发酵工程简介.pptx

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1、微生物学的奠基人微生物学的奠基人伟大的巴斯德伟大的巴斯德我国的传统发酵产品酱油、我国的传统发酵产品酱油、醋、腐乳等享誉世界醋、腐乳等享誉世界我国的酿酒已经有我国的酿酒已经有4000多多年的历史年的历史我国的酱油距今已有我国的酱油距今已有3000年的历史年的历史1857年巴斯德证明发酵是年巴斯德证明发酵是由于微生物的作用由于微生物的作用密闭式发酵罐密闭式发酵罐复习什么叫发酵？什么叫发酵？发酵的种类发酵的种类 什么叫发什么叫发酵工程？酵工程？谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径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状杆菌合成谷氨酸的途径谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸

2、的途径 谷氨酸棒状杆菌在一定谷氨酸棒状杆菌在一定的条件下能够利用环境的条件下能够利用环境中的营养物质来合成谷中的营养物质来合成谷氨酸。氨酸。在工厂里是在工厂里是怎样应用谷氨酸怎样应用谷氨酸棒状杆菌来生产棒状杆菌来生产谷氨酸的？谷氨酸的？1、选择菌种、选择菌种 是不是所有的谷氨酸棒状杆菌都可用于谷是不是所有的谷氨酸棒状杆菌都可用于谷氨酸发酵生产呢？我们应该选育什么样的氨酸发酵生产呢？我们应该选育什么样的谷氨酸棒状杆菌作为菌种呢？谷氨酸棒状杆菌作为菌种呢？只有选择细胞膜通透较强，在细胞内不积累谷只有选择细胞膜通透较强，在细胞内不积累谷氨酸的谷氨酸棒状杆菌做菌种才有可能获得大氨酸的谷氨酸棒状杆菌做菌

3、种才有可能获得大量的谷氨酸。量的谷氨酸。2、培养基的配制、培养基的配制有了菌种用什么样的培养基去培养呢？有了菌种用什么样的培养基去培养呢？培养基应满足微生物生长所需要的碳源、氮源、培养基应满足微生物生长所需要的碳源、氮源、水、无机盐和生长因子等营养需求。水、无机盐和生长因子等营养需求。这种培养基从组成成分和物理性质上看属这种培养基从组成成分和物理性质上看属于哪种培养基于哪种培养基?从物理性质上看是液体培养基，从化学成分上从物理性质上看是液体培养基，从化学成分上看是天然培养基。看是天然培养基。成分成分酸碱度酸碱度豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸二豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸二氢钾、氧化钾、硫酸镁

4、、生物素氢钾、氧化钾、硫酸镁、生物素pH：783、灭菌、灭菌配制好培养液后，是否可以立即加入菌种配制好培养液后，是否可以立即加入菌种？不能不能需要进行灭菌需要进行灭菌 将培养液投将培养液投放到发酵罐中，放到发酵罐中，通入通入98kPa的蒸的蒸汽进行灭菌汽进行灭菌4、接种、接种是否可以将所选择的优良谷氨酸棒状杆菌是否可以将所选择的优良谷氨酸棒状杆菌直接加入发酵罐中？直接加入发酵罐中？大规模的发酵生产需要大量的菌种，应先经过大规模的发酵生产需要大量的菌种，应先经过多次扩大培养多次扩大培养用于生产的菌种应选择处于对数期的谷氨酸棒用于生产的菌种应选择处于对数期的谷氨酸棒状杆菌状杆菌5、培养、培养发酵过

5、程中应该注意控制好哪些条件？发酵过程中应该注意控制好哪些条件？温度温度Ph氧气氧气培养过程中不断进行搅拌的目的是什么？培养过程中不断进行搅拌的目的是什么？使培养液和菌种充分接触，提高原料的利用率使培养液和菌种充分接触，提高原料的利用率谷氨酸棒状杆谷氨酸棒状杆菌是好氧菌菌是好氧菌6、分离提纯、分离提纯温度温度30-37C，pH7-8，经过经过28-32h，培养，培养液中就会液中就会产产生大量的谷氨酸生大量的谷氨酸50-100g/L提取出谷氨酸提取出谷氨酸用适量的用适量的Na2CO3溶液中和溶液中和过滤过滤浓缩浓缩离心离心味精味精发酵工程的概念和内容发酵工程的概念和内容（一）发酵工程的概念（一）发

6、酵工程的概念采用现代工程技术手段，利用微生物的某采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或些特定功能，为人类生产有用的产品，或者直接把微生物应用于工业生产的一种新者直接把微生物应用于工业生产的一种新技术。技术。发酵工程的概念和内容发酵工程的概念和内容（二）发酵工程的内容（二）发酵工程的内容菌种的选育菌种的选育培养基的配制培养基的配制灭菌灭菌扩大培养和接种扩大培养和接种发酵过程发酵过程产品的分离提纯等产品的分离提纯等菌种的选育菌种的选育要想通过发酵工程获得在种类、产量和质要想通过发酵工程获得在种类、产量和质量等方面符合人们要求的产品，最重要的量等方面符合人们要求的产

7、品，最重要的是要有优良的菌种。是要有优良的菌种。怎样才能得到优怎样才能得到优良的菌种呢？良的菌种呢？如果生产的是微生物直接合如果生产的是微生物直接合成的产物成的产物可以从自然界中先分离出相可以从自然界中先分离出相应的菌种，再用物理或化学应的菌种，再用物理或化学的方法使菌种产生突变，从的方法使菌种产生突变，从突变个体中筛选出符合生产突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。要求的优良菌种。如果生产的是一般微生物不能如果生产的是一般微生物不能合成的产品合成的产品 可用基因工程、细胞工程的方法可用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，对菌种的遗传特性进行定向改造，以构建工程细胞或工程菌

8、，从而以构建工程细胞或工程菌，从而达到生产相应产品的目的达到生产相应产品的目的 培养基的配制培养基的配制 要进行发酵生产，有了优良的菌种还需要有与菌要进行发酵生产，有了优良的菌种还需要有与菌种相适应的培养基。在配制培养基时应该注意哪种相适应的培养基。在配制培养基时应该注意哪些事情呢？些事情呢？（1）根据不同的菌种，应选择不同的材料配制培养基。）根据不同的菌种，应选择不同的材料配制培养基。配制的培养基应满足微生物在碳源、氮源、生长因子、配制的培养基应满足微生物在碳源、氮源、生长因子、水、无机盐等方面的营养要求，并为微生物提供适宜水、无机盐等方面的营养要求，并为微生物提供适宜的的pH。（2）培养基

9、的营养要协调，以利于产物的合成。）培养基的营养要协调，以利于产物的合成。（3）培养基在满足微生物的营养需求的基础上应尽量）培养基在满足微生物的营养需求的基础上应尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益。降低生产成本，以得到更高的经济效益。灭菌灭菌 发酵工程所用的菌种大多是单一的纯种，发酵工程所用的菌种大多是单一的纯种，整个发酵过程中不能混入杂菌。这是为什整个发酵过程中不能混入杂菌。这是为什么呢？么呢？在发酵过程中如混入其他微生物，将与菌种形在发酵过程中如混入其他微生物，将与菌种形成竞争关系，对发酵过程造成不良影响。成竞争关系，对发酵过程造成不良影响。例如：如果在谷氨酸发酵过程中混入放线菌，例如：

10、如果在谷氨酸发酵过程中混入放线菌，则放线菌分泌的抗生素就会使大量的谷氨酸棒则放线菌分泌的抗生素就会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡。如果在青霉素生产过程中污染了状杆菌死亡。如果在青霉素生产过程中污染了杂菌，这些杂菌则会分泌青霉素酶，将合成的杂菌，这些杂菌则会分泌青霉素酶，将合成的青霉素分解掉。青霉素分解掉。灭菌灭菌那如何防止杂菌的污染呢？那如何防止杂菌的污染呢？要在发酵前对培养基和发酵设施进行严格的灭要在发酵前对培养基和发酵设施进行严格的灭菌处理。菌处理。怎样才算灭菌彻底呢？怎样才算灭菌彻底呢？用高温、高压的方式，杀死所有杂菌的胞体、用高温、高压的方式，杀死所有杂菌的胞体、芽孢和孢子。芽孢和孢子。扩

11、大培养和接种扩大培养和接种 如何得到发酵生产所需要的大量菌体来缩如何得到发酵生产所需要的大量菌体来缩短生产周期呢？短生产周期呢？经过多次的扩大培养。经过多次的扩大培养。如何对菌种进行扩大培养呢？如何对菌种进行扩大培养呢？扩大培养是将培养到对数期的菌体分开，分头扩大培养是将培养到对数期的菌体分开，分头进行培养，以促使菌体数量快速增加，能在短进行培养，以促使菌体数量快速增加，能在短时间里得到大量的菌体。时间里得到大量的菌体。扩大培养和接种扩大培养和接种扩大培养与发酵生产过程中的培养有何不同呢？扩大培养与发酵生产过程中的培养有何不同呢？扩大培养是为了让菌体在短时期内快速增殖，而发酵扩大培养是为了让菌

12、体在短时期内快速增殖，而发酵过程中的培养是为了获得代谢产物，目的不同采用的过程中的培养是为了获得代谢产物，目的不同采用的培养条件就有可能不同。培养条件就有可能不同。例如：在酒精发酵过程中，扩大培养是为了促使酵母例如：在酒精发酵过程中，扩大培养是为了促使酵母菌快速增殖，因此是在有氧条件下进行。而在发酵产菌快速增殖，因此是在有氧条件下进行。而在发酵产生酒精的过程中则必须在无氧条件下进行以获得大量生酒精的过程中则必须在无氧条件下进行以获得大量的酒精的酒精有了用于生产的充足的菌体，在接种时要注意什有了用于生产的充足的菌体，在接种时要注意什么事项呢？么事项呢？接种过程中要注意防止杂菌污染。接种过程中要注

13、意防止杂菌污染。发酵过程发酵过程 将菌体接种到装有培养液的发酵罐中，还将菌体接种到装有培养液的发酵罐中，还需要对发酵过程进行检测和对发酵条件进需要对发酵过程进行检测和对发酵条件进行控制。这是为什么呢？行控制。这是为什么呢？发酵产物主要在菌体生长的稳定期产生。因此，发酵产物主要在菌体生长的稳定期产生。因此，要在发酵过程中随时取样检测培养液中细菌数要在发酵过程中随时取样检测培养液中细菌数目、产物浓度以了解发酵进程，及时添加必需目、产物浓度以了解发酵进程，及时添加必需的培养基成分来延长菌体生长稳定期的时间，的培养基成分来延长菌体生长稳定期的时间，以得到更多的发酵产物。同时，还应对发酵条以得到更多的发

14、酵产物。同时，还应对发酵条件进行严格控制。件进行严格控制。发酵过程发酵过程哪些条件能影响菌体的发酵呢？哪些条件能影响菌体的发酵呢？发酵生产中温度、发酵生产中温度、pH、溶氧量、通气量、转速、溶氧量、通气量、转速等对发酵过程有重大影响。等对发酵过程有重大影响。分离、提纯分离、提纯 菌体本身，如酵母菌和细菌等代谢产物菌体本身，如酵母菌和细菌等代谢产物采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来出来代谢产物代谢产物采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行提取。采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行提取。发酵工程的应用发酵工程的应用（一）在医药工业上的应用（一）在医药工业

15、上的应用1.生产出了种类繁多的药品生产出了种类繁多的药品2.发酵工程对医药工业的一个重大贡献发酵工程对医药工业的一个重大贡献应用发酵工程大量生产的基因工程药品，有人应用发酵工程大量生产的基因工程药品，有人生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素抗体、白细胞介素2、抗血友病因子等。、抗血友病因子等。发酵工程的应用发酵工程的应用（二）在食品工业上的应用（二）在食品工业上的应用主要包括以下三方面。主要包括以下三方面。第一，生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、第一，生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等，使产品的产量和质量得到明显的提高。食醋等，使产品的产量和质量得到明显的提高。第二，生产各种食品的添加剂。第二，生产各种食品的添加剂。第三，帮助解决粮食问题。第三，帮助解决粮食问题。