发酵工程课件.pptVIP

液體培養按是否需氧靜置培養：厭氧菌發酵通氣培養：好氧菌發酵按培養罐類型淺盤培養：沒有通氣攪拌設備，勞動強度大，生產效率低，易污染液體深層培養：發酵罐內進行，發酵罐內有攪拌器，通入空氣。大型發酵罐的發酵一般也分幾級，進行多級培養，谷氨酸發酵二級培養，青黴素和鏈黴素等需三級培養第三節發酵操作方法和工藝控制1.發酵操作方法2影響發酵的主要因素3.發酵設備1.發酵操作方法發酵的一些指標：底物轉化成產品的比率：控制原料對產品成本影響產率：單位時間，單位體積生產的成品半成品數量發酵產物濃度：確定下一步提取和精製方法及費用殘留底物量：實際轉化率，防止雜菌1.1分批發酵又稱間歇發酵法。在一個密閉系統內一次性加入營養物和菌種進行培養，直到結束放出，中間除了空氣進入和尾氣排出，與外界沒有物料交換。見p40圖3-1分批發酵過程微生物的生長可分為四個不同的階段遲滯期：細胞不分裂（不生長），但細胞變大，細胞內RNA含量增高，原生質呈鹼性，合成代謝活躍，易合成新的誘導酶，對外界環境變化敏感。接種物中死細胞較多或培養基不豐富時延滯期較長。對數期：細胞分裂（生長）最快，細胞進行平衡生長，酶系活躍，代謝旺盛。生長速率由營養成分和培養條件決定。穩定期：新繁殖的細胞與死亡細胞數目相等，菌體產量達到最高，細胞開始儲藏糖原、脂肪等儲藏物，產芽孢的開始形成芽孢，開始合成次生代謝產物。可能由於營養物的消耗或抑制生長的代謝產物積累，細胞停止增殖，但仍存活。衰亡期：死亡細胞數目超過新生細胞，細胞形態多樣，細胞開始自溶，開始釋放次生代謝產物。1.2連續發酵法向發酵罐中連續供給新鮮培養基的同時，將含有微生物和產物的培養液以相同的速度連續放出，從而使發酵液中的液量維持恒定，微生物在穩定狀態下生長。優點：提高設備利用率、原料利用率和便於實現自動化缺點：1）開放系統，容易雜菌污染2）對設備、儀器要求高1.3補料分批發酵法指在分批培養過程中，間歇的或連續的補加新鮮培養基，但所需產物不到一定時刻不放出的培養方法。又稱半連續發酵，是分批發酵和連續發酵之間的一種過渡培養方法。優點：1）與連續發酵相比,不需要嚴格的無菌條件，不會產生菌種老化和變異問題，以及適用範圍廣2）與分批發酵比較：可以解除底物的抑制，產物回饋抑制和葡萄糖分解阻遏根據流加方式不同，分為單一補料反復補料分批發酵：發酵過程中每隔一定時間按一定比例放出一部分發酵液，直至發酵產率明顯下降。目前應用十分廣泛，麵包酵母、氨基酸、抗生素、單細胞蛋白質等發酵工業2.影響發酵的主要因素溫度：根據發酵不同階段，確定最適溫度。發酵中釋放發酵熱，一般需要進行冷卻操作PH：PH不同產物不同，基質加緩衝性物質，生產過程中加入無機酸、堿等通風和攪拌：可以生長和最適生長氧濃度染菌的控制：1）設備、管道、閥門漏損2）設備及管道滅菌不徹底存在死角3）空氣淨化不徹底4）菌種不純或培養基滅菌不徹底5）無菌操作不嚴格，生產操作出錯3.發酵設備3.1厭氧發酵罐設備簡單主要用於酒精、乳酸及啤酒等厭氧發酵第一節發酵工程概況發酵工程的定義發酵工程反應過程的特點發酵工程的內容和發展1.發酵工程的定義發酵：利用微生物在有氧和無養條件下的生命活動來製備微生物菌體或其代謝產物的過程發酵工程：利用生物的生命活動產生的酶，對無機或有機原料進行酶加工獲得產品的工業。是將傳統的發酵與現代DNA重組、細胞融合、分子修飾和改造等新技術結合併發展起來的發酵技術。是滲透工程學的微生物學。發酵產品：人干擾素、乙肝疫苗、心活素、紅細胞生成素、血凝因數、青黴素醯化酶、成纖維細胞生長因數等等2.發酵工程反應過程的特點a.反應條件溫和b.原料來源廣泛c.反應以生命體的自動調節方式進行，若干個反應過程能夠像單一反應一樣，在單一反應器內很容易地進行d.發酵產品多為小分子，但能很容易的生產出複雜的高分子化合物e.高度選擇性的進行複雜化合物在特定部位的反應f.發酵液一般對生物體無害g.易發生雜菌污染h.通過菌種改良，可以利用原有設備較大幅度的提高生產水準需注意的一些問題1.副產物的產生，造成提取和精製的困難2.活細胞的反應，細胞容易發生變異，影響反應物的生成率，不易控制3準備工作量大，花費高4.底物濃度不能過高，要使用較大反應器5廢水具有較高的BOD/COD(水質生物耗氧量和化學需氧量）,需進行處理3.發酵工程的研究內容內容：生產菌種的選育、發酵條件的優化與控制、反應器的設計及產物的分離、提取與精緻等過程有價值的發酵產物：微生物菌體本身；菌體代謝產物；菌體或