢和孢子。扩大培养和接种如何得到发酵生产所需要的大量菌体来缩短生产周期呢？经过多次的扩大培养。如何对菌种进行扩大培养呢？扩大培养是将培养到对数期的菌体分开，分头进行培养，以促使菌体数量快速增加，能在短时间里得到大量的菌体。扩大培养和接种扩大培养与发酵生产过程中的培养有何不同呢？扩大培养是为了让菌体在短时期内快速增殖，而发酵过程中的培养是为了获

5、得代谢产物，目的不同采用的培养条件就有可能不同。例如：在酒精发酵过程中，扩大培养是为了促使酵母菌快速增殖，因此是在有氧条件下进行。而在发酵产生酒精的过程中则必须在无氧条件下进行以获得大量的酒精有了用于生产的充足的菌体，在接种时要注意什么事项呢？接种过程中要注意防止杂菌污染。发酵过程将菌体接种到装有培养液的发酵罐中，还需要对发酵过程进行检测和对发酵条件进行控制。这是为什么呢？发酵产物主要在菌体生长的稳定期产生。因此，要在发酵过程中随时取样检测培养液中细菌数目、产物浓度以了解发酵进程，及时添加必需的培养基成分来延长菌体生长稳定期的时间，以

6、得到更多的发酵产物。同时，还应对发酵条件进行严格控制。发酵过程哪些条件能影响菌体的发酵呢？发酵生产中温度、pH、溶氧量、转速等对发酵过程有重大影响。分离、提纯代谢产物采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来菌体本身，如酵母菌和细菌等采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行提取。二、发酵技术的特点1.多个反应过程可在发酵过程中一次完成；2.反应通产在常温常压下进行，条件温和，能耗少，设备很简单；3.原料来源广泛，可再生；4.可特异性地进行复杂的化学反应；5.要求无菌操作。第二节发酵工程的发酵简史天然发酵时期纯培养技术的建立深层培养技术的建

7、立代谢控制发酵技术的建立发酵原料的转变基因工程引入发酵工程2021/7/2416第一阶段传统经验制造技术－天然发酵阶段(naturalfermentationstage)特点：1.靠自然发酵2.历史悠久3.经验丰富4.工艺独特2021/7/2417谷物淀粉曲水解糖液酵母各类风味特殊的曲酿酒酿酒制醋是人类最早掌握的发酵技术之一2021/7/2418第二阶段纯种培养技术的成熟－初级代谢产物生产阶段(productionstageofprimarymetabolites)1680年，荷兰人Leeuwenkoek首次在雨水和醋中观察到大量活着

8、的微动体，宣告微生物的存在。1857年，发酵学之父法国人Pasteur首次证明酒精发酵是由酵母菌引起，发酵现象是微生物所进行的化学反应。德国人Koch首先应用固体培养基（先是明胶，后改后琼脂），以后Petri又创造了培养