生物技术制药第七章发酵工程技术课件

1、第七章 发酵工程技术 第七章 发酵工程技术 第一节 概 述 第一节 概 述 一、发酵工程 的概念 发酵工程又成为微生物工程，是利用微生物制造工业原料与工业产品并提供服务的技术 微生物发酵工程是一个十分复杂的自催化工程，是生物技术的基础工程，用于:如基因工程、细胞工程、酶工程都与发酵工程相关一、发酵工程 的概念 发酵工程又成为微生物工程，是二、发酵工程的发展历程 第一阶段 20C以前时期，利用传统的微生物发酵技术（酿造技术）生产酒、醋、酱、奶酪等食品 1675年，荷兰人列文虎克发明了显微镜，并首次观察到了微生物体，为人类对微生物的深入研究提供了可能 19C中叶，法国葡萄酒的酿造工艺出现问题，巴斯

2、德经研究发现时由于传统“酿造”技术环境中的杂菌（乳酸杆菌）干扰了酿酒的正常生化反应过程；指出对酿造原料进行灭菌，可解决问题二、发酵工程的发展历程 第一阶段 20C以前时期，利用传统的第二阶段 19001940年，准“纯菌培养”阶段，规模增大，产品主要有酵母、甘油、乳酸、柠檬酸、丁醇、丙酮（第一次世界大战弹药制造原料）等 第三阶段 第二次世界大战爆发至1953年，本阶段是发酵工业的大发展时期，青霉素实现工业化生产推动了发酵工业的发展；特点是：纯菌培养、大规模、产品多为抗生素、氨基酸、核酸、甾体等次级代谢产物第四阶段 1953年至今，基因工程等高新技术应用阶段；如DNA双螺旋结构模型的提出、质粒载

3、体的发现及成功应用、分子杂交、克隆技术等第二阶段 19001940年，准“纯菌培养”阶段，规模增大三、发酵工程的研究内容 菌种的培养和选育、菌的代替与调节、培养基的灭菌、通气搅拌、溶氧、发酵条件的优化、发酵过程各参数与动力学、发酵反应器的设计和自动控制、产品的分离纯化与精制等 决定发酵工业生产水平的三要素：生产菌种、发酵工艺和发酵设备三、发酵工程的研究内容 菌种的培养和选育、菌的代替第二节 优良菌种的选育第二节 优良菌种的选育 发酵工程产品开发的关键是筛选新的有用物质的产生菌 从自然界分离得到的野生菌种均不符合工业生产要求，必须通过人工选育；优良菌种的选育，可为发酵工业提供高产菌株和各种类型的

4、突变菌株 发酵工程产品开发的关键是筛选新的有用物质的菌种选育方法 经验育种法：自然选育、诱变育种、杂交育种等 定向育种法：控制杂交育种、原生质体融合、基因工程等 菌种选育方法 经验育种法：自然选育、1.自然选育 概念：即不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程称为特点：可纯化菌种、防止菌种衰退、稳定生产水平、提高产物产量；但效率低、进展慢（若能将此法于诱变育种交替使用，则效果较好）1.自然选育 概念：即不经人工处理，利用微生物的自然突变进2.诱变育种 即用人工方法诱发突变；突变发生部位一般是在遗传物质DNA上，并可稳定遗传2.诱变育种 即用人工方法诱发突变；突变发生部位（1）诱变机

5、制微小损伤突变 包括点突变（转换和颠换）和密码组移位染色体畸变 包括移位（非同源连接）、倒位（同一染色体某一部位染色体以颠倒的顺序出现在原来的位置）、缺失和重复（增加了原本存在的基因（如控制目的物产量的基因）出现的频率）染色体组突变 指由有丝分裂或减数分裂异常导致染色体数目或组数的变化；如由单被体突变成二倍体或多倍体等（1）诱变机制微小损伤突变（2）诱变剂及作用方式物理诱变剂：如200-300nm紫外线化学诱变剂：P265（2）诱变剂及作用方式物理诱变剂：如200-300nm紫外3.原生质体融合 是将两个亲株分别通过去除细胞壁，使菌体细胞在高渗环境中释放出由原生质体包被着的球状体，在高渗条件下

6、混合两个亲株的原生质体，由 PEG作促融剂使它们相互凝集发生细胞融合，接着两细胞基因组由接触到交换，从而实现遗传物质重组，在再生细胞中就有可能挑选出较理想的重组子3.原生质体融合 是将两个亲株分别通过去除细胞壁原生质体融合的一半程序溶壁 促融 培养 挑选融合重组子溶壁：细菌用溶菌酶；酵母用蜗牛酶；霉菌用纤维素酶和蜗牛酶原生质体融合的一半程序溶壁 促融 第三节 发酵的基本过程 第三节 发酵的基本过程 菌种 种子制备 发酵 发酵液预处理 提取精制发酵的基本过程菌种 种子制备 发酵 发酵液预处理 一、菌种 1.要求 产量高、生长快、性能稳定、容易培养2.储存 为防止菌种衰退，菌种必须以休眠状态保存于砂土管或 冷冻干燥管中，并置于0-4冰箱（库）中一、菌种 1.要求 种子制备在在摇瓶或小罐内进行，种子要经过两次扩大培养才能进入发酵罐二、种子的制备 种子制备在在摇瓶或小罐内进行，种子要经过两次扩大培养三、发酵注意：通气（一般0.3-1m3/m3）、搅拌（一般搅拌消耗功率1-2KW/m3）、温度（26-37）、罐压（一般0.3-0.5kg/cm3）；发酵时间因不同品种而异，大多数微生物的发酵周期为2-8d三、发酵注意：通气（一般0.3-1m3/m3）、搅拌（一般搅四、产物提取提取过程：发酵液预处理