發(fā)酵工程簡(jiǎn)介2 人教版課件

發(fā)酵工程簡(jiǎn)介河北玉田二中顧鳳強(qiáng)發(fā)酵工程簡(jiǎn)介河北玉田二中顧鳳強(qiáng)1微生物學(xué)的奠基人——偉大的巴斯德我國(guó)的傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品醬油、醋、腐乳等享譽(yù)世界我國(guó)的釀酒已經(jīng)有4000多年的歷史我國(guó)的醬油距今已有3000年的歷史1857年巴斯德證明發(fā)酵是由于微生物的作用微生物學(xué)的奠基人——偉大的巴斯德我國(guó)的傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品醬油2一、應(yīng)用發(fā)酵工程的生產(chǎn)實(shí)例復(fù)習(xí)谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑

谷氨酸棒狀桿菌在一定的條件下能夠利用環(huán)境中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)合成谷氨酸。一、應(yīng)用發(fā)酵工程的生產(chǎn)實(shí)例復(fù)習(xí)谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑3【問(wèn)題1】谷氨酸發(fā)酵最重要的無(wú)疑就是選擇菌種了，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(yīng)該選育什么樣的谷氨酸棒狀桿菌作為菌種呢?只有選擇細(xì)胞膜通透性較強(qiáng)，在細(xì)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量的谷氨酸。【問(wèn)題2】有了菌種，用什么樣的培養(yǎng)基去培養(yǎng)呢?培養(yǎng)基最主要的用途是滿足微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要，即應(yīng)滿足微生物生長(zhǎng)所需的碳源、氮源、生長(zhǎng)因子、水、無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)要求?！締?wèn)題1】谷氨酸發(fā)酵最重要的無(wú)疑就是選擇菌種了，是不是所有的4谷氮酸發(fā)酵的培養(yǎng)基：成分PH豆餅水解液、玉米漿、尿素、氧化鉀磷酸氫二鉀、硫酸鎂、生物素7--8碳源：豆餅水解液、玉米漿氮源：豆餅水解液、尿素生長(zhǎng)因子：生物素水：水解液無(wú)機(jī)鹽：磷酸氫二鉀、氧化鉀、硫酸鎂【問(wèn)題3】分析以下培養(yǎng)基的成分，它是如何滿足谷氨酸棒狀桿菌所需各種營(yíng)養(yǎng)的?谷氮酸發(fā)酵的培養(yǎng)基：成分PH豆餅水解液、玉米漿、尿素、氧化鉀5【問(wèn)題4】用這種培養(yǎng)基大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酸有什么好處?(1)這種培養(yǎng)基是用天然成分作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的液體培養(yǎng)基適于生產(chǎn)。(2)液體培養(yǎng)基能使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)在發(fā)酵過(guò)程中得到充分利用，還能為菌體提供更大的生存空間。同時(shí)，也有利于生產(chǎn)過(guò)程中培養(yǎng)條件的控制以及廢物的提取。(3)采用天然物質(zhì)作營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能滿足菌體的營(yíng)養(yǎng)需求，又能降低生產(chǎn)成成本，還能減少對(duì)環(huán)境的污染。【問(wèn)題5】有了菌種和合適的培養(yǎng)基，那發(fā)酵的主體設(shè)備又該是什么樣的呢?發(fā)酵的主體設(shè)備是由發(fā)酵罐及其控制部分組成?！締?wèn)題4】用這種培養(yǎng)基大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酸有什么好處?(1)這種6二、發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容

（一）發(fā)酵工程的概念

采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類(lèi)生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或者直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的一種新技術(shù)。二、發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容（一）發(fā)酵工程的概念7（二）發(fā)酵工程的內(nèi)容

1、菌種的選育2、培養(yǎng)基的配制3、滅菌4、擴(kuò)大培養(yǎng)和接種5、發(fā)酵過(guò)程6、產(chǎn)品的分離提純等（二）發(fā)酵工程的內(nèi)容81、菌種的選育要想通過(guò)發(fā)酵工程獲得在種類(lèi)、產(chǎn)量和質(zhì)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。怎樣才能得到優(yōu)良的菌種呢？如果生產(chǎn)的是微生物直接合成的產(chǎn)物可以從自然界中先分離出相應(yīng)的菌種，再用物理或化學(xué)的方法使菌種產(chǎn)生突變，從突變個(gè)體中篩選出符合生產(chǎn)要求的優(yōu)良菌種。如果生產(chǎn)的是一般微生物不能合成的產(chǎn)品

可用基因工程、細(xì)胞工程的方法對(duì)菌種的遺傳特性進(jìn)行定向改造，以構(gòu)建工程細(xì)胞或工程菌，從而達(dá)到生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)品的目的

1、菌種的選育要想通過(guò)發(fā)酵工程獲得在種類(lèi)、產(chǎn)量和質(zhì)量等方面符9【問(wèn)題6】獲得青霉素高產(chǎn)菌株和生產(chǎn)人胰島素的大腸桿菌，這些優(yōu)良菌種的方法分別是什么?獲得青霉素高產(chǎn)菌株的方法是誘變育種，獲得生產(chǎn)人胰島素的大腸桿菌的方法是基因工程。【問(wèn)題6】獲得青霉素高產(chǎn)菌株和生產(chǎn)人胰島素的大腸桿菌，這些優(yōu)102、培養(yǎng)基的配制

【問(wèn)題7】要進(jìn)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(yīng)的培養(yǎng)基。在配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)該注意哪些事情呢？（1）根據(jù)不同的菌種，應(yīng)選擇不同的原料配制培養(yǎng)基。配制的培養(yǎng)基應(yīng)滿足微生物在碳源、氮源、生長(zhǎng)因子、水、無(wú)機(jī)鹽等方面的營(yíng)養(yǎng)要求，并為微生物提供適宜的pH。（2）培養(yǎng)基的營(yíng)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(yíng)養(yǎng)需求的基礎(chǔ)上應(yīng)盡量降低生產(chǎn)成本，以得到更高的經(jīng)濟(jì)效益。2、培養(yǎng)基的配制【問(wèn)題7】要進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，有了優(yōu)良的菌種還113、滅菌

【問(wèn)題8】發(fā)酵工程所用的菌種大多是單一的純種，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中不能混入雜菌。這是為什么呢?在發(fā)酵過(guò)程中如混入其他微生物，將與菌種形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，對(duì)發(fā)酵過(guò)程造成不良影響。例如：如果在谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中混入放線菌，則放線菌分泌的抗生素就會(huì)使大量的谷氨酸棒狀桿菌死亡。如果在青霉索生產(chǎn)過(guò)程中污染了雜菌，這些雜菌則會(huì)分泌青霉素酶，將合成的青霉素分解掉?！締?wèn)題9】那如何防止雜菌的污染呢?要在發(fā)酵前對(duì)培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)施進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌處理。3、滅菌【問(wèn)題8】發(fā)酵工程所用的菌種大多是單一的純種，12【問(wèn)題10】怎樣才算滅菌徹底呢?用高溫、高壓的方式，殺死所有雜菌的胞體、芽孢和孢子。【訓(xùn)練1】關(guān)于滅菌和消毒的不正確的理解()

A．滅菌是指殺滅環(huán)境中的一切微生物的細(xì)胞、芽孢和孢子B．消毒和滅菌實(shí)質(zhì)上是相同的C．接種環(huán)用燒灼法滅菌D．常用滅菌方法有加熱法、過(guò)濾法、紫外線法、化學(xué)藥品法B4、擴(kuò)大培養(yǎng)和接種【問(wèn)題11】如何得到發(fā)酵生產(chǎn)所需要的大量菌體來(lái)縮短生產(chǎn)周期呢？經(jīng)過(guò)多次的擴(kuò)大培養(yǎng)。【問(wèn)題10】怎樣才算滅菌徹底呢?用高溫、高壓的方式，殺死所有13【問(wèn)題l2】如何對(duì)菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)呢?擴(kuò)大培養(yǎng)是將培養(yǎng)到對(duì)數(shù)期的菌體分開(kāi)，分頭進(jìn)行培養(yǎng)，以促使菌體數(shù)量快速增加，能在短時(shí)間里得到大量的菌體?！締?wèn)題13】擴(kuò)大培養(yǎng)與發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中的培養(yǎng)有何不同呢?擴(kuò)大培養(yǎng)是為了讓菌體在短時(shí)期內(nèi)快速增殖，而發(fā)酵過(guò)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。例如：在酒精發(fā)酵過(guò)程中，擴(kuò)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(jìn)行。而在發(fā)酵產(chǎn)生酒精的過(guò)程中則必須在無(wú)氧條件下進(jìn)行以獲得大量的酒精?！締?wèn)題14】有了用于生產(chǎn)的充足的菌體，在接種時(shí)要注意什么事項(xiàng)呢?接種過(guò)程中要注意防止雜菌污染?！締?wèn)題l2】如何對(duì)菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)呢?擴(kuò)大培養(yǎng)是將培養(yǎng)到對(duì)數(shù)145、發(fā)酵過(guò)程

發(fā)酵的中心階段5、發(fā)酵過(guò)程發(fā)酵的中心階段15【問(wèn)題15】將菌體接種到裝有培養(yǎng)液的發(fā)酵罐中，是不是發(fā)酵生產(chǎn)就能順利地進(jìn)行呢?不是的!還需要對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)和對(duì)發(fā)酵條件進(jìn)行控制。這又是為什么呢?發(fā)酵產(chǎn)物主要在菌體生長(zhǎng)的穩(wěn)定期產(chǎn)生。因此，要在發(fā)酵過(guò)程中隨時(shí)取樣檢測(cè)培養(yǎng)液中細(xì)菌數(shù)目、產(chǎn)物濃度以了解發(fā)酵進(jìn)程，及時(shí)添加必需的培養(yǎng)基成分來(lái)延長(zhǎng)菌體生長(zhǎng)穩(wěn)定期的時(shí)間，以得到更多的發(fā)酵產(chǎn)物。同時(shí)，還應(yīng)對(duì)發(fā)酵條件進(jìn)行嚴(yán)格控制?！居?xùn)練2】嚴(yán)格控制發(fā)酵條件，是保證發(fā)酵正常進(jìn)行的關(guān)鍵，直接關(guān)系到是否能得到質(zhì)高量多的理想產(chǎn)物，通常所指的發(fā)酵條件控制不包括()

(A)溫度控制(B)溶氧的控制(C)PH的控制(D)酶的控制D【問(wèn)題15】將菌體接種到裝有培養(yǎng)液的發(fā)酵罐中，是不是發(fā)酵生產(chǎn)166、分離、提純

菌體本身采用過(guò)濾、沉淀等方法將菌體從培養(yǎng)液中分離出來(lái)代謝產(chǎn)物采用蒸餾、萃取、離子交換等方法進(jìn)行提取。6、分離、提純菌體本身17從自然界分離的菌種產(chǎn)品基因工程誘變育種細(xì)胞工程生產(chǎn)用菌種擴(kuò)大培養(yǎng)原料微生物菌體代謝產(chǎn)物分離提純發(fā)酵罐發(fā)酵條件控制接種培養(yǎng)基配置滅菌從自然界分離的菌種產(chǎn)品基因工程誘變育種細(xì)胞工程生產(chǎn)用菌種18在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用藥品抗生素（應(yīng)用最多，利潤(rùn)最高）維生素動(dòng)物激素藥用氨基酸核苷酸（肌酸）青霉素頭孢霉素紅霉素四環(huán)素復(fù)合維生素片

三、發(fā)酵工程的應(yīng)用在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用藥品抗生素（應(yīng)用最多，利潤(rùn)最高）維生素動(dòng)物19生長(zhǎng)素釋放抑制因子是一種人腦激素，治療肢端肥大癥，50萬(wàn)個(gè)羊腦提取5mg.工程菌：7.5L培養(yǎng)液可得到5mg.基因工程藥品人生長(zhǎng)激素重組乙肝疫苗單克隆抗體白細(xì)胞介素-2抗血友病因子生長(zhǎng)素釋放抑制因子是一種人腦激素，治療肢端肥大癥，50萬(wàn)個(gè)羊20在食品工業(yè)上的應(yīng)用生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品啤酒、果酒、食醋等在食品工業(yè)上的應(yīng)用21生產(chǎn)食品添加劑添加劑舉例酸味劑鮮味劑色素甜味劑L-蘋(píng)果酸、檸檬酸、乳酸肌苷酸、谷氨酸β-胡蘿卜素、紅曲素高果糖漿、甜菜糖生產(chǎn)食品添加劑添加劑舉例酸味劑鮮味劑色素甜味劑L-蘋(píng)果酸、檸22解決糧食短缺問(wèn)題細(xì)菌蛋白質(zhì)占干重的60%-80%酵母菌的占45%-65%單細(xì)胞蛋白：通過(guò)發(fā)酵工程獲得的微生物菌體解決糧食短缺問(wèn)題細(xì)菌蛋白質(zhì)占干重的60%-80%酵母菌的占423知識(shí)鞏固選取菌種制備培養(yǎng)液（滅菌）發(fā)酵罐（滅菌）控制發(fā)酵條件生產(chǎn)氨基酸等加工提取產(chǎn)品知識(shí)鞏固選取菌種制備培養(yǎng)液發(fā)酵罐控制發(fā)生產(chǎn)氨基酸等加工產(chǎn)品24（1）菌種的選育（2）培養(yǎng)基的配制（3）培養(yǎng)基和設(shè)備的滅菌（4）擴(kuò)大培養(yǎng)和接種（5）發(fā)酵過(guò)程需嚴(yán)格控制溫度、PH、溶氧、通氣量與轉(zhuǎn)速等發(fā)酵條件（6）產(chǎn)品的分離提純菌體可采用過(guò)濾、沉淀等方法分離代謝產(chǎn)物可采用蒸餾、萃取、離子交換等方法提取中心階段發(fā)酵工程內(nèi)容（誘變育種、基因工程和細(xì)胞工程）（1）菌種的選育中心階段發(fā)酵工程內(nèi)容（誘變育種、基因工程和細(xì)25如圖是發(fā)酵工程的流程圖以及在某個(gè)培養(yǎng)基配方，請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：

自然界中菌種生產(chǎn)用菌種擴(kuò)大培養(yǎng)原料培養(yǎng)基發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離提純①④②③⑤⑦⑥成分含量NH4NO35gK2HPO430gC6H12O610gFeSO40.62gCaCl20.3gH2O1000mlFe、Mn等各種微量元素少量如圖是發(fā)酵工程的流程圖以及在某個(gè)培養(yǎng)基配方，請(qǐng)分析回答下列問(wèn)26（1）在配制培養(yǎng)基時(shí)，要注意各種營(yíng)養(yǎng)的比例，假如利用谷氨酸棒狀桿菌來(lái)生產(chǎn)谷氨酸，則在擴(kuò)大培養(yǎng)階段的適宜碳源與氮源的比是

。（2）培養(yǎng)基配制完成后，一定要對(duì)培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行滅菌處理，從生態(tài)學(xué)角度分析，其目的是防止

。（3）假如用黃色短桿菌來(lái)生產(chǎn)賴氨酸，可用①來(lái)提高發(fā)酵的產(chǎn)量。①代表的菌種選育辦法為

，選育出不能合成高絲氨酸脫氫酶的菌種。生產(chǎn)的賴氨酸是此種生物的

代謝產(chǎn)物。（1）在配制培養(yǎng)基時(shí)，要注意各種營(yíng)養(yǎng)的比例，假如利用谷氨酸棒27（4）為了在短時(shí)間內(nèi)獲得更多抗生素，在生產(chǎn)中可以采取哪些措施：（至少答出兩種）①

；②

；（5）若右圖培養(yǎng)基用于鑒別大腸桿菌，還必須加入的成分是

、

和

．形成的菌落特點(diǎn)是

．（6）若此配方用于無(wú)土栽培植株，可以除去的成分是

，但是，其中植物必需的大量礦質(zhì)元素還應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充

，在植物細(xì)胞中與該元素的吸收過(guò)程關(guān)系最密切的兩種細(xì)胞器為

和

．（4）為了在短時(shí)間內(nèi)獲得更多抗生素，在生產(chǎn)中可以采取哪些措施28（1）4:1，（2）培養(yǎng)基中的雜菌與接種菌種的競(jìng)爭(zhēng)（3）誘變育種，初級(jí)（4）采用對(duì)數(shù)期菌種接種；適當(dāng)增加接種量；采用與菌種相同的培養(yǎng)基；采用連續(xù)培養(yǎng)的方法，不斷添加新的培養(yǎng)基，同時(shí)排除舊的；（5）瓊脂、伊紅和美藍(lán)．菌落深紫色，帶有金屬光澤．（6）C6H12O6

，Mg，核糖體和線粒體．（1）4:1，29通過(guò)發(fā)酵罐發(fā)酵可大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酸，生產(chǎn)中常用的菌種是好氧的谷氨酸棒狀桿菌。下面有關(guān)谷氨酸發(fā)酵過(guò)程的敘述，正確的是（）A溶氧充足時(shí)，發(fā)酵液中有乳酸的積累B發(fā)酵液中碳源和氮源比例的變化不影響谷氨酸的產(chǎn)量C菌體中谷氨酸的排出，有利于谷氨酸的合成和產(chǎn)量的提高D發(fā)酵液PH呈堿性時(shí)，有利于谷氨酸棒狀桿菌生成乙酰谷胺酰胺C通過(guò)發(fā)酵罐發(fā)酵可大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酸，生產(chǎn)中常用的菌種是30在細(xì)菌的連續(xù)培養(yǎng)過(guò)程中，要以一定的速度不斷添加新的培養(yǎng)基，同時(shí)以同樣的速度放出老的培養(yǎng)基。右圖表示的培養(yǎng)基的釋放率（培養(yǎng)基的更新速率）與培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度、細(xì)菌代時(shí)（細(xì)菌數(shù)目增加一倍所需時(shí)間）、細(xì)菌密度的關(guān)系。下列相關(guān)敘述不正確的是（）A在稀釋率很低的情況下，稀釋率的增加會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌密度增加B稀釋率從a到b的變化過(guò)程中，細(xì)菌生長(zhǎng)速率不斷提高C稀釋率超過(guò)b點(diǎn)后，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度過(guò)高導(dǎo)致細(xì)菌死亡率增大，細(xì)菌密度降低D為持續(xù)高效地獲得發(fā)酵產(chǎn)品，應(yīng)將稀釋率控制在b點(diǎn)附近細(xì)菌密度代時(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度C在細(xì)菌的連續(xù)培養(yǎng)過(guò)程中，要以一定的速度不斷添加新的培養(yǎng)基，同31

1、許多人企求著生活的完美結(jié)局，殊不知美根本不在結(jié)局，而在于追求的過(guò)程。

2、慢慢的才知道：堅(jiān)持未必就是勝利，放棄未必就是認(rèn)輸，。給自己一個(gè)迂回的空間，學(xué)會(huì)思索，學(xué)會(huì)等待，學(xué)會(huì)調(diào)整。人生沒(méi)有假設(shè)，當(dāng)下即是全部。背不動(dòng)的，放下了；傷不起的，看淡了；想不通的，不想了；恨不過(guò)的，撫平了。

3、在比夜更深的地方，一定有比夜更黑的眼睛。

4、一切偉大的行動(dòng)和思想，都有一個(gè)微不足道的開(kāi)始。

5、從來(lái)不跌倒不算光彩，每次跌倒后能再站起來(lái)，才是最大的榮耀。

6、這個(gè)世界到處充滿著不公平，我們能做的不僅僅是接受，還要試著做一些反抗。

7、一個(gè)最困苦、最卑賤、最為命運(yùn)所屈辱的人，只要還抱有希望，便無(wú)所怨懼。

8、有些人，因?yàn)榕隳阕叩臅r(shí)間長(zhǎng)了，你便淡然了，其實(shí)是他們給你撐起了生命的天空；有些人，分開(kāi)了，就忘了吧，殘缺是一種大美。

9、照自己的意思去理解自己，不要小看自己，被別人的意見(jiàn)引入歧途。

10、沒(méi)人能讓我輸，除非我不想贏！

11、花開(kāi)不是為了花落，而是為了開(kāi)的更加燦爛。

12、隨隨便便浪費(fèi)的時(shí)間，再也不能贏回來(lái)。

13、不管從什么時(shí)候開(kāi)始，重要的是開(kāi)始以后不要停止；不管在什么時(shí)候結(jié)束，重要的是結(jié)束以后不要后悔。

14、當(dāng)你決定堅(jiān)持一件事情，全世界都會(huì)為你讓路。

15、只有在開(kāi)水里，茶葉才能展開(kāi)生命濃郁的香氣。

16、別想一下造出大海，必須先由小河川開(kāi)始。

17、不要讓未來(lái)的你，討厭現(xiàn)在的自己，困惑誰(shuí)都有，但成功只配得上勇敢的行動(dòng)派。

18、人生最大的喜悅是每個(gè)人都說(shuō)你做不到，你卻完成它了！

19、如果你真的愿意為自己的夢(mèng)想去努力，最差的結(jié)果，不過(guò)是大器晚成。

20、不忘初心，方得始終。1、許多人企求著生活的完美結(jié)局，殊不知美根本不在結(jié)局，而32發(fā)酵工程簡(jiǎn)介河北玉田二中顧鳳強(qiáng)發(fā)酵工程簡(jiǎn)介河北玉田二中顧鳳強(qiáng)33微生物學(xué)的奠基人——偉大的巴斯德我國(guó)的傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品醬油、醋、腐乳等享譽(yù)世界我國(guó)的釀酒已經(jīng)有4000多年的歷史我國(guó)的醬油距今已有3000年的歷史1857年巴斯德證明發(fā)酵是由于微生物的作用微生物學(xué)的奠基人——偉大的巴斯德我國(guó)的傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品醬油34一、應(yīng)用發(fā)酵工程的生產(chǎn)實(shí)例復(fù)習(xí)谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑

谷氨酸棒狀桿菌在一定的條件下能夠利用環(huán)境中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)合成谷氨酸。一、應(yīng)用發(fā)酵工程的生產(chǎn)實(shí)例復(fù)習(xí)谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑35【問(wèn)題1】谷氨酸發(fā)酵最重要的無(wú)疑就是選擇菌種了，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(yīng)該選育什么樣的谷氨酸棒狀桿菌作為菌種呢?只有選擇細(xì)胞膜通透性較強(qiáng)，在細(xì)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量的谷氨酸?！締?wèn)題2】有了菌種，用什么樣的培養(yǎng)基去培養(yǎng)呢?培養(yǎng)基最主要的用途是滿足微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要，即應(yīng)滿足微生物生長(zhǎng)所需的碳源、氮源、生長(zhǎng)因子、水、無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)要求?！締?wèn)題1】谷氨酸發(fā)酵最重要的無(wú)疑就是選擇菌種了，是不是所有的36谷氮酸發(fā)酵的培養(yǎng)基：成分PH豆餅水解液、玉米漿、尿素、氧化鉀磷酸氫二鉀、硫酸鎂、生物素7--8碳源：豆餅水解液、玉米漿氮源：豆餅水解液、尿素生長(zhǎng)因子：生物素水：水解液無(wú)機(jī)鹽：磷酸氫二鉀、氧化鉀、硫酸鎂【問(wèn)題3】分析以下培養(yǎng)基的成分，它是如何滿足谷氨酸棒狀桿菌所需各種營(yíng)養(yǎng)的?谷氮酸發(fā)酵的培養(yǎng)基：成分PH豆餅水解液、玉米漿、尿素、氧化鉀37【問(wèn)題4】用這種培養(yǎng)基大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酸有什么好處?(1)這種培養(yǎng)基是用天然成分作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的液體培養(yǎng)基適于生產(chǎn)。(2)液體培養(yǎng)基能使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)在發(fā)酵過(guò)程中得到充分利用，還能為菌體提供更大的生存空間。同時(shí)，也有利于生產(chǎn)過(guò)程中培養(yǎng)條件的控制以及廢物的提取。(3)采用天然物質(zhì)作營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能滿足菌體的營(yíng)養(yǎng)需求，又能降低生產(chǎn)成成本，還能減少對(duì)環(huán)境的污染?！締?wèn)題5】有了菌種和合適的培養(yǎng)基，那發(fā)酵的主體設(shè)備又該是什么樣的呢?發(fā)酵的主體設(shè)備是由發(fā)酵罐及其控制部分組成。【問(wèn)題4】用這種培養(yǎng)基大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酸有什么好處?(1)這種38二、發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容

（一）發(fā)酵工程的概念

采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類(lèi)生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或者直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的一種新技術(shù)。二、發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容（一）發(fā)酵工程的概念39（二）發(fā)酵工程的內(nèi)容

1、菌種的選育2、培養(yǎng)基的配制3、滅菌4、擴(kuò)大培養(yǎng)和接種5、發(fā)酵過(guò)程6、產(chǎn)品的分離提純等（二）發(fā)酵工程的內(nèi)容401、菌種的選育要想通過(guò)發(fā)酵工程獲得在種類(lèi)、產(chǎn)量和質(zhì)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。怎樣才能得到優(yōu)良的菌種呢？如果生產(chǎn)的是微生物直接合成的產(chǎn)物可以從自然界中先分離出相應(yīng)的菌種，再用物理或化學(xué)的方法使菌種產(chǎn)生突變，從突變個(gè)體中篩選出符合生產(chǎn)要求的優(yōu)良菌種。如果生產(chǎn)的是一般微生物不能合成的產(chǎn)品

可用基因工程、細(xì)胞工程的方法對(duì)菌種的遺傳特性進(jìn)行定向改造，以構(gòu)建工程細(xì)胞或工程菌，從而達(dá)到生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)品的目的

1、菌種的選育要想通過(guò)發(fā)酵工程獲得在種類(lèi)、產(chǎn)量和質(zhì)量等方面符41【問(wèn)題6】獲得青霉素高產(chǎn)菌株和生產(chǎn)人胰島素的大腸桿菌，這些優(yōu)良菌種的方法分別是什么?獲得青霉素高產(chǎn)菌株的方法是誘變育種，獲得生產(chǎn)人胰島素的大腸桿菌的方法是基因工程?！締?wèn)題6】獲得青霉素高產(chǎn)菌株和生產(chǎn)人胰島素的大腸桿菌，這些優(yōu)422、培養(yǎng)基的配制

【問(wèn)題7】要進(jìn)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(yīng)的培養(yǎng)基。在配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)該注意哪些事情呢？（1）根據(jù)不同的菌種，應(yīng)選擇不同的原料配制培養(yǎng)基。配制的培養(yǎng)基應(yīng)滿足微生物在碳源、氮源、生長(zhǎng)因子、水、無(wú)機(jī)鹽等方面的營(yíng)養(yǎng)要求，并為微生物提供適宜的pH。（2）培養(yǎng)基的營(yíng)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(yíng)養(yǎng)需求的基礎(chǔ)上應(yīng)盡量降低生產(chǎn)成本，以得到更高的經(jīng)濟(jì)效益。2、培養(yǎng)基的配制【問(wèn)題7】要進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，有了優(yōu)良的菌種還433、滅菌

【問(wèn)題8】發(fā)酵工程所用的菌種大多是單一的純種，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中不能混入雜菌。這是為什么呢?在發(fā)酵過(guò)程中如混入其他微生物，將與菌種形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，對(duì)發(fā)酵過(guò)程造成不良影響。例如：如果在谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中混入放線菌，則放線菌分泌的抗生素就會(huì)使大量的谷氨酸棒狀桿菌死亡。如果在青霉索生產(chǎn)過(guò)程中污染了雜菌，這些雜菌則會(huì)分泌青霉素酶，將合成的青霉素分解掉?！締?wèn)題9】那如何防止雜菌的污染呢?要在發(fā)酵前對(duì)培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)施進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌處理。3、滅菌【問(wèn)題8】發(fā)酵工程所用的菌種大多是單一的純種，44【問(wèn)題10】怎樣才算滅菌徹底呢?用高溫、高壓的方式，殺死所有雜菌的胞體、芽孢和孢子?！居?xùn)練1】關(guān)于滅菌和消毒的不正確的理解()

A．滅菌是指殺滅環(huán)境中的一切微生物的細(xì)胞、芽孢和孢子B．消毒和滅菌實(shí)質(zhì)上是相同的C．接種環(huán)用燒灼法滅菌D．常用滅菌方法有加熱法、過(guò)濾法、紫外線法、化學(xué)藥品法B4、擴(kuò)大培養(yǎng)和接種【問(wèn)題11】如何得到發(fā)酵生產(chǎn)所需要的大量菌體來(lái)縮短生產(chǎn)周期呢？經(jīng)過(guò)多次的擴(kuò)大培養(yǎng)。【問(wèn)題10】怎樣才算滅菌徹底呢?用高溫、高壓的方式，殺死所有45【問(wèn)題l2】如何對(duì)菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)呢?擴(kuò)大培養(yǎng)是將培養(yǎng)到對(duì)數(shù)期的菌體分開(kāi)，分頭進(jìn)行培養(yǎng)，以促使菌體數(shù)量快速增加，能在短時(shí)間里得到大量的菌體?！締?wèn)題13】擴(kuò)大培養(yǎng)與發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中的培養(yǎng)有何不同呢?擴(kuò)大培養(yǎng)是為了讓菌體在短時(shí)期內(nèi)快速增殖，而發(fā)酵過(guò)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。例如：在酒精發(fā)酵過(guò)程中，擴(kuò)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(jìn)行。而在發(fā)酵產(chǎn)生酒精的過(guò)程中則必須在無(wú)氧條件下進(jìn)行以獲得大量的酒精。【問(wèn)題14】有了用于生產(chǎn)的充足的菌體，在接種時(shí)要注意什么事項(xiàng)呢?接種過(guò)程中要注意防止雜菌污染?！締?wèn)題l2】如何對(duì)菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)呢?擴(kuò)大培養(yǎng)是將培養(yǎng)到對(duì)數(shù)465、發(fā)酵過(guò)程

發(fā)酵的中心階段5、發(fā)酵過(guò)程發(fā)酵的中心階段47【問(wèn)題15】將菌體接種到裝有培養(yǎng)液的發(fā)酵罐中，是不是發(fā)酵生產(chǎn)就能順利地進(jìn)行呢?不是的!還需要對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)和對(duì)發(fā)酵條件進(jìn)行控制。這又是為什么呢?發(fā)酵產(chǎn)物主要在菌體生長(zhǎng)的穩(wěn)定期產(chǎn)生。因此，要在發(fā)酵過(guò)程中隨時(shí)取樣檢測(cè)培養(yǎng)液中細(xì)菌數(shù)目、產(chǎn)物濃度以了解發(fā)酵進(jìn)程，及時(shí)添加必需的培養(yǎng)基成分來(lái)延長(zhǎng)菌體生長(zhǎng)穩(wěn)定期的時(shí)間，以得到更多的發(fā)酵產(chǎn)物。同時(shí)，還應(yīng)對(duì)發(fā)酵條件進(jìn)行嚴(yán)格控制?！居?xùn)練2】嚴(yán)格控制發(fā)酵條件，是保證發(fā)酵正常進(jìn)行的關(guān)鍵，直接關(guān)系到是否能得到質(zhì)高量多的理想產(chǎn)物，通常所指的發(fā)酵條件控制不包括()

(A)溫度控制(B)溶氧的控制(C)PH的控制(D)酶的控制D【問(wèn)題15】將菌體接種到裝有培養(yǎng)液的發(fā)酵罐中，是不是發(fā)酵生產(chǎn)486、分離、提純

菌體本身采用過(guò)濾、沉淀等方法將菌體從培養(yǎng)液中分離出來(lái)代謝產(chǎn)物采用蒸餾、萃取、離子交換等方法進(jìn)行提取。6、分離、提純菌體本身49從自然界分離的菌種產(chǎn)品基因工程誘變育種細(xì)胞工程生產(chǎn)用菌種擴(kuò)大培養(yǎng)原料微生物菌體代謝產(chǎn)物分離提純發(fā)酵罐發(fā)酵條件控制接種培養(yǎng)基配置滅菌從自然界分離的菌種產(chǎn)品基因工程誘變育種細(xì)胞工程生產(chǎn)用菌種50在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用藥品抗生素（應(yīng)用最多，利潤(rùn)最高）維生素動(dòng)物激素藥用氨基酸核苷酸（肌酸）青霉素頭孢霉素紅霉素四環(huán)素復(fù)合維生素片

三、發(fā)酵工程的應(yīng)用在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用藥品抗生素（應(yīng)用最多，利潤(rùn)最高）維生素動(dòng)物51生長(zhǎng)素釋放抑制因子是一種人腦激素，治療肢端肥大癥，50萬(wàn)個(gè)羊腦提取5mg.工程菌：7.5L培養(yǎng)液可得到5mg.基因工程藥品人生長(zhǎng)激素重組乙肝疫苗單克隆抗體白細(xì)胞介素-2抗血友病因子生長(zhǎng)素釋放抑制因子是一種人腦激素，治療肢端肥大癥，50萬(wàn)個(gè)羊52在食品工業(yè)上的應(yīng)用生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品啤酒、果酒、食醋等在食品工業(yè)上的應(yīng)用53生產(chǎn)食品添加劑添加劑舉例酸味劑鮮味劑色素甜味劑L-蘋(píng)果酸、檸檬酸、乳酸肌苷酸、谷氨酸β-胡蘿卜素、紅曲素高果糖漿、甜菜糖生產(chǎn)食品添加劑添加劑舉例酸味劑鮮味劑色素甜味劑L-蘋(píng)果酸、檸54解決糧食短缺問(wèn)題細(xì)菌蛋白質(zhì)占干重的60%-80%酵母菌的占45%-65%單細(xì)胞蛋白：通過(guò)發(fā)酵工程獲得的微生物菌體解決糧食短缺問(wèn)題細(xì)菌蛋白質(zhì)占干重的60%-80%酵母菌的占455知識(shí)鞏固選取菌種制備培養(yǎng)液（滅菌）發(fā)酵罐（滅菌）控制發(fā)酵條件生產(chǎn)氨基酸等加工提取產(chǎn)品知識(shí)鞏固選取菌種制備培養(yǎng)液發(fā)酵罐控制發(fā)生產(chǎn)氨基酸等加工產(chǎn)品56（1）菌種的選育（2）培養(yǎng)基的配制（3）培養(yǎng)基和設(shè)備的滅菌（4）擴(kuò)大培養(yǎng)和接種（5）發(fā)酵過(guò)程需嚴(yán)格控制溫度、PH、溶氧、通氣量與轉(zhuǎn)速等發(fā)酵條件（6）產(chǎn)品的分離提純菌體可采用過(guò)濾、沉淀等方法分離代謝產(chǎn)物可采用蒸餾、萃取、離子交換等方法提取中心階段發(fā)酵工程內(nèi)容（誘變育種、基因工程和細(xì)胞工程）（1）菌種的選育中心階段發(fā)酵工程內(nèi)容（誘變育種、基因工程和細(xì)57如圖是發(fā)酵工程的流程圖以及在某個(gè)培養(yǎng)基配方，請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：

自然界中菌種生產(chǎn)用菌種擴(kuò)大培養(yǎng)原料培養(yǎng)基發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離提純①④②③⑤⑦⑥成分含量NH4NO35gK2HPO430gC6H12O610gFeSO40.62gCaCl20.3gH2O1000mlFe、Mn等各種微量元素少量如圖是發(fā)酵工程的流程圖以及在某個(gè)培養(yǎng)基配方，請(qǐng)分析回答下列問(wèn)58（1）在配制培養(yǎng)基時(shí)，要注意各種營(yíng)養(yǎng)的比例，假如利用谷氨酸棒狀桿菌來(lái)生產(chǎn)谷氨酸，則在擴(kuò)大培養(yǎng)階段的適宜碳源與氮源的比是

。（2）培養(yǎng)基配制完成后，一定要對(duì)培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行滅菌處理，從生態(tài)學(xué)角度分析，其目的是防止

。（3）假如用黃色短桿菌來(lái)生產(chǎn)賴氨酸，可用①來(lái)提高發(fā)酵的產(chǎn)量。①代表的菌種選育辦法為

，選育出不能合成高絲氨酸脫氫酶的菌種。生產(chǎn)的賴氨酸是此種生物的

代謝產(chǎn)物。（1）在配制培養(yǎng)基時(shí)，要注意各種營(yíng)養(yǎng)的比例，假如利用谷氨酸棒59（4）為了在短時(shí)間內(nèi)獲得更多抗生素，在生產(chǎn)中可以采取哪些措施：（至少答出兩種）①

；②

；（5）若右圖培養(yǎng)基用于鑒別大腸桿菌，還必須加入的成分是

、

和

．形成的菌落特點(diǎn)是

．（6）若此配方用于無(wú)土栽培植株，可以除去的成分是

，但是，其中植物必需的大量礦質(zhì)元素還應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充

，在植物細(xì)胞中與該元素的吸收過(guò)程關(guān)系最密切的兩種細(xì)胞器為

和

．（4）為了在短時(shí)間內(nèi)獲得更多抗生素，在生產(chǎn)中可以采取哪些措施60（1）4:1，（2）培養(yǎng)基中的雜菌與接種菌種的競(jìng)爭(zhēng)（3）誘變育種，初級(jí)（4）采用對(duì)數(shù)期菌種接種；適當(dāng)增加接種量；采用與菌種相同的培養(yǎng)基；采用連續(xù)培養(yǎng)的方法，不斷添加新的培養(yǎng)基，同時(shí)排除舊的；（5）瓊脂、伊紅和美藍(lán)．菌落深紫色，帶有金屬光澤．（6）C6H12O6

，Mg，核糖體和線粒體．（1）4:1，61通過(guò)發(fā)酵罐發(fā)酵可大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酸，生產(chǎn)