10年发酵工程复习

1、(2)发酵工程复习第一部分微生物工程原理第一章 微生物工程概论生长速度快 、生长条件简单 以及代谢过程特殊 等特点, 在 , 由微生物的某种特定功能生产出人类需要的产品。一、发酵工程的定义和特点 发酵工程 : （定义 | 填空） 什么是发酵工程？利用微生物 合适条件下通过现代化工程技术手段 传统发酵： 生化和生理学意义的发酵： 工业上的发酵： 微生物的生物转化发酵 是指利用微生物细胞的一种或多种酶 ,作用于一些化合物的特定部位 （基因）, 使其转变成 结构相类似但经济价值更大的化合物的生化反应 . 生物反应过程有那几个部分组成（ 4 个部分）：原材料预处理、生物催化剂的制备、生物 反应器及反应

2、条件的选择、产物的分离纯化。 （填空） 发酵工程要实现发酵过程并获得发酵产品 ,必须具备那些条件？（简答 | 填空） 只有具备了这些条件，微生物工程才能顺利的进行。这些条件包括：要具有某种 适宜 的微生物即必须要有好的菌种。要保证或控制微生物进行代谢得各种条件（培养基组成，温度,02,PH等）适宜的工艺条件。具有进行微生物发酵的设备必要的发酵设备具有将菌体或代谢产物提取出来 , 精制成产品得方法和设备具有完善的产品提取 技术。微生物工程特点（简答）1、严格的无菌生长环境： 包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各 种连接管道进行灭菌的技术； 在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气

3、的空气 过滤技术；度的计算机控制技术；2、在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速3、种子培养和生产培养的不同的工艺技术。室规模的小发酵罐进行大量的实验，得4、在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再 设计更大规模生产的动力学模型。二、微生物反应过程特点 微生物工程与化学工程相比，微生物反应过程具有那些化学工程优点？（简答） （1）5、由于生物反应的复杂性， 在从实验室到中试， 从中试到大规模生产过程中会出现许多 问题，这就是发酵工程工艺放大问题。作为生物化学反应，通常是在常温、常压下进行的；其能耗低、选择性好、效率 高，无

4、爆炸危险，无需考虑防爆问题。同时还有可能是一种设备具有多种用途。 主要以可再生资源作原料，原料通常以糖蜜，淀粉等碳水化合物为主，加入少量 有机即或无机氮源，只要不含毒物，一般无精制必要，微生物本身能有选择地摄 取所需物质。反应是以生命体的自动调节方式进行，因此数十个反应过程能象单一反应一样， 在单一设备（发酵罐）内很容易进行。能容易生产复杂的高分子化合物，酶类的生产和光学活性体的有选择性生产等， 是发酵工业最有特色的领域。由于生命体的特有反应机制，能高度选择性地进行复杂化合物在特定部位的氧 化，还原，官能团导入等反应。生产发酵产物的微生物菌体本身也是发酵产物，富含维生素、蛋白质、酶等有用 物质

5、。因此，除特殊情况外，发酵液通常对生物体无害。发酵生产在操作上最需要注意的是防止杂菌污染。因此进行设备的冲洗，灭菌， 空气过滤等，使全过程处于无菌状态下运转，是非常重要的。一旦失败损失将 非常惨重。通过微生物的菌种改良，能够利用原有生产设备使生产飞跃上升。 环境污染较少投资较小(3)(4)(5)(6)(7)|填空）（8）（9）（10） 微生物工程技术主要包括那些内容？（简答| 填空）1、提供高性能生产菌种的菌种技术；2、实现低成本大规模生产产品的发酵技术；3、最终获得合格产品的分离提取技术。三、微生物工程的发展简史 微生物工程的发展简史主要经历了那几个阶段？（简答（1）传统的微生物发酵技术 -

6、 天然发酵阶段（2）第一代微生物发酵技术 - 纯培养技术的建立阶段（3）第二代 （ 近代） 微生物发酵技术一 - 深层培养技术（通气搅拌技术）的建立阶段（4）第三代微生物发酵技术 -微生物工程阶段四、 发酵工程的范围简答 |填空）:发酵工程涉及到广泛的产业领域 ,按微生物发酵产品的性质分为哪几方面？微生物菌体发酵微生物酶发酵微生物代谢产物发酵微生物的生物转化发酵微生物特殊机能的利用七微生物工程发展趋势 微生物工程的发展趋势是什么？（简答|填空）提高现有微生物发酵工业水平2 利用重组 DNA 技术，人工选育和改良菌种 3开拓极端酶 4采用发酵技术进行高等动植物细胞培养 5随着酶工程的发展， 固定

7、化（酶和细胞）技术被广泛应用菌种的选育微生物工程（发酵工程）的工业生产水平主要取决于那三个要素？（填空）生产菌种的性能 、 发酵及提纯工艺条件、生产设备 什么是菌种选育？菌种选育 是指应用微生物遗传和变异的理论，用人工方法造成变异，再经过筛选以得到 人们所需的菌种的过程。为了满足发酵工业的需要， 菌种选育的方向 ： 就是选育出能 吃“粗粮” 、耐高温 、生长 快、代谢旺、产量高、质量好、无毒性 的优良菌株。 （填空）因此菌种选育工作的重点 : 是从常温菌到高温菌 ，慢生菌到速生菌 ，野生菌到变异菌 等 方向进展。（填空）二、菌种的分离与筛选（一） . 分离的设计与要求 将生态学方法用于培养分离

8、的一般思路要点是什么？（简答）1罗列出所要分离的微生物类群； 2根据所采集样本的各种生态参数，描述所要分离的微生物之生态系统或栖息地； 3将若干样本分成若干类型，如植物和植物各部，土壤（ 类型和土层 ） 、岩石、水、昆虫和发酵食品等；4 .罗列出所要考察和测量的环境参数，如pH、盐分、水分、氧化还原电势及温度等；5列出生物系统中有用的自然底物，如森林土壤中的几丁质、葡萄表皮的果胶；根据上述 1-5 项中所获得的数据，设计分离方法，即选择适宜的稀释液、底物、试 样、天然浸出汁和培养条件；用标准方法作对照来评价生态学分离方法； 根据待检材料的生态参数需要，修改已知的方法； 运用特定的富集方法，富集

9、那些可能具有筛选意义的微生物类群2筛选目的 菌株 时必须考虑的 重要指标有那些？（简答）（1）菌的特征： 在发酵过程中， 一般要求采用廉价的培养基或使用来源丰富的原料 （如用 农副产品或甲醇等作能源） 。用含有这种成分的分离培养基可筛选出能适应这种养分的菌种。菌对所采用的设备和生产过程的适应性适应性好 菌的稳定性稳定性高 产物得率和产物在培养液中得浓度。产物是否容易从培养液中回收（2）菌的生长温度：应选择高于40 C的菌种，这可大大降低大规模发酵冷却的成本。因此 用这一温度来分离培养高温生产菌在经济上是有利的。（ 3 ）（ 4）（ 5 ）（ 6 ）（3）（ 6）是用来衡量分离得到得菌种得生产性

10、能，如能满足以上几条便有希望成为效益高得生产菌种。但对筛选出得高效菌种在投入生产之前必须对其产物得毒性和菌种得生产 性能作出评价。（二）施加选择性压力分离法, 其要领是提供一些有利与所需菌株生, 通过人均控制这些条件 , 使之特, 使目的菌株成为优势菌 , 达到快（1）富集液体培养 什么是富集培养 ? 是指能增加混合菌群中所需菌株数量得一种方法 长或不利与其它菌型生长条件； 富集培养的具体方法？ 就是根据不同种类微生物的生长环境和营养的要求不同 别有利于某种微生物的生长 , 而抑制其他种类微生物的生长速分离纯化的目的。一些物理和化学条件都可以作为压力培养的选择因素。如 : 控制培养时的 氧,

11、可将好氧和厌氧微生物分离开来 ;控制pH条件,可将嗜酸、嗜碱和中性的微生协分离；控制 温度 , 可将嗜冷、嗜热和常温生活的微生物分离 ;培养基的 高糖、高盐 浓度, 可以获得耐高渗和嗜盐的微生物 ；而调节 营养物 的组成 , 以某种营养协作为唯一的碳氮源 , 则可富集分离到可以利用此营 养的微生物。, 加入抗真菌的另外，抗生素 也是个重要的选择压力因素。在分离细菌和放线菌的时候 抗生素 ； 而在分离真菌时 , 则加入抗细菌的抗生素。在富集培养时，有些情况必须值得注意，因为有些所需菌型生长的结果有时会改变了培 养基的性质，从而改变了选择压力。因此，对这类菌的富集培养，可以采用不同的培养方法 进行

12、富集培养。, 如此重复转种几次后 , 这种富集培养方法中 ,富集培养的主要方法 :即分批式富集培养 ( 摇瓶培养 )和恒化式富集培养 ( 连续培养 )。 什么是分批式富集培养 ？ 是将富集培养物转移到新的同一种培养基中 , 重新建立选择性压力 再取此富集培养物接种到固体培养基上以获得遗传背景一致的单菌落。 转种的时间最为关键 , 必须在所需菌种占优势的时候转接。卩,当基质浓度低于 y什么是恒化式富集培养 (连续培养 ) ？ 是通过改变限制性基质的浓度 , 来控制两类不同菌株的 比生长速率时，菌株B将维持比菌株 A高的比生长速率；而基质浓度高于y时，菌株A有比菌株B高的比生长速率 , 因此可以通

13、过改变稀释速率进行连续富集培养 , 获得所需菌种。第二节自然选育和诱变选育优良的生产 菌种应具备那些 基本特性 ？(简答)高产 生产菌种应具有在较短的发酵周期内产生大量发酵产物的能力。高产菌株的 应用，可以在不增加投入成本的情况下 ，大幅度提高企业的产生能力。产物纯度高 在发酵过程中不产生或少产生与目标产品性质相近的副产品或其他产 物。这样不仅能提高营养物质的有效转化率 ，同时也减少了分离纯化的难度 ，降低成本 ，提高产 品的质量。生长繁殖能力强、生长速率快产生孢子的菌种具有较强的产孢能力。这样有利高转化率 能够高效地将原料转化为产品 , 降低生产成本。 可以利用广泛来源原材料 , 并且菌种对

14、发酵原料成分的波动敏感性小。 对需要添加的 前体物质有耐受能力 , 不会将这些前体物质作为一般的碳源来利用。 发酵过程中产生的 泡沫要少 ,这对提高装料系数、单罐产量 , 降低成本有重要意义。 具有 抗噬菌体感染的能力强 .遗传特性稳定 保证发酵过程能够长期、稳定地进行 , 同时有利于使用最佳的工艺与缩短发酵周期 ，减少种子罐的级数 ，最终减少设备投资和运转费用。 同时，还可以减少在扩大 生产过程中发生菌种生产性能下降或杂菌污染的可能性。(4)(5)(6)(7)(8)(9) 控制。微生物工程中工业菌种的育种方法主要 有 : 自然选育、诱交选育、杂交选育、原生质体 融合技术 以及 基因工程 等。

15、(填空)选择育种方法时综合考虑的因素 (简答)待改良性状的本质及与发酵工艺的关系 ( 如批式或连续发酵试验 ) ；对这一特定菌种的遗传和生物化学方面认识的明了程度；(3) 经济费用。如果对特定菌种的基本性状及其工艺知晓甚少，则多半采用随机诱变、筛选及选育等 技术：如果对其遗传及生物化学方面的性状已有较深的认识，则可选择基因重组等手段进 行定向育种。工业菌种改良方法 ：(简答 | 填空)解除或绕过代谢途径中的限速步骤：通过增加特定基因的拷贝数或增加相应基因 的表达能力来提高限速酶的含量； 在代谢途径中引伸出新的代谢步骤， 由此提供一个 旁路代谢途径。增加前体物的浓度。改变代谢途径， 减少无用副产

16、品的生成以及提高菌种对高浓度的有潜在毒性的底 物、前体或产品的耐受力。抑制或消除产品分解酶。改进菌种外泌产品的能力。消除代谢产品的反馈抑制。如诱导代谢产品的结构类似物抗性。 诱变育种步骤(填空)1、2、3、4、5、出发菌株的选择 处理菌悬液的制备 诱变处理 中间培养分离和筛选什么是出发菌株 ？ 用来进行诱变试验的菌株叫做出发株。 诱变出发菌株要求： 要有一定的 目标产物生产能力 , 还应具有 生长繁殖快 、营养要求低 、 产孢子多且早 、对诱变剂敏感 , 这样变异幅度才会大 (填空)。选好出发菌株应注意的事项是什么？(简答 | 填空)A选择对诱变剂敏感性强、变异幅度大的菌株作出发株。B 最好选

17、择已经过生产选育的 自发突变菌株C采用具有有利性状(如生长速度快、营养要求低，产孢子早而多)的菌株作为亲本。 由于有些菌株在发生某一变异后会对其他诱变因素的敏感性提高，因此有时可考虑选 择已发生其它变异的居住作为出发株。 在选择核苷酸或氨基酸的出发菌株时，最好考虑至少能积累少量所需产品或其前体的 菌株。在选择抗生素出发菌株时，最好选择已通过几次诱变，并发现每次诱变后效价豆有一 定程度提高的菌株作为出发菌株。在诱变育种中为什么要采用应单细胞(或单孢子)？如何制备它们悬浮液？(简答) 诱变处理一般均采用生理状态一致的单细胞或单孢子进行，这是因为一方面分散状态的 细胞可以均匀地接触诱变剂，另一方面又

18、可以避免长出不纯的菌落。处理前应尽可能达到同 步生长状态。具体方法：将细菌培养液以3000r/min离心5min,倾去上清液，将菌体打散加入无菌生理盐水再离心洗涤。处理的细胞悬浮液要经过玻璃珠振荡打散，并用脱脂棉或滤 纸过滤，以形成单细胞状态，一般处于浑浊态的细胞液含细胞数可达108个 ml 左右。霉菌诱变处理应采用孢子悬浮液，也应经打散和过滤成单孢子状态；单孢子悬液制备方 法：取斜面，加入 6ml 0.1mol L pH6.0 的磷酸缓冲液，用接种环刮下孢子，振荡试管，立 即通过带滤纸漏斗过滤，由此制得单孢子悬液，若孢子液浑浊状，其孢子浓度可达 l06 个 ml。什么是同步培养法？培养细胞达

19、到生理活性一致的方法，称为 同步培养法 。可以通过调整生理条件和用机械 或物理手段分离细胞的方法，使细胞生长同步。营养缺陷型突变菌株的筛选 ， 一般可分为 后培养、营养缺陷型的浓缩、检出和鉴定 等四 个步骤 （填空）基本培养基 ：能满足野生型菌株正常生长的培养基称基本培养基（MM）；完全培养基：能满足各种营养缺陷型生长的称完全培养基（CM），如牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基等。营养缺陷型的用途 ： 营养缺陷型在生产上和科学研究上用途很大。目前生产 氨基酸 、 核苷酸 的菌种都是各种类型的缺陷型。要研究 代谢途径 ，育种技术 都必须有营养缺陷型的菌 株为材料。（填空）填空）筛选营养缺陷型的步骤

20、 ：诱变、淘汰野生型、检出缺陷型、确定生长谱检出缺陷型方法 ：影印法、点种法、夹层法 （填空）(1)(2)(3)(4)开发新的代谢产物的途径（简答） 从自然界分离新的微生物菌株，或采用新的检阅方法筛选新的代谢产物。 对已知微生物的代谢产物进行化学修饰。 利用微生物转化改造代谢产物的结构。 通过原生质体融合获得新的代谢产物。(5)DNA 重组技术。理想的菌种保藏方法应具备的条件（简答）（1）经长期保藏后菌种存活健在；（2）保证高产突变株不改变表型和基因型， 特别是不改变初级代谢产物和次级代谢产 物生产的高产能力。（3）菌种保藏的基本措施是低温、干燥、真空。微生物菌种保藏的主要方法（简答 | 填空

21、） 斜面保藏法 - 短期的保藏方法 : 液体石蜡保藏法 - 斜面保藏法的一种改进三、沙土管干燥保藏法四、五、真空冷冻干燥保藏法 :液氮保藏法六、悬液保藏法什么是培养基？人工自己制的供微生物或动植物细胞生长、繁殖、代谢和合成人们所需要产物的营养物质和原料 , 同时培养基也为微生物等提供除营养外的其他生长所必须的环境条件。 对培养基的基本要求有那些？（简答| 填空）含有供细胞生长繁殖和代谢的原料。满足产物生成的需要。维持一定的pH值。来源丰富 , 价格低廉 , 质量稳定。什么是前体 ？加入培养基 , 能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中 ,而自身的结构变化不大 并能提高产物的产量 , 这类小分

22、子化合物称为 前体。种子培养基有那些特点？（简答 | 填空）（1）. 必须有较完全和丰富的营养物质，特别需要充足的氮源和生长因子。（2）. 种子培养基中各种营养物质的浓度不必太高。供孢子发芽生长用的种子培养基， 可添加一些易被吸收利用的碳源和氮源。（3）. 种子培养基成分还应考虑与发酵培养基的主要成分相近。 发酵培养基的特点？（简答 | 填空）（1）根据发酵的产物合成的特点来设计培养基： 对菌体生长与产物相偶联的发酵类型，充分满足细胞生长繁殖的培养基就能获得最大的产物。对于生产氨基酸等含氮的化合物时，它的发酵培养基除供给充足的碳源物质外，还应该 添加足够的铵盐或尿素等氮素化合物。这样在同等或相

23、近的转化率条件下（2）发酵培养基的各种营养物质的浓度应尽可能高些， 有利于提高单位容积发酵罐的利用率，增加经济效益。（ 3 ）发酵培养基需耗用大量原料， 因此，原料来源、 原材料的质量以及价格等必须予以重 视。(1)(2)(3)(4)基本成分 。发酵培养基的选择有那些要求？（简答 | 填空）必须提供合成微生物细胞和发酵产物的有利于 减少培养基原料的单耗 ，即提高单位营养物质所合成产物数量或最大产率。 有利于 提高培养基和产物的浓度 ，以提高单位容积发酵罐的生产能力。 有利于 提高产物的合成速度 ，缩短发酵周期。（5）尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化。（6）原料价格低廉，质量稳定，取材容

24、易。（7） 所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率， 降低能耗。（8）有利于产品的分离纯化，并尽可能减少产生“三废”的物质。发酵培养基的设计和注意事项 （简答） 1提供必要的营养成分：培养基成分必须满足细胞生长，代谢活动和合成产物所需的基 本要求。2配制合适的浓度：可以从发酵动力学有关生长、产物合成和基质利用物料平衡的关系 中大致推算所需原料或大致计算出所需主要原料的需要量。主成分与其他成分的配比。pH 环境，在最适 pHpH适合于微生物生4 .控制合适的pH:微生物的生长繁殖或产物的合成往往需要一定的 值下有利于加快各种酶的反应。 因此在整个发酵过程中应使培养基的

25、长或产物合成所需。中间补料的重要作用（简答 | 填空） 丰富培养基 , 避免菌体过早衰老 , 延长产物合成期 ;控制pH值和代谢方向； 改善通气效果 , 避免菌体生长受限制 ; 补充发酵液的体积 （由于发酵中的通气和蒸发 , 发酵液体和、减小 ）。培养基中pH的具体控制方法 （简答）? 1.可以在微生物培养过程中加入酸或碱或流加某些营养物质调节培养基的pH,但更应在配制培养基时考虑所用营养物质的组成成分，使其pH值适合该微生物生长或合成代谢产物的需要。? 2.还要注意有些营养物质被利用后培养基的pH变化情况.?3. 控制 pH 最常用的方法是在培养基中添加具有一定缓冲能力的物质作为营养物,如以

26、磷酸盐作为磷的成分；或者避免使用容易产生生理酸性或碱性使培养基pH波动太大的物质。?4避免产生微生物不能利用的物质或形成沉淀? 葡萄糖与铵盐或氨基酸的氨基在灭菌高温下作用形成深褐色物质。这种物质不被微 生物利用。因此这两类营养物不宜直接配在一起进行灭菌,而应采用分开灭菌后再 加入发酵罐内。? 硫酸铵中的SO42-与钙盐易形成难溶的硫酸钙，因此二者也不宜直接配成培养基。发酵工程中杂菌污染会造成怎样的不良后果？（简答）（1）（2）第五章 灭菌工程由于杂菌的存在 , 消耗基质或产物 , 造成生产能力下降 ； 杂菌产生的一些代谢产物 , 改变发酵液的某些物化性质 ,造成产物提取更困难 , 从而回收 率

27、下降或产品质量下降 ；(3)(4)(5)杂菌造成产物分解 , 导致生产失败 ； 杂菌的大量繁殖 , 改变反应介质的 pH, 从而使生化反应发生异常变化 ； 噬菌体污染造成菌体裂解 , 导致生产失败。严格纯种培养应采取哪些必要的措施？（简答|填空）使用的培养基和设备须灭菌 ；好气培养过程中使用的空气应经过除菌处理；设备应严密 , 生物反应器中要维持高于环境的压力培养过程中加入的物料须灭菌 ；使用无污染的纯种。第一节灭菌的原理灭菌的定义 : 使用物理或化学方法杀灭或去除物料或设备中一切有生命物质的过程。 二、常用的灭菌方法常用的灭菌方法有哪几种？（填空）化学灭菌 、2.辐射灭菌 、3.干热灭菌 、

28、 4湿热灭菌 、5 过滤除菌致死温度 : 杀死微生物的极限温度。致死时间 : 在致死温度下 , 杀死, 全部微生物所需要的时间 . 二者相互关联 : 在致死温度以上 ,温度越高 , 致死时间越短 . 热阻:微生物在某一特定条件下 （主要是温度 ）的致死时间 , 可以用来表示微生物对热的 抵抗能力。相对热阻 : 某一微生物在某一条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间 影响加压蒸汽灭菌效果的因素 （简答）般含（1） 灭菌物体含菌量的影响。天然原料尤其是麸皮等植物性原料配成的培养基， 菌量较高，而用纯粹化学试剂配制成的组合培养基，含菌量低。（2） 灭菌锅内空气排除程度的影响。检验灭菌锅内

29、空气排除度， 可采用多种方法。 最好 的办法是灭菌锅上同时装有压力表和温度计， 其次是将待测气体通过橡胶管引入深层冷水中， 如只听到“扑扑”声而未见有气泡冒出，也可证明锅内已是纯蒸汽了。（3） 灭菌对象pH的影响。pH值对微生物的耐热性影响很大，pH为6.0-8.0时微生物最不易 死亡， pH 50%J32C C一步发酵 二级种子罐发酵率 50% J35C 1 C一步发酵 发酵罐 辅料130 135 C终点后 80 C J37 38C ,20min贱醇 3mg/ml J29C1 C二步发酵二级种子罐产酸 3mg/ml J29C 1 C 无菌二步发酵25 %碳酸钠发酵罐溶液残糖50，即可扩种到克

30、氏瓶，克氏瓶用于扩培种液和生产。培养 基：山梨醇、酵母膏、碳酸钙、玉米浆、甘油聚醚、苯多生钙、维生素B1、维生素B2、烟碱胺、冰醋酸等。L-山梨糖转第二步发酵 假单胞菌或芽孢杆菌（大菌）和氧化葡萄糖酸菌（小菌）将 化为a-酮基-L-古龙酸。a -酮基-L-古龙酸是合成维生素 C的前体。二步发酵菌种采用混合菌种， 由一株产酸 “小菌”氧化葡萄糖酸菌和另一株伴生 “大菌”假单 胞菌或芽孢杆菌搭配组合而成。只有两株细菌混合培养发酵，才能正常产酸。国内工厂 使用混合菌株往往习惯用 “大菌 ”来命名。培养基中加入玉米浆、尿素、碳酸钙、磷酸二氢钾、硫酸镁、甘油醚等。 茄子瓶29C培养2 3天，转入种液瓶振

31、荡培养 17 20h，接入发酵瓶。培养基灭菌：实罐灭菌，118 120C,罐压0.1MPa, 30分钟。（也可）连消塔和维持罐连续灭菌， 连消塔125 130C, 0.15-0.2MPa，维持罐0.2MPa, 维持1h,打料速度 250L/min。发酵液在沉淀罐中沉降 3h, 上清液经离子交换，活性炭脱色、离心、浓缩、结晶、干燥， 制得古龙酸干品。C Na、再经酸化后得到维生素 C,经浓缩将古龙酸干品经酯化、转化反应得到维生素结晶分离即可得到维生素 C 粗品。粗品经溶解、脱色、冷却结晶、真空干燥等得到合格维生 素 C 精品。三、 其它维生素研究生产1、胡萝卜素胡萝卜素 按化学结构分：可分为 ：

32、胡萝卜素、 r - 胡萝卜素和番茄素。烃类胡萝卜素：a -胡萝卜素、 醇类胡萝卜素：叶黄素、玉米黄素。酮类胡萝卜素：辣椒红素、辣椒玉红素、虾黄素、虾红素。酸类胡萝卜素：藏红花素、胭脂红素和胭脂橙素。（2）虾青素 虾青素酮式类胡萝卜素 虾青素功效降低光化学引起的伤害， 对紫外线引起能有效清除体内由紫外线照射产生的自由基， 的皮肤癌有很好的治疗效果。具有抑制肿瘤发生、增强免疫功能等多方面的生理作用。 这些功效可以将其用于医药保健、食品加工、化妆品等领域，具有较高经济价值虾青素的发酵过程菌种 普遍使用菌种是红发夫酵母斜面培养基是麦芽汁琼脂培养基（YM,由麦芽汁、葡萄糖、蛋白胨、酵母提取液等成分组成。

33、培养温度20-22 Co 培养时间： 5 7d。虾青素发酵 一般采用二级培养种子培养培养基：葡萄糖、玉米浆、酵母提取物、硫酸铵、维生素等。培养温度： 20- 22Co培养时间：24 - 36h，对数生长期。种子培养基的成分和质量对种子质量由重要关系发酵时接种量2% 5 %，菌龄对数生长期。发酵培养基碳源一般以葡萄糖、蔗糖和各种植物水解液。氮源 有机氮源一般采用玉米浆、酵母提取液获酵母粉；无机氮源较多采用硫酸铵。 玉米浆的质量好坏对发酵有较大的影响， 含铁离子较高的玉米浆将会降低胞内虾青素 的含量。PH酵母生长最适 PH4.5-5.5之间，虾青素合成的 PH则在3.0以上。前体： 从合成途径看，

34、合成虾青素的前体物质较多，如 ?-胡萝卜素、番茄红素等， 添加前体物质会使虾青素的含量提高。6、 维生素 B12谢氏丙酸杆菌生产维生素 B12 发酵过程谢氏丙酸杆菌脱脂牛奶冷冻管保藏J斜面培养在营养琼脂30 C 4dJ 一级种子培养 2L摇瓶中装0.4L培养基30 C静置2dJ二级种子培养 30C，不通气，PH6.5(NaOH),24hJ发酵 30 C，不通气，80h;通气 88h, PH6.5(NaOH)抗生素第一节 抗生素和分类 微生物在其生命活动中会产生种类繁多的小分子代谢产物，这些代谢产物一般可以分为 两类：初级代谢产物和次级代谢产物。初级代谢产物 一般属于能量代谢或分解代谢的产物，如

35、乙醇、有机酸、氨基酸等。因 此初级代谢产物往往与细胞的生长代谢有着密切的关系。次级代谢产物 是在微生物细胞分化过程中产生的，往往不是细胞生长所必须的代谢产 物，对细胞生长并不具有明显的作用， 而且通常以一簇结构相似的化合物组成。 抗生素属于 次级代谢产物。次级代谢产物的共同特点1、在分批培养过程中，合成出现在生长阶段之后的发育阶段。2、对生长无明显的功能。3、仅为狭窄的类群菌株所产生。4、具有多种非同寻常的化学结构。5、常以化学结构类似的多组分形式出现。抗生素定义：是生物在其生产活动过程中所产生，并能在低微浓度下有选择性地抑制或杀灭其他微生 物或肿瘤细胞的有机物。抗生素的分类不同领域的科学家对

36、抗生素提出不同的分类方法。其中主要有：按抗生素的来源分类 ：现有的抗生素中大约80左右的是由微生物产生的。细菌产生的抗生素 ：多粘菌素、枯草菌素、杆菌肽等多肽类抗生素。 真菌产生的抗生素 ：青霉素、头孢霉素、灰黄霉素。大蒜素、鱼素等。放线菌产生的抗生素 ：链霉素、卡那霉素、四环素、土霉素等。 植物和动物产生的抗生素 ：吴耳酸、小球藻素、青霉素、多氧霉素 多烯类抗生素(碱性多肽类、两性霉素) 四环素、链霉素、氯霉素根据抗生素的作用机制分类抑制细胞壁合成 (Cell Wall Synthesis) ： 抑制细胞膜功能 (Cell Membrane Damage) ： 抑制蛋白质合成 (Protei

37、n Synthesis) ：丝裂霉素、灰黄霉素、利福霉素抑制核酸合成 (Nucleic Acid Synthesis) ：抗生素生产菌种选育的主要方法有菌种的提纯、诱变育种及基因重组。简述在抗生素育种中推理育种的主要原则1、筛选对抗生素具有抗性的突变株。 由于许多抗生素生产菌都对其所产生的抗生素敏感。 所以通过逐步提高培养基中抗生素的 浓度，可以筛选到对高浓度抗生素具有抗性的突变株，这说明突变株的抗生素生物合成调节 机制已经发生了变化。这种突变株可能就是抗生素的高产菌，如果暂时还不是，则可以作为 进一步诱变育种的出发菌。2、筛选菌体形态变异的菌株。经验表明， 高产菌株的菌落形态往往与出发菌有明

38、显不同。 当然菌落形态变化的菌株不一 定就是高产菌，有些还可能是非产生菌。但即使是非产生菌，也不要轻易丢掉，它们可以用 于抗生素代谢机理的研究或作为进一步诱变育种的出发菌。3、筛选非生产突变菌的回复突变的菌株。经诱变处理后， 非生产突变株的鉴别和分离比较容易， 如果该突变株产生抗生素能力的丢 失是由于调节机理的改变而引起的，则经过再次诱变处理后，很可能会发生回复突变而成为 抗生素高产菌。4、筛选选择性脱毒的菌株。 某些化学试剂，主要是铜、铝、汞等金属离子，这些金属离子对抗生素产生菌有毒，会 抑制菌的生长。但它们能够与抗生素结合形成稳定的络合物，络合物无毒，因此不会影响菌 体的生长和代谢。根据以

39、上原理，如果将诱变处理后的菌种接种到含金属离子培养基的平板 上进行筛选，那些不产生抗生素或产量不高的突变株的生长将受到抑制，而抗生素高产菌由 于能大量生产抗生素，而抗生素又能与培养基中的金属离子形成无毒的络合物，就能够在该 平板上生长良好。筛选出添加生物合成前体后能提高抗生素产量的突变株。 有时，抗生素产生速率的限制步骤是其生物合成前体的生产，这种前体往往是一种初级 代谢产物，因此在培养基中添加这种前体物质就能大大提高抗生素的产量，在此基础上还能 进一步筛选到对该前体的类似物具有抗性的突变株，或解除前体生物合成途经中反馈抑制的 突变株以提高前体的生成速率，满足抗生素生物合成的需要。1、2、3、

40、4、基因工程在抗生素生产菌种选育中的应用有哪几方面 克隆生物合成途径中的限速步骤酶的基因，解除瓶颈效应，提高发酵产量。 阻断支路代谢途径，增加主要产物合成的物流量从而提高产量。 克隆外源相关基因（如透明颤菌血红蛋白基因等） ，改善发酵过程中氧的利用率或增 加新的代谢途径，以降低成本、提高产量或产生新抗生素 从难培养的微生物中克隆完整的生物合成基因， 导入易培养的微生物中， 生产所需的 抗生素。五、抗生素发酵过程中的代谢控制菌体得形态结在抗生素发酵过程中， 培养基的营养成分在质和量上都会发生巨大的变化；构、原生质得化学成分和生理活动也会发生有一定规律得变化。这种代谢变化通常可以分为 菌丝生长、抗

41、生素合成和菌丝自溶三个时期。1、菌丝生长期发酵前期， 包括种子接种到发酵培养基中，经过短时间的适应后， 开始生长、繁殖、直至达到菌体临界浓度为止。这个时期的代谢变化，主要是碳源和氮源的 分解和菌体细胞物质的合成过程， 从而使培养基中的营养物质不断消耗， 菌丝浓度不断增加， 培养液中溶解氧不断下降。2、抗生素合成期抗生素分泌期或发酵中期这个时期主要合成抗生素，大约 7080的抗生素在这个时期合成；这个时期的代谢变化是以碳源和氮源的分解和抗生素合成 为主。因此这个时期，必须严格控制发酵液中的碳源、氮源和磷酸盐等营养物质的浓度，才 能有利于抗生素的合成。营养物质过多，会促进菌丝生长，抑制抗生素的合成，从而降低产量。 营养物质过少，菌体易衰老、抗生素合成能力衰弱，不利于生产。 若营养不当 会使菌体产生异常代谢。此外,PH、温度、和溶解氧浓度也会影响这个时期的代谢变化，从而影响抗生素产量。3、菌体自溶期发酵后期 菌体衰老，细胞开始自溶，合成抗生能力衰退，抗生 素生长速率下降，氨基氮增加， PH 上升，此时必须结束发酵。否则不仅会使抗生素受到破 坏，而且还会给发酵液过滤和提炼造成困难。为了科学控制发酵过程、