微生物工程(中国药科大学生物工程所有ppt课件).ppt

第六章 微生物工程;第一节 概述;一、微生物工程的概念及发展 1、概念 微生物工程(microbial engineering)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。 ;2、发展简史 第一阶段 传统的微生物发酵技术——天然发酵 不知什么是微生物，却在生活实践中利用自然的发酵现象来生产食品。如酒、酱等的家庭作坊式生产，时常被染杂菌困扰，不能控制。 ;第二阶段 第一代微生物发酵技术—— 纯培养技术的建立 纯培养技术：用培养基培养纯的微生物。 1857年，法国的巴斯德指出发酵现象是由微小生命体进行的化学反应。1905年，德国的柯赫发明了固体培养基，使天然发酵转为纯培养，污染现象减少。;第三阶段 第二代微生物发酵技术—— 深层培养技术 抗生素：是生物（微生物、植物和动???）在其生命活动中产生，并能在低浓度下有选择的抑制或杀灭其它微生物或肿瘤细胞的有机物质;第四阶段 第三代微生物发酵技术—— 微生物工程 运用现代生物技术DNA重组和原生质体融合技术，有控制有目的的进行生产产品。 ;二、微生物工程的一般过程;（一）菌种的选育与菌种保藏 1.菌种的分离 微生物工程常用的微生物;（1）细菌 ;工业生产常用的细菌有: 乳酸杆菌属 芽孢杆菌属 醋酸杆菌属 大肠杆菌属 ; 2.酵母菌;（3）霉菌;（4）放线菌 ; （5）担子菌 担子菌资源的利用正引起人们的重视，如多糖、橡胶物质和抗癌药物的开发。 ;（6）藻类;1、菌种的分离 2、菌种的筛选;3、菌种的保藏 斜面低温保藏法 液体石蜡封存法 甘油冷冻保藏法 冷冻干燥保藏法 液氮超低温保藏法 其他干燥保藏法 ;斜面低温保藏法 4℃，3～6个月;液体石蜡封存法 1～3年;甘油冷冻保藏法 冻存在-70～-80度， 可以保存3～5年;冷冻干燥保藏法 5～10年 液氮超低温保藏法 需要加入甘油等保护剂;（二）培养发酵 控制发酵条件如营养物浓度、温度、pH、压力、溶解氧浓度等;（三）发酵产品下游的加工过程;（四）废弃物的处理 包括三部分： 原料处理过程剩下的废渣 产品分离与纯化提取过程剩下的废渣、细胞 生产过程中的洗涤水、冷却水; 生化需氧量（BOD）：指在规定条件下，微生物分解存在水中的某些可氧化物质，特别是有机物所进行的生物化学过程中消耗溶解氧的量。 化学需氧量(COD)：指着一定条件下，水中的还原性物质在外加强氧化剂作用下，被氧化分解所消耗氧化剂的数量。;三、微生物工程的特点 与化学工程相比 （1）通过选育可以获得高性能菌种，提高产能 （2）反应条件温和，通常在常温常压下进行 （3）能够进行复杂的反应过程，且多个反应可同时进行 （4）发酵产物通常为可降解的有机物质 ;存在的问题： （1）提取和精制困难 （2）生产过程影响因素多 （3）生产前准备工作量大，花费高，相对化学反应，反应器效率多。 （4）发酵废水具有较高的BOD和COD，需处理后排放。;培养基：广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长 繁殖 所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微生 物培养提供除营养外的其它所必须的条件。 ;发酵培养基的要求;（一）碳源;3、工业上常用的糖类;;② 淀粉、糊精;（二）氮源;;选择合适的无机氮源有两层意义： 满足菌体生长 稳定和调节发酵过程中的pH;氮源使用的一些相关问题：;;4、使用注意点;（四）生长因素和发酵刺激物;2、前体;用法：前体使用时普遍采用流加的方法 前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长不利 苯乙酸，一般基础料中仅仅添加0.07% 前体相对价格较高，添加过多，容易引起挥发和氧化. 流加也有利于提高前提的转化率;3、发酵刺激物;（五）水;按组成物质来源;按状态 ;按用途（从发酵生产应用考虑） 培养基按其用途可分为孢子（斜面）培养基、种子培养基和发酵培养基三种 ;三、灭菌 指用化学的或物理的方法杀灭或除掉物料或设备中所有的生命有机体的技术或工艺过程。;（一）加热灭菌法 是发酵工业中最常用的灭菌方法。分为湿热灭菌和干热灭菌法。 湿热灭菌法 直接蒸汽灭菌，蒸汽冷凝时释放大量潜热，并具有强大的穿透力，在高温和水存在时，微生物细胞中的蛋白质极易发生不可逆的凝固性变性，短时间内杀死微生物。;干热灭菌