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第三节发酵工程简介微生物学的奠基人——伟大的巴斯德我国的传统发酵产品酱油、醋、腐乳等享誉世界我国的酿酒已经有4000多年的历史我国的酱油距今已有3000年的历史1857年巴斯德证明发酵是由于微生物的作用密闭式发酵罐谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径谷氨酸是味精的主要成分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条件下能够利用环境中的营养物质来合成谷氨酸。

在工厂里是怎样应用谷氨酸棒状杆菌来生产谷氨酸的?

菌种选育自然界选种、诱变育种、基因工程、细胞工程培养基配制根据培养基的配制原则制备,实践中需多次试验灭菌杀灭杂菌(胞体、孢子及芽孢)扩大培养和接种发酵过程(中心阶段)检测进程,满足营养需要;严格控制温度、pH、溶氧、转速等分离纯化菌体:过滤、沉淀代谢产物:蒸馏、萃取、离子交换1、选择菌种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。菌种的选育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,最重要的是要有优良的菌种。怎样才能得到优良的菌种呢?可以从自然界中先分离出相应的菌种,再用物理或化学的方法使菌种产生突变,从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。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,以构建工程细胞或工程菌,从而达到生产相应产品的目的

2、培养基的配制这种培养基从组成成分和物理性质上看属于哪种培养基?从物理性质上看是液体培养基,从化学成分上看是天然培养基。问题1:在工业生产过程中常采用这种天然成分作为营养物质的液体培养基,这在发酵生产中有什么好处呢?

引导学生通过讨论得出以下结论:(1)液体培养基能使营养物质在发酵过程中得到充分的利用,还能为菌体提供更大的生存空间。同时,也有利于生产过程中培养条件的控制以及产物的提取。

(2)采用天然物质作营养物质既能满足菌体的营养需求,又能降低生产成本,还能减少对环境的污染。

成分酸碱度豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸二氢钾、氧化钾、硫酸镁、生物素pH:7—8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种相适应的培养基。在配制培养基时应该注意哪些事情呢?(1)根据不同的菌种,应选择不同的材料配制培养基。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的pH。(2)培养基的营养要协调,以利于产物的合成。3、灭菌配制好培养液后,是否可以立即加入菌种?不能需要进行灭菌将培养液投放到发酵罐中,通入98kPa的蒸汽进行灭菌灭菌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。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会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡。灭菌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。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、芽孢和孢子。4、接种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?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用于生产的菌种应选择处于对数期的谷氨酸棒状杆菌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短生产周期呢?经过多次的扩大培养。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,以促使菌体数量快速增加,能在短时间里得到大量的菌体。问题3:扩大培养与发酵生产过程中的连续培养有何不同呢?扩大培养是为了让菌体在短时期内快速增殖,而发酵过程中的连续培养是为了获得代谢产物5、培养发酵过程中应该注意控制好哪些条件?温度pH氧气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,提高原料的利用率谷氨酸棒状杆菌是好氧菌6、分离提纯温度30-37◦C,pH7-8,经过28-32h,培养液中就会产生大量的谷氨酸——50-100g/L提取出谷氨酸用适量的Na2CO3溶液中和菌体本身,如酵母菌和细菌等采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来代谢产物采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行提取。代谢产物生物工程产品五大营养营养协调Ph值适宜成本低杀死培养基和发酵设备所有杂菌(其他微生物)的胞体、芽孢和孢子。避免种间竞争。如青霉素将培养到对数期的菌体分开,分头进行培养,缩短生产周期防止污染随时取样检测培养液中细菌数目、产物浓度添加培养基、控制温度、pH、溶氧量、转速蒸馏、萃取、离子交换过滤、沉淀发酵工程的应用(一)在医药工业上的应用1.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、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素—

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