微生物發(fā)酵技術(shù)概述課件

微生物發(fā)酵技術(shù)

—概述微生物發(fā)酵技術(shù)

—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(jīng)過特定的代謝途徑轉(zhuǎn)化為我們所需的產(chǎn)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(xué)變化，大量生產(chǎn)細胞本身和積累專門的代謝產(chǎn)物的反應(yīng)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(xué)家、化學(xué)家。他研究了微生物的類型、習(xí)性、營養(yǎng)、繁殖、作用等，奠定了工業(yè)微生物學(xué)和醫(yī)學(xué)微生物學(xué)的基礎(chǔ)，并開創(chuàng)了微生物生理學(xué)被稱為“微生物學(xué)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(shù)的應(yīng)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(shù)的應(yīng)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(xué)工業(yè)環(huán)境保護農(nóng)業(yè)——如生物固氮、生物農(nóng)藥、微生物飼料等微生物發(fā)酵技術(shù)概述ppt課件6微生物發(fā)酵產(chǎn)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(chǎn)物----微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵（對數(shù)生長期-氨基酸、核酸、碳水化合物等初級代謝產(chǎn)物，不能生產(chǎn)過多；平衡期產(chǎn)生的與菌體本身代謝不直接相關(guān)的物質(zhì)，次級代謝產(chǎn)物）利用微生物將添加的物質(zhì)進行化學(xué)轉(zhuǎn)化或修飾-------微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵（氧化、脫羧、氨基化等，與化學(xué)反應(yīng)的優(yōu)劣）微生物發(fā)酵產(chǎn)物的類型7微生物工業(yè)產(chǎn)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(chǎn)物發(fā)酵生產(chǎn)4、生物轉(zhuǎn)化或修飾化合物的發(fā)酵工業(yè)微生物工業(yè)產(chǎn)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(chǎn)物積累成平行關(guān)系，生長速率最大時期也是產(chǎn)物合成速率最高階段，生長穩(wěn)定期產(chǎn)量最高。微生物工業(yè)發(fā)酵產(chǎn)品類型面包制作單細胞蛋白食品（SCP）現(xiàn)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(chǎn)容易，成本低。分類：胞內(nèi)酶、胞外酶生物合成特點：

需要誘導(dǎo)作用或受阻遏、抑制等調(diào)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(chǎn)品類型2、微生物酶發(fā)酵特點：品種多，生產(chǎn)容易，成本低。微生物工業(yè)產(chǎn)103、微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵包括初級代謝產(chǎn)物和次級代謝產(chǎn)物。微生物工業(yè)產(chǎn)品類型初級代謝產(chǎn)物：菌體生長所必需的，在對數(shù)生長期產(chǎn)生的物質(zhì)，受許多調(diào)節(jié)機制的控制。如氨基酸、核苷酸、蛋白質(zhì)和核酸。次級代謝產(chǎn)物：與菌體生長繁殖無明顯關(guān)系，是菌體在生長的穩(wěn)定期合成的具有的特定功能的產(chǎn)物，也受誘導(dǎo)調(diào)節(jié)、產(chǎn)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(chǎn)物發(fā)酵包括初級代謝產(chǎn)物和次級代謝產(chǎn)物。微生物114、微生物的生物轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)相類似但具有更在經(jīng)濟價值的化合物。最終產(chǎn)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(xué)反應(yīng)而形成的。微生物工業(yè)產(chǎn)品類型特點：特異性強（反應(yīng)特異性、結(jié)構(gòu)位置特異性、立體特異性）4、微生物的生物轉(zhuǎn)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(shù)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(jīng)驗性；產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性差2.純培養(yǎng)發(fā)酵技術(shù)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(xué)反應(yīng)；科赫——建立了微生物分離純化和純培養(yǎng)技術(shù)，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(shù)的不同階段1.天然發(fā)酵階段13微生物發(fā)酵技術(shù)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(shù)是現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)最主要的最主要生產(chǎn)方式；通氣攪拌發(fā)酵技術(shù)的建立是發(fā)酵工業(yè)發(fā)展的一個轉(zhuǎn)折點。4.人工誘變育種與代謝控制發(fā)酵技術(shù)階段日本首先成功利用生理缺陷型菌株進行谷氨酸生產(chǎn)。由氨基酸發(fā)酵而開始的代謝調(diào)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(shù)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(shù)為中心的生物工程時代。微生物發(fā)酵技術(shù)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(nóng)副產(chǎn)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(shù)誘變和選育優(yōu)良菌種，并是生產(chǎn)設(shè)備的得到最大化利用，是進行工業(yè)發(fā)酵的關(guān)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(chǎn)品形式多樣微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵，可以產(chǎn)生較為復(fù)雜的高分子化合物；反應(yīng)的專一性，可得到較為單一的代謝產(chǎn)物；6.經(jīng)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(fù)雜的過程，尤其是大規(guī)模工業(yè)發(fā)酵，要達到預(yù)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(shù)，發(fā)酵的方式就是最重要的發(fā)酵技術(shù)之一。實際上微生物工業(yè)生產(chǎn)中，都是各種發(fā)酵方式結(jié)合進行的，選擇哪些方式結(jié)合起來進行發(fā)酵，取決于菌種特性、原料特點、產(chǎn)物特色、設(shè)備狀況、技術(shù)可行性、成本核算等?，F(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)大多數(shù)是好氧、液體、深層、分批、游離、單一純種發(fā)酵方式結(jié)合進行的。微生物發(fā)酵方式微生物發(fā)酵是一個錯縱復(fù)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(chǎn)生單一產(chǎn)品，是現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的主流，而此發(fā)酵方式的結(jié)合是目前相適應(yīng)最多和最好的發(fā)酵方式，對大多數(shù)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(chǎn)物、熱量容易擴散和均質(zhì)，使產(chǎn)品較易達到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)，發(fā)酵中液體輸送方便，檢測、控制和操作也容易實現(xiàn)自動化；(3)深層、游離狀態(tài)擴大了菌種與發(fā)酵基質(zhì)的接觸面，增加了發(fā)酵反應(yīng)的效率，加快了反應(yīng)周期；

(4)分批發(fā)酵對生物反應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)規(guī)模；

(5)分批單一純種發(fā)酵不易污染，菌種較容易復(fù)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(jù)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(nèi)投入有限數(shù)量的營養(yǎng)物質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)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(nèi)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(nèi)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(yīng)器可以是攪拌罐式反應(yīng)器，也可以是管式反應(yīng)器。在罐式反應(yīng)器中，即使加人的物料中不含有菌體，只要反應(yīng)器內(nèi)含有一定量的菌體，在一定進料流量范圍內(nèi)，就可實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)操作。優(yōu)點：設(shè)備利用率高；發(fā)酵中各參數(shù)趨于恒值，便于自動控制。缺點：對設(shè)備要求較高；營養(yǎng)成分的利用率較分批發(fā)酵差，產(chǎn)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