发酵工程简介ppt2-人教版课件.ppt

《发酵工程简介ppt2-人教版课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发酵工程简介ppt2-人教版课件.ppt（32页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、发酵工程简介发酵工程简介河北玉田二中 顾凤强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一、应用发酵工程的生产实例一、应用发酵工程的生产实例复习谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径复习谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径 谷氨酸棒状杆菌在一定的谷氨酸棒状杆菌在一定的条件下能够利用环境中的条件下能够利用环境中的营

2、养物质来合成谷氨酸。营养物质来合成谷氨酸。【问题【问题1 1】谷氨酸发酵最重要的无疑就是选择菌种了，】谷氨酸发酵最重要的无疑就是选择菌种了，是不是所有的谷氨酸棒状杆菌都可用于谷氨酸发酵生产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呢?我们应该选育什么样的谷氨酸棒状杆菌作为菌种呢我们应该选育什么样的谷氨酸棒状杆菌作为菌种呢?只有选择细胞膜通透性较强，在细胞内不积累谷氨酸只有选择细胞膜通透性较强，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量的谷氨酸。的谷氨酸棒状杆菌做菌种才有可能获得大量的谷氨酸。【问题【问题2 2】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

3、基去培养呢?培养基最主要的用途是满足微生物对营养物质的需要，培养基最主要的用途是满足微生物对营养物质的需要，即应满足微生物生长所需的碳源、氮源、生长因子、水、即应满足微生物生长所需的碳源、氮源、生长因子、水、无机盐等营养要求。无机盐等营养要求。谷氮酸谷氮酸发发酵的培养基：酵的培养基：成分成分PHPH豆豆饼饼水解液、玉米水解液、玉米浆浆、尿素、氧、尿素、氧化化钾钾磷酸磷酸氢氢二二钾钾、硫酸、硫酸镁镁、生物素、生物素7-87-8碳源：豆碳源：豆饼饼水解液、玉米水解液、玉米浆浆氮源：豆氮源：豆饼饼水解液、尿素水解液、尿素生生长长因子：生物素因子：生物素水：水解液水：水解液无机无机盐盐：磷酸：磷酸氢氢

4、二二钾钾、氧化、氧化钾钾、硫酸、硫酸镁镁【问题【问题3 3】分析以下培养基的成分，它是如何满足谷】分析以下培养基的成分，它是如何满足谷氨酸棒状杆菌所需各种营养的氨酸棒状杆菌所需各种营养的?【问题【问题4 4】用这种培养基大规模生产谷氨酸有什么好处】用这种培养基大规模生产谷氨酸有什么好处?(1)(1)这种培养基是用天然成分作为营养物质的液体培养这种培养基是用天然成分作为营养物质的液体培养基适于生产。基适于生产。(2)(2)液体培养基能使营养物质在发酵过程中得到充分利液体培养基能使营养物质在发酵过程中得到充分利用，还能为菌体提供更大的生存空间。同时，也有利用，还能为菌体提供更大的生存空间。同时，也

5、有利于生产过程中培养条件的控制以及废物的提取。于生产过程中培养条件的控制以及废物的提取。(3)(3)采用天然物质作营养物质能满足菌体的营养需求，采用天然物质作营养物质能满足菌体的营养需求，又能降低生产成成本，还能减少对环境的污染。又能降低生产成成本，还能减少对环境的污染。【问题【问题5 5】有了菌种和合适的培养基，那发酵的主体设备】有了菌种和合适的培养基，那发酵的主体设备又该是什么样的呢又该是什么样的呢?发酵的主体设备是由发酵罐及其控制部分组成。发酵的主体设备是由发酵罐及其控制部分组成。二、发酵工程的概念和内容二、发酵工程的概念和内容（一）发酵工程的概念（一）发酵工程的概念 采用现代工程技术手

6、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。（二）发酵工程的内容（二）发酵工程的内容 1、菌种的选育、菌种的选育 2、培养基的配制、培养基的配制 3、灭菌、灭菌 4、扩大培养和接种、扩大培养和接种 5、发酵过程、发酵过程 6、产品的分离提纯等、产品的分离提纯等1、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品，最重要的是要

7、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？如果生产的如果生产的是微生物直接合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。如果生产的如果生产的是一般微生物不能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，从而以构建工程

8、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【问题【问题6 6】获得青霉素高产菌株和生产人胰岛】获得青霉素高产菌株和生产人胰岛素的大肠杆菌，这些优良菌种的方法分别是素的大肠杆菌，这些优良菌种的方法分别是什么什么?获得青霉素高产菌株的方法是诱变育种，获得青霉素高产菌株的方法是诱变育种，获得生产人胰岛素的大肠杆菌的方法是基获得生产人胰岛素的大肠杆菌的方法是基因工程。因工程。2、培养基的配制、培养基的配制【问题【问题7 7】要进行发酵生产，有了优良的菌种还需要】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有与菌种相适应的培养基。在配制培养基时应

9、该注意哪些事情呢？哪些事情呢？（1）根据不同的菌种，应选择不同的原料配制培养）根据不同的菌种，应选择不同的原料配制培养基。配制的培养基应满足微生物在碳源、氮源、生长基。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，并为微生物提因子、水、无机盐等方面的营养要求，并为微生物提供适宜的供适宜的pH。（2）培养基的营养要协调，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）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。量降低生产成本，以得到更高的经济效益。3、灭菌、灭菌 【问题【问题

10、8 8】发酵工程所用的菌种大多是单一的纯种，整】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。这是为什么呢个发酵过程中不能混入杂菌。这是为什么呢?在发酵过程中如混入其他微生物，将与菌种形成竞争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。例如：如果在谷氨关系，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，则放线菌分泌的抗生素就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状杆菌死亡。如果在青霉索生产会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡。如果在青霉索生产过程中污染了杂菌，这些杂菌则会分泌青霉素酶，将过程中污染了杂菌，这些

11、杂菌则会分泌青霉素酶，将合成的青霉素分解掉。合成的青霉素分解掉。【问题【问题9 9】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菌处理。要在发酵前对培养基和发酵设施进行严格的灭菌处理。【问题【问题1010】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、芽用高温、高压的方式，杀死所有杂菌的胞体、芽孢和孢子。孢和孢子。【训练【训练1 1】关于灭菌和消毒的不正确的理解】关于灭菌和消毒的不正确的理解()()A A灭菌是指杀灭环境中的一切微生物的细胞、芽孢和灭菌是指杀灭环境中的一切微生物的细胞、芽孢和孢子孢子 B B消毒和灭菌

12、实质上是相同的消毒和灭菌实质上是相同的 C C接种环用烧灼法灭菌接种环用烧灼法灭菌 D D常用灭菌方法有加热法、过滤法、紫外线法、化学常用灭菌方法有加热法、过滤法、紫外线法、化学药品法药品法B4、扩大培养和接种、扩大培养和接种【问题【问题1111】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。【问题【问题l2l2】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，分头进行培养，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，能在短时间里

13、得到大量的菌以促使菌体数量快速增加，能在短时间里得到大量的菌体。体。【问题【问题1313】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。例如：在酒精发酵过程中，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菌快速增殖，因此是在有氧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。而在发酵产生酒精的过程中则必须在无条件下进行。

14、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的酒精。氧条件下进行以获得大量的酒精。【问题【问题1414】有了用于生产的充足的菌体，在接种时要注】有了用于生产的充足的菌体，在接种时要注意什么事项呢意什么事项呢?接种过程中要注意防止杂菌污染。接种过程中要注意防止杂菌污染。5、发酵过程、发酵过程 发酵的中心阶段【问题【问题1515】将菌体接种到装有培养液的发酵罐中，是不】将菌体接种到装有培养液的发酵罐中，是不是发酵生产就能顺利地进行呢是发酵生产就能顺利地进行呢?不是的不是的!还需要对发酵过还需要对发酵过程进行检测和对发酵条件进行控制。这又是为什么呢程进行检测和对发酵条件进行控制。这又是为

15、什么呢?发酵产物主要在菌体生长的发酵产物主要在菌体生长的稳定期稳定期产生。因此，要在产生。因此，要在发酵过程中随时取样检测培养液中细菌数目、产物浓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，及时添加必需的培养基成分来延度以了解发酵进程，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，以得到更多的发酵产物。长菌体生长稳定期的时间，以得到更多的发酵产物。同时，还应对发酵条件进行严格控制。同时，还应对发酵条件进行严格控制。【训练【训练2 2】严格控制发酵条件，是保证发酵正常进行的】严格控制发酵条件，是保证发酵正常进行的关键，直接关系到是否能得到质高量多的理想产物，关键，直接关

16、系到是否能得到质高量多的理想产物，通常所指的发酵条件控制不包括通常所指的发酵条件控制不包括()()(A)(A)温度控制温度控制 (B)(B)溶氧的控制溶氧的控制 (C)PH (C)PH的控制的控制 (D)(D)酶的控制酶的控制D6、分离、提纯、分离、提纯 菌体本身菌体本身采用过滤、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。从自然界分离的菌种从自然界分离的菌种从自然界分离的菌种从自然界分离的菌种产 品基因工程基因工程基因工程基因工程诱变育种诱变育种诱变育种诱变育种细

17、胞工程细胞工程细胞工程细胞工程生产用菌种生产用菌种生产用菌种生产用菌种扩大培养扩大培养扩大培养扩大培养原原原原 料料料料微生物菌体微生物菌体微生物菌体微生物菌体代谢产物代谢产物代谢产物代谢产物分离提纯分离提纯分离提纯分离提纯发酵罐发酵罐发酵条件控制发酵条件控制接种接种接种接种培养基配置培养基配置培养基配置培养基配置灭菌灭菌灭菌灭菌在医药工业上的应用在医药工业上的应用药品药品抗生素（应用最多，利润最高）抗生素（应用最多，利润最高）维生素维生素动物激素动物激素药用氨基酸药用氨基酸核苷酸（肌酸）核苷酸（肌酸）青霉素青霉素头孢霉素头孢霉素红霉素红霉素四环素四环素复合维生素片复合维生素片 三、发酵工程的

18、应用三、发酵工程的应用生长素释放抑制因子生长素释放抑制因子是一种人脑激素，治疗肢端肥大症，是一种人脑激素，治疗肢端肥大症，50万个羊脑提取万个羊脑提取5mg.工程菌：工程菌：7.5L培养液可得到培养液可得到5mg.基基因因工工程程药药品品人生长激素人生长激素重组乙肝疫苗重组乙肝疫苗单克隆抗体单克隆抗体白细胞介素白细胞介素-2抗血友病因子抗血友病因子在食品工业上的应用在食品工业上的应用生产传统的发酵产品生产传统的发酵产品啤酒、果酒、食醋等啤酒、果酒、食醋等生产食品添加剂生产食品添加剂添加剂添加剂添加剂添加剂举例举例举例举例酸味剂酸味剂酸味剂酸味剂鲜味剂鲜味剂鲜味剂鲜味剂色素色素色素色素甜味剂甜味

19、剂甜味剂甜味剂L-苹果酸、柠檬苹果酸、柠檬酸、乳酸酸、乳酸肌苷酸、谷氨酸肌苷酸、谷氨酸-胡萝卜素、红曲素胡萝卜素、红曲素高果糖浆、甜菜糖高果糖浆、甜菜糖解决粮食短缺问题解决粮食短缺问题细菌蛋白质占干重的细菌蛋白质占干重的60%-80%酵母菌的占酵母菌的占45%-65%单细胞蛋白：通过发酵工程获得的微生单细胞蛋白：通过发酵工程获得的微生物菌体物菌体知识巩固知识巩固选取菌种选取菌种制备培养液制备培养液（灭菌）（灭菌）发酵罐发酵罐（灭菌）（灭菌）控制发控制发酵条件酵条件生产氨生产氨基酸等基酸等加工加工提取提取产品产品（1 1）菌种的选育）菌种的选育（2 2）培养基的配制）培养基的配制（3 3）培养基

20、和设备的灭菌）培养基和设备的灭菌（4 4）扩大培养和接种）扩大培养和接种（5 5）发酵过程）发酵过程需严格控制温度、需严格控制温度、PHPH、溶氧、通气量与转速等、溶氧、通气量与转速等发酵条件发酵条件（6 6）产品的分离提纯）产品的分离提纯菌体可采用过滤、沉淀等方法分离菌体可采用过滤、沉淀等方法分离代谢产物可采用蒸馏、萃取、离子交换等方法代谢产物可采用蒸馏、萃取、离子交换等方法提取提取中心阶段中心阶段发酵工程内容发酵工程内容（诱变育种、基因工程和细胞工程）（诱变育种、基因工程和细胞工程）如图是发酵工程的流程图以及在某个培养基如图是发酵工程的流程图以及在某个培养基配方，请分析回答下列问题：配方，

21、请分析回答下列问题：自然界中菌种自然界中菌种生产用菌种生产用菌种扩大培养扩大培养原料原料培养基培养基发酵罐内发酵发酵罐内发酵分离提纯分离提纯成分成分含量含量NH4NO35gK2HPO430gC6H12O610gFeSO40.62gCaCl20.3gH2O1000mlFe、Mn等各等各种微量元素种微量元素少量少量（1 1）在在配配制制培培养养基基时时，要要注注意意各各种种营营养养的的比比例例，假假如如利利用用谷谷氨氨酸酸棒棒状状杆杆菌菌来来生生产产谷谷氨氨酸酸，则则在在扩扩大大培培养养阶阶段段的的适适宜宜碳碳源源与与氮氮源源的的比是比是 。（2 2）培培养养基基配配制制完完成成后后，一一定定要要

22、对对培培养养基基和和发发酵酵设设备备进进行行灭灭菌菌处处理理，从从生生态态学学角角度度分分析析，其其目目的的是是防防止止 。（3 3）假假如如用用黄黄色色短短杆杆菌菌来来生生产产赖赖氨氨酸酸，可可用用来来提提高高发发酵酵的的产产量量。代代表表的的菌菌种种选选育育办办法法为为 ，选选育育出出不不能能合合成成高高丝丝氨氨酸酸脱脱氢氢酶酶的的菌菌种种。生生产产的的赖赖氨氨酸酸是是此此种种生物的生物的 代谢产物。代谢产物。（4 4）为了在短时间内获得更多抗生素，在生产中）为了在短时间内获得更多抗生素，在生产中可以采取哪些措施：（至少答出两种）可以采取哪些措施：（至少答出两种）；（5 5）若右图培养基用

23、于鉴别大肠杆菌，还必须加）若右图培养基用于鉴别大肠杆菌，还必须加入的成分是入的成分是 、和和 形成的菌落特点是形成的菌落特点是 （6 6）若此配方用于无土栽培植株，可以除去的成）若此配方用于无土栽培植株，可以除去的成分是分是 ，但是，其中植物必需的大量，但是，其中植物必需的大量矿质元素还应适当补充矿质元素还应适当补充 ，在植物细胞，在植物细胞中与该元素的吸收过程关系最密切的两种细胞器为中与该元素的吸收过程关系最密切的两种细胞器为 和和 （1 1）4:1 4:1 ，（2 2）培养基中的杂菌与接种菌种的竞争培养基中的杂菌与接种菌种的竞争（3 3）诱变育种诱变育种 ，初级初级（4 4）采用对数期菌种

24、接种；采用对数期菌种接种；适当增加接种量；适当增加接种量；采用与菌种相同的培养基；采用与菌种相同的培养基；采采用用连连续续培培养养的的方方法法，不不断断添添加加新新的的培培养养基基，同时排除旧的；同时排除旧的；（5 5）琼脂琼脂 、伊红伊红和和美蓝美蓝 菌落深紫色，带有金属光泽菌落深紫色，带有金属光泽（6 6）C C6 6H H1212O O6 6 ，Mg Mg ，核糖体核糖体 和和 线粒体线粒体 通过发酵罐发酵可大规模生产谷氨酸，生通过发酵罐发酵可大规模生产谷氨酸，生产中常用的菌种是好氧的谷氨酸棒状杆菌。下产中常用的菌种是好氧的谷氨酸棒状杆菌。下面有关谷氨酸发酵过程的叙述，正确的是（面有关谷

25、氨酸发酵过程的叙述，正确的是（）A A溶氧充足时，发酵液中有乳酸的积累溶氧充足时，发酵液中有乳酸的积累 B B发酵液中碳源和氮源比例的变化不影响谷氨发酵液中碳源和氮源比例的变化不影响谷氨酸的产量酸的产量 C C菌体中谷氨酸的排出，有利于谷氨酸的合成菌体中谷氨酸的排出，有利于谷氨酸的合成和产量的提高和产量的提高 D D发酵液发酵液PHPH呈碱性时，有利于谷氨酸棒状杆菌呈碱性时，有利于谷氨酸棒状杆菌生成乙酰谷胺酰胺生成乙酰谷胺酰胺C C在细菌的连续培养过程中，要以一定的速度不断添加新的培在细菌的连续培养过程中，要以一定的速度不断添加新的培养基，同时以同样的速度放出老的培养基。右图表示的培养养基，同

26、时以同样的速度放出老的培养基。右图表示的培养基的释放率（培养基的更新速率）与培养基中营养物质的浓基的释放率（培养基的更新速率）与培养基中营养物质的浓度、细菌代时（细菌数目增加一倍所需时间）、细菌密度的度、细菌代时（细菌数目增加一倍所需时间）、细菌密度的关系。下列相关叙述不正确的是（关系。下列相关叙述不正确的是（）A A在稀释率很低的情况下，稀释率的增加会导致细菌密度增在稀释率很低的情况下，稀释率的增加会导致细菌密度增加加 B B稀释率从稀释率从a a到到b b的变化过程中，细菌生长速率不断提高的变化过程中，细菌生长速率不断提高 C C稀释率超过稀释率超过b b点后，营养物质浓度过高导致细菌死亡

27、率增点后，营养物质浓度过高导致细菌死亡率增大，细菌密度降低大，细菌密度降低 D D为持续高效地获得发酵产品，应将稀释率控制在为持续高效地获得发酵产品，应将稀释率控制在b b点附近点附近细菌密度代时营养物质浓度C C1、许多人企求着生活的完美结局，殊不知美根本不在结局，而在于追求的过程。2、慢慢的才知道：坚持未必就是胜利，放弃未必就是认输，。给自己一个迂回的空间，学会思索，学会等待，学会调整。人生没有假设，当下即是全部。背不动的，放下了；伤不起的，看淡了；想不通的，不想了；恨不过的，抚平了。3、在比夜更深的地方，一定有比夜更黑的眼睛。4、一切伟大的行动和思想，都有一个微不足道的开始。5、从来不跌

28、倒不算光彩，每次跌倒后能再站起来，才是最大的荣耀。6、这个世界到处充满着不公平，我们能做的不仅仅是接受，还要试着做一些反抗。7、一个最困苦、最卑贱、最为命运所屈辱的人，只要还抱有希望，便无所怨惧。8、有些人，因为陪你走的时间长了，你便淡然了，其实是他们给你撑起了生命的天空；有些人，分开了，就忘了吧，残缺是一种大美。9、照自己的意思去理解自己，不要小看自己，被别人的意见引入歧途。10、没人能让我输，除非我不想赢！11、花开不是为了花落，而是为了开的更加灿烂。12、随随便便浪费的时间，再也不能赢回来。13、不管从什么时候开始，重要的是开始以后不要停止；不管在什么时候结束，重要的是结束以后不要后悔。14、当你决定坚持一件事情，全世界都会为你让路。15、只有在开水里，茶叶才能展开生命浓郁的香气。16、别想一下造出大海，必须先由小河川开始。17、不要让未来的你，讨厌现在的自己，困惑谁都有，但成功只配得上勇敢的行动派。18、人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，你却完成它了！19、如果你真的愿意为自己的梦想去努力，最差的结果，不过是大器晚成。20、不忘初心，方得始终。