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1、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,复习,什么叫发酵？ 发酵的种类,什么叫发酵工程？,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？,1、选择菌种,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谷氨酸棒状杆菌作为菌种呢？,只有

2、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。,2、培养基的配制,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、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。,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,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哪

3、个时期的谷氨酸棒状杆菌？ 对数期,5、发酵,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？ _使空气形成细小气泡，迅速溶解在培养液 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30-37C，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 过滤 浓缩 离心味精,发酵工程的概念和内容,（一）发酵工程的概念 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，或者直接把微生物应用于工业生产的一种新技术。,发酵工程的概念和内容,

4、（二）发酵工程的内容 菌种的选育 培养基的配制 灭菌 扩大培养和接种 发酵过程 产品的分离提纯等,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？,如果生产的是微生物直接合成的产物,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。,如果生产的是一般微生物不能合成的产品,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,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。

5、在配制培养基时应该注意哪些事情呢？ （1）目的要明确。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。 （2）培养基的营养要协调，以利于产物的合成。 （3）pH要适宜。,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。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。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，将合成的青霉素分解掉。,灭菌,要在发酵前对

6、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。,扩大培养和接种,在大规模的发酵生产中，需要将选育出的优良菌种经过多次扩大培养，让他们达到一定数量以后，再进行接种。 接种过程防止杂菌污染。,发酵过程,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行控制。 发酵过程中要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。,发酵过程,哪些条件能影响菌体的发酵呢？ 发酵生产中温度、pH、溶氧量、转速等对发酵过程有重大影响。（哪些影响？） 想一想：发酵过程中温度升高的热量来源？ 哪些因素会影响pH值？ 溶氧量的控制？,分离、提纯,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。,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2、抗血友病