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文檔簡介

1、微生物學的奠基人微生物學的奠基人偉大的巴斯德偉大的巴斯德 我國的傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品醬油、我國的傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品醬油、醋、腐乳等享譽世界醋、腐乳等享譽世界 我國的釀酒已經(jīng)有我國的釀酒已經(jīng)有4000多多年的歷史年的歷史 我國的醬油距今已有我國的醬油距今已有3000年的歷史年的歷史 1857年巴斯德證明發(fā)酵是年巴斯德證明發(fā)酵是由于微生物的作用由于微生物的作用密閉式發(fā)酵罐密閉式發(fā)酵罐復習 什么叫發(fā)酵?什么叫發(fā)酵? 發(fā)酵的種類發(fā)酵的種類 什么叫什么叫發(fā)酵工程?發(fā)酵工程?谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑谷氨谷氨酸是酸是味精味精的主的主要成要成分分谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑谷氨酸棒狀桿

2、菌合成谷氨酸的途徑 谷氨酸棒狀桿菌在一定谷氨酸棒狀桿菌在一定的條件下能夠利用環(huán)境的條件下能夠利用環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)來合成谷中的營養(yǎng)物質(zhì)來合成谷氨酸。氨酸。 在工廠里是在工廠里是怎樣應用谷氨酸怎樣應用谷氨酸棒狀桿菌來生產(chǎn)棒狀桿菌來生產(chǎn)谷氨酸的?谷氨酸的? 1、選擇菌種、選擇菌種 是不是所有的谷氨酸棒狀桿菌都可用于谷是不是所有的谷氨酸棒狀桿菌都可用于谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)呢?我們應該選育什么樣的氨酸發(fā)酵生產(chǎn)呢?我們應該選育什么樣的谷氨酸棒狀桿菌作為菌種呢?谷氨酸棒狀桿菌作為菌種呢? 只有選擇細胞膜通透較強,在細胞內(nèi)不積累谷只有選擇細胞膜通透較強,在細胞內(nèi)不積累谷氨酸的谷氨酸棒狀桿菌做菌種才有可能獲得大氨酸的

3、谷氨酸棒狀桿菌做菌種才有可能獲得大量的谷氨酸。量的谷氨酸。 2、培養(yǎng)基的配制、培養(yǎng)基的配制 有了菌種用什么樣的培養(yǎng)基去培養(yǎng)呢?有了菌種用什么樣的培養(yǎng)基去培養(yǎng)呢? 培養(yǎng)基應滿足微生物生長所需要的碳源、氮源、培養(yǎng)基應滿足微生物生長所需要的碳源、氮源、水、無機鹽和生長因子等營養(yǎng)需求。水、無機鹽和生長因子等營養(yǎng)需求。 這種培養(yǎng)基從組成成分和物理性質(zhì)上看屬這種培養(yǎng)基從組成成分和物理性質(zhì)上看屬于哪種培養(yǎng)基于哪種培養(yǎng)基? 從物理性質(zhì)上看是液體培養(yǎng)基,從化學成分上從物理性質(zhì)上看是液體培養(yǎng)基,從化學成分上看是天然培養(yǎng)基??词翘烊慌囵B(yǎng)基。成分成分酸堿度酸堿度豆餅水解液、玉米漿、尿素、磷酸二豆餅水解液、玉米漿、尿素

4、、磷酸二氫鉀、氧化鉀、硫酸鎂、生物素氫鉀、氧化鉀、硫酸鎂、生物素pH:783、滅菌、滅菌 配制好培養(yǎng)液后,是否可以立即加入菌種?配制好培養(yǎng)液后,是否可以立即加入菌種? 不能不能 需要進行滅菌需要進行滅菌 將培養(yǎng)液投將培養(yǎng)液投放到發(fā)酵罐中,放到發(fā)酵罐中,通入通入98kPa的蒸的蒸汽進行滅菌汽進行滅菌4、接種、接種 是否可以將所選擇的優(yōu)良谷氨酸棒狀桿菌是否可以將所選擇的優(yōu)良谷氨酸棒狀桿菌直接加入發(fā)酵罐中?直接加入發(fā)酵罐中? 大規(guī)模的發(fā)酵生產(chǎn)需要大量的菌種,應先經(jīng)過大規(guī)模的發(fā)酵生產(chǎn)需要大量的菌種,應先經(jīng)過多次擴大培養(yǎng)多次擴大培養(yǎng) 用于生產(chǎn)的菌種應選擇處于對數(shù)期的谷氨酸棒用于生產(chǎn)的菌種應選擇處于對數(shù)期

5、的谷氨酸棒狀桿菌狀桿菌5、培養(yǎng)、培養(yǎng) 發(fā)酵過程中應該注意控制好哪些條件?發(fā)酵過程中應該注意控制好哪些條件? 溫度溫度 Ph 氧氣氧氣 培養(yǎng)過程中不斷進行攪拌的目的是什么?培養(yǎng)過程中不斷進行攪拌的目的是什么? 使培養(yǎng)液和菌種充分接觸,提高原料的利用率使培養(yǎng)液和菌種充分接觸,提高原料的利用率谷氨酸棒狀桿谷氨酸棒狀桿菌是好氧菌菌是好氧菌6、分離提純、分離提純 溫度溫度30-37C,pH7-8,經(jīng)過經(jīng)過28-32h,培養(yǎng)培養(yǎng)液中就會產(chǎn)生大量的谷氨酸液中就會產(chǎn)生大量的谷氨酸50-100g/L 提取出谷氨酸提取出谷氨酸 用適量的用適量的Na2CO3溶液中和溶液中和 過濾過濾 濃縮濃縮 離心離心味精味精發(fā)酵

6、工程的概念和內(nèi)容發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容 (一)發(fā)酵工程的概念(一)發(fā)酵工程的概念 采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段,利用微生物的某采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段,利用微生物的某些特定功能,為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品,或些特定功能,為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品,或者直接把微生物應用于工業(yè)生產(chǎn)的一種新者直接把微生物應用于工業(yè)生產(chǎn)的一種新技術(shù)。技術(shù)。發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容(二)發(fā)酵工程的內(nèi)容(二)發(fā)酵工程的內(nèi)容 菌種的選育菌種的選育 培養(yǎng)基的配制培養(yǎng)基的配制 滅菌滅菌 擴大培養(yǎng)和接種擴大培養(yǎng)和接種 發(fā)酵過程發(fā)酵過程 產(chǎn)品的分離提純等產(chǎn)品的分離提純等菌種的選育菌種的選育 要想通過發(fā)酵工程獲得在種類、產(chǎn)量和質(zhì)要想通過發(fā)酵工

7、程獲得在種類、產(chǎn)量和質(zhì)量等方面符合人們要求的產(chǎn)品,最重要的量等方面符合人們要求的產(chǎn)品,最重要的是要有優(yōu)良的菌種。是要有優(yōu)良的菌種。怎樣才能得到怎樣才能得到優(yōu)良的菌種呢?優(yōu)良的菌種呢?如果生產(chǎn)的是微生物直接如果生產(chǎn)的是微生物直接合成的產(chǎn)物合成的產(chǎn)物可以從自然界中先分離出相可以從自然界中先分離出相應的菌種,再用物理或化學應的菌種,再用物理或化學的方法使菌種產(chǎn)生突變,從的方法使菌種產(chǎn)生突變,從突變個體中篩選出符合生產(chǎn)突變個體中篩選出符合生產(chǎn)要求的優(yōu)良菌種。要求的優(yōu)良菌種。如果生產(chǎn)的是一般微生物不能如果生產(chǎn)的是一般微生物不能合成的產(chǎn)品合成的產(chǎn)品 可用基因工程、細胞工程的方法可用基因工程、細胞工程的方法

8、對菌種的遺傳特性進行定向改造,對菌種的遺傳特性進行定向改造,以構(gòu)建工程細胞或工程菌,從而以構(gòu)建工程細胞或工程菌,從而達到生產(chǎn)相應產(chǎn)品的目的達到生產(chǎn)相應產(chǎn)品的目的 培養(yǎng)基的配制培養(yǎng)基的配制 要進行發(fā)酵生產(chǎn),有了優(yōu)良的菌種還需要有與菌要進行發(fā)酵生產(chǎn),有了優(yōu)良的菌種還需要有與菌種相適應的培養(yǎng)基。在配制培養(yǎng)基時應該注意哪種相適應的培養(yǎng)基。在配制培養(yǎng)基時應該注意哪些事情呢?些事情呢? (1)根據(jù)不同的菌種,應選擇不同的材料配制培養(yǎng)基。)根據(jù)不同的菌種,應選擇不同的材料配制培養(yǎng)基。配制的培養(yǎng)基應滿足微生物在碳源、氮源、生長因子、配制的培養(yǎng)基應滿足微生物在碳源、氮源、生長因子、水、無機鹽等方面的營養(yǎng)要求,并

9、為微生物提供適宜水、無機鹽等方面的營養(yǎng)要求,并為微生物提供適宜的的pH。 (2)培養(yǎng)基的營養(yǎng)要協(xié)調(diào),以利于產(chǎn)物的合成。培養(yǎng)基的營養(yǎng)要協(xié)調(diào),以利于產(chǎn)物的合成。 (3)培養(yǎng)基在滿足微生物的營養(yǎng)需求的基礎上應盡量)培養(yǎng)基在滿足微生物的營養(yǎng)需求的基礎上應盡量降低生產(chǎn)成本,以得到更高的經(jīng)濟效益。降低生產(chǎn)成本,以得到更高的經(jīng)濟效益。滅菌滅菌 發(fā)酵工程所用的菌種大多是單一的純種,發(fā)酵工程所用的菌種大多是單一的純種,整個發(fā)酵過程中不能混入雜菌。這是為什整個發(fā)酵過程中不能混入雜菌。這是為什么呢?么呢? 在發(fā)酵過程中如混入其他微生物,將與菌種形在發(fā)酵過程中如混入其他微生物,將與菌種形成競爭關(guān)系,對發(fā)酵過程造成不良

10、影響。成競爭關(guān)系,對發(fā)酵過程造成不良影響。 例如:如果在谷氨酸發(fā)酵過程中混入放線菌,例如:如果在谷氨酸發(fā)酵過程中混入放線菌,則放線菌分泌的抗生素就會使大量的谷氨酸棒則放線菌分泌的抗生素就會使大量的谷氨酸棒狀桿菌死亡。如果在青霉素生產(chǎn)過程中污染了狀桿菌死亡。如果在青霉素生產(chǎn)過程中污染了雜菌,這些雜菌則會分泌青霉素酶,將合成的雜菌,這些雜菌則會分泌青霉素酶,將合成的青霉素分解掉。青霉素分解掉。滅菌滅菌 那如何防止雜菌的污染呢?那如何防止雜菌的污染呢? 要在發(fā)酵前對培養(yǎng)基和發(fā)酵設施進行嚴格的滅要在發(fā)酵前對培養(yǎng)基和發(fā)酵設施進行嚴格的滅菌處理。菌處理。 怎樣才算滅菌徹底呢?怎樣才算滅菌徹底呢? 用高溫、

11、高壓的方式,殺死所有雜菌的胞體、用高溫、高壓的方式,殺死所有雜菌的胞體、芽孢和孢子。芽孢和孢子。 擴大培養(yǎng)和接種擴大培養(yǎng)和接種 如何得到發(fā)酵生產(chǎn)所需要的大量菌體來縮如何得到發(fā)酵生產(chǎn)所需要的大量菌體來縮短生產(chǎn)周期呢?短生產(chǎn)周期呢? 經(jīng)過多次的擴大培養(yǎng)。經(jīng)過多次的擴大培養(yǎng)。 如何對菌種進行擴大培養(yǎng)呢?如何對菌種進行擴大培養(yǎng)呢? 擴大培養(yǎng)是將培養(yǎng)到對數(shù)期的菌體分開,分頭擴大培養(yǎng)是將培養(yǎng)到對數(shù)期的菌體分開,分頭進行培養(yǎng),以促使菌體數(shù)量快速增加,能在短進行培養(yǎng),以促使菌體數(shù)量快速增加,能在短時間里得到大量的菌體。時間里得到大量的菌體。擴大培養(yǎng)和接種擴大培養(yǎng)和接種 擴大培養(yǎng)與發(fā)酵生產(chǎn)過程中的培養(yǎng)有何不同呢

12、?擴大培養(yǎng)與發(fā)酵生產(chǎn)過程中的培養(yǎng)有何不同呢? 擴大培養(yǎng)是為了讓菌體在短時期內(nèi)快速增殖,而發(fā)擴大培養(yǎng)是為了讓菌體在短時期內(nèi)快速增殖,而發(fā)酵過程中的培養(yǎng)是為了獲得代謝產(chǎn)物,目的不同采酵過程中的培養(yǎng)是為了獲得代謝產(chǎn)物,目的不同采用的培養(yǎng)條件就有可能不同。用的培養(yǎng)條件就有可能不同。 例如:在酒精發(fā)酵過程中,擴大培養(yǎng)是為了促使酵例如:在酒精發(fā)酵過程中,擴大培養(yǎng)是為了促使酵母菌快速增殖,因此是在有氧條件下進行。而在發(fā)母菌快速增殖,因此是在有氧條件下進行。而在發(fā)酵產(chǎn)生酒精的過程中則必須在無氧條件下進行以獲酵產(chǎn)生酒精的過程中則必須在無氧條件下進行以獲得大量的酒精得大量的酒精 有了用于生產(chǎn)的充足的菌體,在接種時

13、要注意什有了用于生產(chǎn)的充足的菌體,在接種時要注意什么事項呢?么事項呢? 接種過程中要注意防止雜菌污染。接種過程中要注意防止雜菌污染。 發(fā)酵過程發(fā)酵過程 將菌體接種到裝有培養(yǎng)液的發(fā)酵罐中,還將菌體接種到裝有培養(yǎng)液的發(fā)酵罐中,還需要對發(fā)酵過程進行檢測和對發(fā)酵條件進需要對發(fā)酵過程進行檢測和對發(fā)酵條件進行控制。這是為什么呢?行控制。這是為什么呢? 發(fā)酵產(chǎn)物主要在菌體生長的穩(wěn)定期產(chǎn)生。因此,發(fā)酵產(chǎn)物主要在菌體生長的穩(wěn)定期產(chǎn)生。因此,要在發(fā)酵過程中隨時取樣檢測培養(yǎng)液中細菌數(shù)要在發(fā)酵過程中隨時取樣檢測培養(yǎng)液中細菌數(shù)目、產(chǎn)物濃度以了解發(fā)酵進程,及時添加必需目、產(chǎn)物濃度以了解發(fā)酵進程,及時添加必需的培養(yǎng)基成分來

14、延長菌體生長穩(wěn)定期的時間,的培養(yǎng)基成分來延長菌體生長穩(wěn)定期的時間,以得到更多的發(fā)酵產(chǎn)物。同時,還應對發(fā)酵條以得到更多的發(fā)酵產(chǎn)物。同時,還應對發(fā)酵條件進行嚴格控制。件進行嚴格控制。 發(fā)酵過程發(fā)酵過程 哪些條件能影響菌體的發(fā)酵呢?哪些條件能影響菌體的發(fā)酵呢? 發(fā)酵生產(chǎn)中溫度、發(fā)酵生產(chǎn)中溫度、pH、溶氧量溶氧量、通氣量、轉(zhuǎn)速通氣量、轉(zhuǎn)速等對發(fā)酵過程有重大影響。等對發(fā)酵過程有重大影響。分離、提純分離、提純 菌體本身,如酵母菌和細菌等代謝產(chǎn)物菌體本身,如酵母菌和細菌等代謝產(chǎn)物 采用過濾、沉淀等方法將菌體從培養(yǎng)液中分離采用過濾、沉淀等方法將菌體從培養(yǎng)液中分離出來出來 代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物 采用蒸餾、萃取、離子交換等方法進行提取。采用蒸餾、萃取、離子交換等方法進行提取。發(fā)酵工程的應用發(fā)酵工程的應用(一)在醫(yī)藥工業(yè)上的應用(一)在醫(yī)藥工業(yè)上的應用1.生產(chǎn)出了種類繁多的藥品生產(chǎn)出了種類繁多的藥品2.發(fā)酵工程對醫(yī)藥工業(yè)的一個重大貢獻發(fā)酵工程對醫(yī)藥工業(yè)的一個重大貢獻 應用發(fā)酵工程大量生產(chǎn)的基因工程藥品,有人應用發(fā)酵工程大量生產(chǎn)的基因工程藥品,有人生長激素、重組乙肝疫苗、某些種類的單克隆生長激素、重組乙肝疫苗、某些種類的單克隆

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