微生物发酵过程及其应用.pptVIP

为什么要利用微生物？ 抗生素、氨基酸、酶制剂等产品为什么能通过微生物发酵来生产？这与微生物的生长和代谢特点有什么关系？ 1、某些微生物因争夺生存环境或营养物，会产生抗生素将其他种类的微生物杀死。 2、微生物会产生蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶，将营养物质水解成可吸收的小分子的多肽或氨基酸、葡萄糖 。 3、微生物细胞会通过合成或分解代谢生产它必需的一些物质，包括氨基酸、核苷酸等。 为什么要利用微生物？ 微生物繁殖非常迅速 微生物培养易于控制 微生物本身也容易改造 什么是发酵？ 利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。 什么是发酵工程？ 采用现代化工程技术手段，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。 发酵工业经历了哪几个阶段？ 原始发展阶段（发酵技术原始，顶多是家庭小制作，技术进步缓慢，完全是经验式的，并不知道其中的原理 。） 传统发酵工业阶段（人们才开始了解发酵现象的本质 ，采用开放式的发酵方式，生产过程较为简单，对生产设备要求不高，规模一般不大 。） 现代发酵工业阶段（生产技术要求高；生产规模大；技术发展速度快；菌种的生产能力大幅度提高，新产品、新技术、新设备的应用达到前所未有的程度。 ） 生物技术产业阶段 （利用构建的基因工程菌生产 ） 发酵工程生产实例 谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径 发酵工程生产实例 菌种的选择 发酵工程生产实例 培养基的选择 发酵工程生产实例 发酵罐示意图 发酵工程的内容 发酵工程的内容包括了以下的基本步骤： 菌种的选育 培养基的配置 灭菌 扩大培养和接种 发酵过程 分离提纯 1、菌种的选育 选育的方法： 从自然界中先分离出相应的菌种； 利用诱变筛选出符合生产要求的优良菌种 ； 利用基因工程、细胞工程的方法构建工程细胞或工程菌。 举例： 可将人工合成的人的胰岛素基因与大肠杆菌的质粒结合，形成重组DNA，再把重组DNA导入大肠杆菌细胞内形成工程菌。通过筛选则可培养出能生产人的胰岛素的菌种。 2、培养基的配置 培养基配置的原则： 根据不同的菌种，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。 培养基的营养要协调，以利于产物的合成。 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。 举例： 发酵生产常采用天然成分的液体培养基。而且，经常用野生的植物淀粉、甘蔗渣、秸秆，以及乙醇、醋酸等石化产品代替粮食来配制培养基。 3、灭菌 灭菌的原因： 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 。 举例： 如果在谷氨酸发酵过程中混人放线菌，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。 4、扩大培养和接种 扩大培养： 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 接种： 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 5、发酵过程 发酵产物： 发酵产物主要在菌体生长的稳定期产生。 发酵进程 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，以得到更多的发酵产物 。 发酵条件 发酵生产中温度、pH、溶氧量等对发酵过程有重大影响。 6、分离提纯 发酵产物不同，分离提纯的方法会有所不同，产物分离、提纯的一般方法是： 代谢产物：蒸馏、萃取、离子交换等方法。 菌体本身：过滤、沉淀。 发酵工程 发酵工程 发酵工程 发酵工程 发酵工程 四、发酵工程的应用 在食品工业方面： 发酵工程能为人们提供丰富优质的传统发酵产品。如：生产呻酒，果酒等。 发酵工程能生产各种食品添加剂。例如,酸味剂：柠檬酸、乳酸等；鲜味剂：谷氨酸等；色 素：β-胡萝卜素等；??甜味剂：高果糖浆等。 发酵工程能为解决人类粮食短缺问题开辟新途径。例如：通过发酵可获得大量的微生物菌体——单细胞蛋白。20世纪80年代中期全世界的单细胞蛋白年产量已达2.0x107t，广泛用于食品加工和饲料中。 微生物的应用 酒类：包括果酒、啤酒、白酒及其他酒均是利用酿酒酵母，在厌氧条件下进行发酵，将葡萄糖转化为酒精生产的。白酒经过蒸馏，因此酒的主要成分是水和酒精，以及一些加热后易挥发物质，如各种酯类、其他醇类和少量低碳醛酮类化合物。果酒和啤酒是非蒸馏酒，发酵时酵母将果汁中或发酵液中的葡萄糖，转化为酒精，而其他营养成分会部分被酵母利用，产生一些代谢产物，如氨基酸、维生素等，也会进入发