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* * * * * 发酵工程的应用 微生物菌体生产 如利用酵母制作面包、利用再生资源生产饲料蛋白、利用微生物细胞作为生物催化剂等 微生物代谢产物的生产 通常包括有机酸、氨基酸、核苷酸等初级代谢产物和抗生素、维生素、激素、生物碱、细胞毒素等次级代谢产物，以及各种基因工程产品 发酵工程的应用范围 * 微生物机能的利用 如在治理环境污染中用微生物对有毒化合物和高分子化合物的分解净化、石油探矿和开采、细菌冶金、有机废弃物的综合治理、海洋和宇宙的开发等 * * 生物工程各分支领域的关系 生物工程的上游工程： 基因工程、细胞工程 按照人的要求改造物种，获得工程均获工程细胞 生物工程的下游工程： 发酵工程、酶工程 基因工程、细胞工程产业化 基因工程、细胞工程、发酵工程中需要的酶大多通过酶工程获得；酶工程中酶的生产一般通过微生物发酵的方法获得。 * 知识巩固 选取菌种 制备培养液 （灭菌） 发酵罐 （灭菌） 控制发 酵条件 生产氨基酸等 加工 提取 产品 * 育种方法 原理 育种过程 优点 不足 实例 杂交育种 单倍体育种 多倍体育种 诱变育种 细胞工程育种 基因工程育种 * 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。 * 环境中有哪些非生物因素可能影响谷氨酸发酵？ O2 温度 30~37℃ 34~37℃ PH 7.0~8.0 无机盐 PO43- 浓度过高，则转为缬氨酸发酵 pH呈酸性：乙酰谷氨酰胺； 溶氧不足：乳酸或琥珀酸； 碳氮比的变化：不足：a—酮戊二酸 多余：谷氨酰胺； * 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。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 一、发酵工程的概念 指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。 * 微生物学的奠基人——伟大的巴斯德 我国的传统发酵产品酱油、醋、腐乳等享誉世界 我国的酿酒已经有4000多年的历史 我国的酱油距今已有3000年的历史 1857年巴斯德证明发酵是由于微生物的作用 * 密闭式发酵罐 * 二、发酵工程的生产实例 谷氨酸