第五章发酵工程--简化2要点.ppt

　　 一、发酵工业的发展历史 　　大规模利用微生物的工业是在20世纪20年代才真正开始的。当时主要是以酒精发酵、甘油发酵和丙醇发酵等为主。20世纪40年代，弗莱明发现了青霉素，开始采用深层发酵法大量生产。此后，链霉素等几十种重要的抗菌素相继问世，带动了抗菌素工业的诞生。发酵工业由无氧条件下的发酵发展到了有氧发酵。　　长期以来，几乎都是以碳水化合物作为发酵的原料，而到60年代增加了正烷烃、醋酸、醇类和天然气等。发酵的原料从依赖于农产品的状态转为从石油等矿产资源中寻找，从而实现了发酵原料的重大转变。 一、概述 　　70年代，基因重组技术、细胞融合等生物工程技术的飞速发展，为人类定向培育微生物开辟了新途径，微生物工程应运而生。通过DNA的组装或细胞工程手段，能按照人类设计的蓝图创造出新的“工程菌”和超级菌，然后通过微生物的发酵生产出对人有益的物质产品。　　传统的发酵技术，与现代生物工程中的基因工程、细胞工程、蛋白质工程和酶工程等相结合，使发酵工业进入到微生物工程的阶段。微生物工程包括菌种选育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。 一、概述 　归纳起来其发展如下：　 　天然发酵时代→ 纯培养技术→ 通气搅拌技术→ 代谢控制发酵技术→ 发酵原料的转变→ 现代生物技术 二、发酵工程简介 （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，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。 1.概念： （二）实例：谷氨酸发酵 1.菌种选育： 2.培养基的配制： 3.灭菌： 4.扩大培养和接种： 6.分离提取产物 无菌条件 谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌 5.发酵过程： 自然分离、人工诱变基因工程、细胞工程 物质种类、比例、适宜的PH 控制各种条件生产发酵产品 菌体：用过滤、沉淀等方法 代谢产物：用蒸馏、萃取、离子交换等方法 高压蒸汽灭菌 五种因子 (通入无菌空气并不断搅拌) 从自然界分离的菌种 种子制备原理与技术 影响种子质量的因素 种子质量的控制措施 种子制备的放大原理与技术 种子制备原理与技术 优良种子应具备的条件 生长活力强，延迟期短； 生理状态稳定； 浓度及总量能满足发酵罐接种量的要求； 无杂菌污染，保证纯种发酵； 适应性强，生产能力稳定 种子罐级数的确定 种子扩大的级数：制备种子需逐级扩大培养的次数 级数愈少，愈利于简化工艺及控制，并可减少种子罐污染杂菌的机会，减少消毒及值班工作量，减少因种子罐生长异常而造成的发酵波动。 确定方法 菌种的性质(如菌种传代后的稳定性) 瓶中的孢子数，孢子发芽及菌丝繁殖速度 发酵罐中种子培养液的最低接种量 种子罐与发酵罐的容积比 生产规模 随工艺条件的改变作适当的调整 种子质量的判断方法 通常检测的培养液中参数 pH是否在种子要求的范围之内 糖、氨基氮、磷酸盐的含量 菌丝形态、菌丝浓度和培养液外观 有无杂菌污染 其他参数，如接种前酶活、种子罐的溶氧和尾气等 种子制备 步骤： 斜面培养基中活化； 扁瓶固体培养基或摇瓶培养基中扩大培 　养，完成实验室种子制备 一级种子罐，制备生产用种子；视情况 　确定扩大级数，完成生产车间种子制备； 种子转种至发酵罐 种子制备过程 实验室种子制备阶段：琼脂斜面至固体培养基扩大培养（如茄子瓶斜面培养等或液体摇瓶培养 生产车间种子制备阶段：种子罐扩大培养 实验室种子制备 无菌方式接保藏的菌种至斜面培养基上，成熟后挑选正常菌落至试管斜面和摇瓶。 菌种产孢子能力强及孢子发芽、生长繁殖迅速，可用固体培养基培养孢子 菌种产孢子能力不强或孢子发芽慢，可用摇瓶液体培养法 不产孢子的菌种，保藏基础上，在一定温度下活化即可 种子扩大培养阶段 液体培养法：液体试管、三角瓶摇床振荡或回旋式培养。 表面培养法：茄子瓶、克氏瓶或瓷盘培养。 固体培养法：三角瓶、蘑菇瓶、克氏瓶、培养皿等麸皮培养。 生产车间种子制备 实验室制备的孢子斜面或摇瓶种子移接到种子罐进行扩大培养 种子罐培养一获得足够的菌种数量，二　种子罐的培养基接近发酵罐培养的醪液成分和培养条件，使菌体适应发酵环境 种子罐级数越少，越有利于简化工艺和控制，并减少由于多次转种而带来的染菌机会以及减少因种子罐生长异常而造成的发酵波动 但考虑能否在一定时间内获得优质、足量的种子以满足发酵的需求 种龄与接种量 接种龄 种子罐中培养的菌体从开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间 种子培养期应取菌种的对数生长期为宜，菌种过嫩或过老，不但延长发酵周期，而且会降低产量。 大量地接入培养成熟的菌种的优点： 缩短生长过程的延缓期，因而缩短了 　发酵周期，提高了设备利用率 节约发酵培养的动力消耗 有利于减少染菌机会 放射形土壤杆菌多糖（ARPS） 发酵过程