微生物發(fā)酵技術概述課件

微生物發(fā)酵技術

—概述微生物發(fā)酵技術

—概述1什么是微生物發(fā)酵？利用微生物在適宜條件下原料經過特定的代謝途徑轉化為我們所需的產物工業(yè)微生物發(fā)酵：泛指通過微生物的生長培養(yǎng)和化學變化，大量生產細胞本身和積累專門的代謝產物的反應過程。什么是微生物發(fā)酵？利用微生物工業(yè)微生物發(fā)酵：泛指通過微生物的2微生物發(fā)酵的歷史9000年前中國古人已會發(fā)酵釀酒路易斯·巴斯德（公元1822-1895年）法國微生物學家、化學家。他研究了微生物的類型、習性、營養(yǎng)、繁殖、作用等，奠定了工業(yè)微生物學和醫(yī)學微生物學的基礎，并開創(chuàng)了微生物生理學被稱為“微生物學之父”微生物發(fā)酵的歷史9000年前中國古人已會發(fā)酵釀酒路易斯·巴3微生物發(fā)酵工藝過程微生物發(fā)酵工藝過程4微生物發(fā)酵技術的應用醫(yī)藥工業(yè)——抗生素、維生素、動物激素、藥用氨基酸食品工業(yè)——如醬油、醋、酒、面包、各類食品添加劑

微生物發(fā)酵技術的應用醫(yī)藥工業(yè)——抗生素、維生素、動物激素、藥5能源工業(yè)化學工業(yè)環(huán)境保護農業(yè)——如生物固氮、生物農藥、微生物飼料等微生物發(fā)酵技術概述ppt課件6微生物發(fā)酵產物的類型菌體----微生物菌體發(fā)酵（安琪酵母、靈芝、冬蟲夏草等食用菌、微生物殺蟲劑）酶----微生物酶發(fā)酵（與動植物提取的優(yōu)劣；蛋白酶、糖化酶、淀粉酶）代謝產物----微生物代謝產物發(fā)酵（對數生長期-氨基酸、核酸、碳水化合物等初級代謝產物，不能生產過多；平衡期產生的與菌體本身代謝不直接相關的物質，次級代謝產物）利用微生物將添加的物質進行化學轉化或修飾-------微生物轉化發(fā)酵（氧化、脫羧、氨基化等，與化學反應的優(yōu)劣）微生物發(fā)酵產物的類型7微生物工業(yè)產品類型1、微生物菌體細胞發(fā)酵2、微生物酶發(fā)酵3、微生物代謝產物發(fā)酵生產4、生物轉化或修飾化合物的發(fā)酵工業(yè)微生物工業(yè)產品類型1、微生物菌體細胞發(fā)酵81、微生物菌體細胞發(fā)酵藥用真菌名貴中藥生物防治劑活性乳酸制劑目的：獲得具有多種用途的微生物菌體細胞特點：細胞的生長與產物積累成平行關系，生長速率最大時期也是產物合成速率最高階段，生長穩(wěn)定期產量最高。微生物工業(yè)發(fā)酵產品類型面包制作單細胞蛋白食品（SCP）現代的菌體發(fā)酵傳統(tǒng)的菌體發(fā)酵1、微生物菌體細胞發(fā)酵藥用真菌目的：獲得具有多種用途的微生物92、微生物酶發(fā)酵特點：品種多，生產容易，成本低。分類：胞內酶、胞外酶生物合成特點：

需要誘導作用或受阻遏、抑制等調控作用的影響，在菌種選育、培養(yǎng)基配制以及發(fā)酵條件等方面需給予注意。微生物工業(yè)產品類型2、微生物酶發(fā)酵特點：品種多，生產容易，成本低。微生物工業(yè)產103、微生物代謝產物發(fā)酵包括初級代謝產物和次級代謝產物。微生物工業(yè)產品類型初級代謝產物：菌體生長所必需的，在對數生長期產生的物質，受許多調節(jié)機制的控制。如氨基酸、核苷酸、蛋白質和核酸。次級代謝產物：與菌體生長繁殖無明顯關系，是菌體在生長的穩(wěn)定期合成的具有的特定功能的產物，也受誘導調節(jié)、產物阻遏的作用的影響。如抗生素、生物堿、細菌素、植物生長因子。3、微生物代謝產物發(fā)酵包括初級代謝產物和次級代謝產物。微生物114、微生物的生物轉化定義：是利用生物細胞對一些化合物某一特定部位（基團）的作用，使它轉變成結構相類似但具有更在經濟價值的化合物。最終產物是由微生物細胞的酶或酶系對底物某一特定部位進行化學反應而形成的。微生物工業(yè)產品類型特點：特異性強（反應特異性、結構位置特異性、立體特異性）4、微生物的生物轉化定義：是利用生物細胞對一些化合物某一特定12微生物發(fā)酵技術的不同階段1.天然發(fā)酵階段家庭或作坊式；非純種厭氧發(fā)酵；經驗性；產品質量和穩(wěn)定性差2.純培養(yǎng)發(fā)酵技術階段列文虎克——顯微鏡；巴斯德——發(fā)酵是有微生物引起的化學反應；科赫——建立了微生物分離純化和純培養(yǎng)技術，自此人類才開始人為地控制微生物的發(fā)酵過程，這極大地推動了工業(yè)微生物發(fā)酵的發(fā)展。微生物發(fā)酵技術的不同階段1.天然發(fā)酵階段13微生物發(fā)酵技術的不同階段3.通氣攪拌發(fā)酵階段弗萊明，青霉素。由抗生素發(fā)酵開始發(fā)展起來的通氣攪拌液體發(fā)酵技術是現代發(fā)酵工業(yè)最主要的最主要生產方式；通氣攪拌發(fā)酵技術的建立是發(fā)酵工業(yè)發(fā)展的一個轉折點。4.人工誘變育種與代謝控制發(fā)酵技術階段日本首先成功利用生理缺陷型菌株進行谷氨酸生產。由氨基酸發(fā)酵而開始的代謝調控發(fā)酵，使發(fā)酵工業(yè)進入了一個新階段。5.利用基因工程技術進行發(fā)酵階段20世紀70年代開始，人類進入了以基因工程技術為中心的生物工程時代。微生物發(fā)酵技術的不同階段3.通氣攪拌發(fā)酵階段14工業(yè)微生物發(fā)酵的特征1.原料

以淀粉、糖蜜或其他農副產品為主，加入少量有機或無機氮源即可。廢水、廢物作為發(fā)酵原料。2.微生物菌種是進行發(fā)酵的根本因素因此，綜合利用多種技術誘變和選育優(yōu)良菌種，并是生產設備的得到最大化利用，是進行工業(yè)發(fā)酵的關鍵3.發(fā)酵過程較為安全（常溫、常壓)4.要求再無菌條件下進行5.產品形式多樣微生物轉化發(fā)酵，可以產生較為復雜的高分子化合物；反應的專一性，可得到較為單一的代謝產物；6.經濟效益顯著工業(yè)微生物發(fā)酵的特征1.原料15微生物發(fā)酵方式微生物發(fā)酵是一個錯縱復雜的過程，尤其是大規(guī)模工業(yè)發(fā)酵，要達到預定目標，更是需要采用和研究開發(fā)各式各樣的發(fā)酵技術，發(fā)酵的方式就是最重要的發(fā)酵技術之一。實際上微生物工業(yè)生產中，都是各種發(fā)酵方式結合進行的，選擇哪些方式結合起來進行發(fā)酵，取決于菌種特性、原料特點、產物特色、設備狀況、技術可行性、成本核算等?，F代發(fā)酵工業(yè)大多數是好氧、液體、深層、分批、游離、單一純種發(fā)酵方式結合進行的。微生物發(fā)酵方式微生物發(fā)酵是一個錯縱復雜的過程，尤其是大規(guī)模工16微生物發(fā)酵方式(1)好氧單一純種微生物產生單一產品，是現代發(fā)酵工業(yè)的主流，而此發(fā)酵方式的結合是目前相適應最多和最好的發(fā)酵方式，對大多數發(fā)酵工業(yè)是最佳的選擇；

(2)液體懸浮狀態(tài)是很多微生物的最適宜的生長環(huán)境，菌體、營養(yǎng)物、產物、熱量容易擴散和均質，使產品較易達到高產、優(yōu)質，發(fā)酵中液體輸送方便，檢測、控制和操作也容易實現自動化；(3)深層、游離狀態(tài)擴大了菌種與發(fā)酵基質的接觸面，增加了發(fā)酵反應的效率，加快了反應周期；

(4)分批發(fā)酵對生物反應器中的發(fā)酵是間歇式操作，其主要特征是所有工藝變量都隨時間而變，工藝變量主要是菌體、營養(yǎng)物、pH、熱量、產物的變更，變化的規(guī)律性強，比較容易控制逐級放大和擴大生產規(guī)模；

(5)分批單一純種發(fā)酵不易污染，菌種較容易復壯和改良。微生物發(fā)酵方式(1)好氧單一純種17微生物發(fā)酵方式需氧不需氧厭氧發(fā)酵、好氧發(fā)酵；培養(yǎng)基物理狀態(tài)液態(tài)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵；發(fā)酵位置表面發(fā)酵和深層發(fā)酵；根據菌種單一或多菌種單一菌種發(fā)酵和混合菌種發(fā)酵。微生物發(fā)酵最常見的分類是按照發(fā)酵方式的不同將發(fā)酵過程分為間歇發(fā)酵，連續(xù)發(fā)酵和流加發(fā)酵三種類型。微生物發(fā)酵方式18微生物發(fā)酵方式間歇發(fā)酵：間歇發(fā)酵又稱為分批發(fā)酵，是指在一個密閉系統(tǒng)內投入有限數量的營養(yǎng)物質后，接入少量的微生物菌種進行培養(yǎng)，使微生物生長繁殖，在特定的條件下只完成一個生長周期的微生物培養(yǎng)方法。它是傳統(tǒng)生物產品發(fā)酵常用的發(fā)酵方式。特點：分批發(fā)酵的優(yōu)點是操作簡單、投資少；運行周期短，染菌機會減少；生產過程、產品質量較易控制。缺點是發(fā)酵初期營養(yǎng)物過多會抑制微生物的生長，而發(fā)酵的中后期又因為營養(yǎng)物減少而降低培養(yǎng)效率。微生物發(fā)酵方式間歇發(fā)酵：19微生物發(fā)酵方式連續(xù)發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵是指以一定的速度向發(fā)酵罐內添加新鮮培養(yǎng)基，同時以相同的速度流出培養(yǎng)液，從而使發(fā)酵罐內的液量維持恒定，微生物在穩(wěn)定狀態(tài)下生長。連續(xù)發(fā)酵使用的反應器可以是攪拌罐式反應器，也可以是管式反應器。在罐式反應器中，即使加人的物料中不含有菌體，只要反應器內含有一定量的菌體，在一定進料流量范圍內，就可實現穩(wěn)態(tài)操作。優(yōu)點：設備利用率高；發(fā)酵中各參數趨于恒值，便于自動控制。缺點：對設備要求較高；營養(yǎng)成分的利用率較分批發(fā)酵差，產物濃度較分批發(fā)酵低；易染菌。微生物發(fā)酵方式連續(xù)發(fā)酵20微生物發(fā)酵方式流加發(fā)酵：流加發(fā)酵也叫補料分批發(fā)酵或半連續(xù)發(fā)酵，是指在微生物分批發(fā)酵中，以