发酵工程3下2.pptVIP

本章要求 熟悉工业发酵常用微生物种类 掌握菌种分离、筛选和选育的方法 掌握常规的菌种保藏方法 熟悉种子扩大培养的程序 掌握种子扩大培养方法和质量控制方法 前面已讲完 * t1 – t0 0.639 G = —————— = ————— n m m：比生长速率 在细菌个体生长里，每个细菌分裂繁殖一代所需的时间为代时(Generation time)，通常以G表示，在群体生长里细菌数量增加一倍所需的时间称为倍增时间（Doubling time)。 纳米细菌（nanobacteria），三天才分裂一次； 二十世纪九十年代初期从地下数公里发现的超微型细菌，用代谢产生的CO2作指标，计算出这些超微菌的代谢速率仅为地上正常细菌的10-15，有人认为它们需要100年才能分裂一次。 影响微生物增代时间（代时）的因素： 1）菌种，不同的微生物及微生物的不同菌株代时不同； 2）营养成分，在营养丰富的培养基中生长代时短 3）营养物浓度，在一定范围内，生长速率与营养物浓度呈正比， 凡是处于较低浓度范围内，可影响生长速率和菌体产量的营养物成分，就称为生长限制因子。 4）温度，在一定范围，生长速率与培养温度呈正相关。 一个微生物细胞 合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢。 如果同化作用的速度超过了异化作用 个体的生长 原生质的总量（重量、体积、大小）就不断增加 如果各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就 会发生繁殖，引起个体数目的增加。 群体内各个个体的进一步生长 群体的生长 群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖 个体生长 → 个体繁殖 → 群体生长 在一定时间和条件下细胞数量的增加（微生物群体生长） 微生物生长: 在微生物学中提到的“生长”，一般均指群体生长，这一点与 研究大生物时有所不同。 微生物生长的测定： 个体计数 群体重量测定 群体生理指标测定 评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响； 评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制(或杀死)作用的效果； 客观地反映微生物生长的规律； 二、微生物生长的测定 稳定生长期(Stationary phase)： 由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，逐步不适宜于细菌生长，导致生长速率降低直至零(即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数)。 稳定生长期又称恒定期或最高生长期，此时培养液中活细菌数 最高并维持稳定。 细胞重要的分化调节阶段； 储存糖原等细胞质内含物，芽孢杆菌在此阶段形成芽孢或建立自然感受态等。也是发酵过程积累代谢产物的重要阶段，某些放线菌抗生素的大量形成也在此时期。 生产上为获得更多的菌体或代谢产物 1. 补充营养物质或取走代谢产物 2. 调节pH、温度 3. 对好氧菌增加通气 4. 搅拌或振荡等措施延长稳定生长期 衰亡期(Decline或Death phase)： 营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出负增长。 该时期死亡的细菌以对数方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在。 细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶，产生或释放出一些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有些革兰氏染色反应阳性菌变成阴性反应等。 由于采用活菌计数比较麻烦，并要求严格进行操作，否则不易得到 准确的结果，重复性也差，因此在实际工作中多采用分光光度计测 定OD值的方法绘制细菌的生长曲线。 菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后能迅速生长，延缓期短； 生理性状稳定； 菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求； 无杂菌污染； 保持稳定的生产能力 种子的要求 四、工业微生物的扩大培养 １、种子扩大培养的任务 得到纯而壮的培养物，即获得活力旺盛的、接种数量足够的培养物。 对于不同产品的发酵过程来说，必须根据菌种生长繁殖速度快慢决定种子扩大培养的级数。 抗生素生产中，放线菌的细胞生长繁殖较慢，常采用三级种子扩大培养； 一般50t发酵罐多采用三级发酵，有的也采用四级发酵如链霉素生产； 有些酶制剂发酵生产也采用三级发酵； 谷氨酸及其他氨基酸的发酵所采用的菌种生产繁殖速度很快，常采用二级发酵。 ２、种子制备的过程 种子制备一般包括两个过程，即在固体培养基上生产大量孢子的制备过程和在液体培养基中生产大量菌丝或营养体的种子制备过程。 （1） 孢子制备（实验室种子制备） 孢子制备是种子制备的开始，是发酵生产的一个