最新發(fā)酵工程復(fù)習(xí)資料.doc

1、精品文檔第一章1 發(fā)酵和發(fā)酵工程的概念發(fā)酵狹義：利用微生物在有氧或無(wú)氧條件下的生命活動(dòng)，來(lái)制備微生物菌體或其代謝產(chǎn)物的過(guò)程。廣義：凡是培養(yǎng)細(xì)胞（動(dòng)、植物和微生物細(xì)胞）來(lái)制得產(chǎn)品的過(guò)程。發(fā)酵工程研究發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，各個(gè)單元操作的工藝和設(shè)備的一門(mén)科學(xué)2、發(fā)酵工程研究的內(nèi)容發(fā)酵工業(yè)用生產(chǎn)菌種的選育：自然選育誘變育種基因工程育種發(fā)酵條件的優(yōu)化與控制生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)發(fā)酵產(chǎn)物的分離、提取和精制3、發(fā)酵類型1 按發(fā)酵產(chǎn)品的類型劃分2 按發(fā)酵工藝是否需氧劃分厭氧發(fā)酵：如酒類發(fā)酵、酒精發(fā)酵、丙酮丁醇發(fā)酵、乳酸發(fā)酵和甲烷發(fā)酵通風(fēng)發(fā)酵：如酵母菌生產(chǎn)、抗生素發(fā)酵、有機(jī)酸發(fā)酵、氨基酸發(fā)酵和酶制劑生產(chǎn)等3 按發(fā)酵工藝

2、培養(yǎng)基的狀態(tài)劃分固態(tài)發(fā)酵：發(fā)酵是在固體狀態(tài)下進(jìn)行。主要應(yīng)用于傳統(tǒng)釀造業(yè)。液態(tài)發(fā)酵：發(fā)酵是在液體狀態(tài)下進(jìn)行，是目前發(fā)酵工業(yè)所采用的主要工藝。4、發(fā)酵工藝培養(yǎng)方法發(fā)酵工藝培養(yǎng)方法有：固態(tài)發(fā)酵工藝和液態(tài)發(fā)酵工藝1 固態(tài)發(fā)酵工藝固態(tài)薄層發(fā)酵固態(tài)厚層（通風(fēng)）發(fā)酵2 液態(tài)發(fā)酵工藝液態(tài)表面發(fā)酵（淺盤(pán)發(fā)酵）工藝液態(tài)深層通風(fēng)發(fā)酵 (Submerged fermentation) 液態(tài)深層通風(fēng)發(fā)酵是指在無(wú)菌條件下，在液體培養(yǎng)基內(nèi)部進(jìn)行微生物培養(yǎng)，獲得產(chǎn)品的過(guò)程。它包括向發(fā)酵罐中通入大量無(wú)菌空氣、攪拌使空氣均勻、培養(yǎng)基滅菌和無(wú)菌接種。液態(tài)深層通風(fēng)發(fā)酵是發(fā)酵工業(yè)使用的主要工藝。5、分批發(fā)酵，分批補(bǔ)料發(fā)酵分批發(fā)酵 (b

3、atch-process)：在生物反應(yīng)器內(nèi)投入限量培養(yǎng)基后，接入微生物菌種進(jìn)行培養(yǎng)，完成一個(gè)生長(zhǎng)周期，獲得產(chǎn)品的微生物培養(yǎng)方法。是目前傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)所采用的主要發(fā)酵形式。 在分批補(bǔ)料發(fā)酵：發(fā)酵的開(kāi)始投入一定量的培養(yǎng)基，在發(fā)酵過(guò)程的適當(dāng)時(shí)期，開(kāi)始連續(xù)補(bǔ)加碳或（和）氮源或（和）其他必需基質(zhì)，直至發(fā)酵液體積達(dá)到發(fā)酵罐最大操作容積后，將發(fā)酵液一次放出，這種操作方式稱為補(bǔ)料分批發(fā)酵。這種發(fā)酵方式能保持較高的活菌體濃度，目前，基因工程菌發(fā)酵常采用此方法第二三章節(jié)1、發(fā)酵工業(yè)常用的微生物的種類，主要的發(fā)酵產(chǎn)品。發(fā)酵工業(yè)常用的微生物有細(xì)菌、放線菌、酵母菌和霉菌四大類。精品文檔精品文檔細(xì)菌： 1、枯草桿菌與中性蛋

4、白酶和 -淀粉酶； 2、乳酸桿菌、雙歧桿菌與酸奶、微生態(tài)劑；3、醋酸桿菌與醋酸；4、棒狀桿菌與谷氨酸5、大腸桿菌與基因工程受體菌；6、目前正在研究和開(kāi)發(fā)的重要細(xì)菌代謝產(chǎn)物枯草桿菌與溶栓酶；大腸桿菌與天冬酰胺酶放線菌： 是一類呈分枝狀生長(zhǎng)，主要以孢子或菌絲體繁殖的單細(xì)胞原核型絲狀微生物，是抗生素的主要生產(chǎn)菌，目前發(fā)現(xiàn)的近萬(wàn)種抗生素中，80%來(lái)源于放線菌。如鏈霉素、卡那霉素、新霉素、四環(huán)素、金霉素、土霉素、放線菌素D、紅霉素、螺旋霉素、白霉素、制霉菌素等。酵母菌：是單細(xì)胞真核微生物，形態(tài)多種多樣，個(gè)體大小差異較大，大多以出芽方式繁殖發(fā)酵后能形成多種代謝產(chǎn)物和自身含有豐富的蛋白質(zhì)、維生素和酶霉菌：？

5、2、微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及生長(zhǎng)和繁殖的條件一、微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)1 水：細(xì)胞組成成分和進(jìn)行生化反應(yīng)的介質(zhì)2 碳源： 細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中碳素骨架，能源3 氮源：細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中氮素來(lái)源4 生長(zhǎng)因子：核酸和輔酶的組成成分5 無(wú)機(jī)元素：酶的組成成分或維持酶的活性，調(diào)節(jié)滲透壓、氧化還原電位。6 氣體：參與細(xì)胞新陳代謝過(guò)程。二、微生物的生長(zhǎng)和繁殖的條件1、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：水、C 源、 N 源、生長(zhǎng)因子，礦質(zhì)元素。2、 pH 值：通常細(xì)菌、放線菌在中性；酵母、霉菌在偏酸性條件下生長(zhǎng)3、溫度：通常細(xì)菌最適生長(zhǎng)條件為370C；放線菌、酵母、霉菌在280C 生長(zhǎng)4、濕度：5、氣體： CO2 、 O2 等3、微生物純培養(yǎng)生長(zhǎng)曲

6、線及在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用A 、遲緩期（適應(yīng)期）特點(diǎn) :生長(zhǎng)速率等于零細(xì)胞合成新的成分適應(yīng)新的培養(yǎng)基或別的培養(yǎng)條件細(xì)胞形態(tài)變大或變長(zhǎng)對(duì)外界不良環(huán)境敏感實(shí)際意義：種齡 :1 對(duì)數(shù)期 “種子 ”，遲緩期較短；2 遲緩期或衰亡期“種子 ”,遲緩期較長(zhǎng)接種量： 1 接種量大，遲緩期較短；2 接種量小，遲緩期較長(zhǎng)；培養(yǎng)基成分 :1 培養(yǎng)基成分豐富的，遲緩期較短培養(yǎng)基2 成分與種子培養(yǎng)基一致,遲緩期較短B、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期影響因素：菌種：不同菌種的代時(shí)差異極大營(yíng)養(yǎng)物濃度：影響微生物的生長(zhǎng)速率和總生長(zhǎng)量培養(yǎng)溫度：影響微生物的生長(zhǎng)速率營(yíng)養(yǎng)成分：營(yíng)養(yǎng)越豐富，代時(shí)越短對(duì)數(shù)期的實(shí)踐意義代謝、生理研究的良好材料增殖噬菌體的最適

7、宿主菌齡發(fā)酵生產(chǎn)中用作“種子 ”的最佳種齡因工程菌發(fā)酵要盡量延長(zhǎng)對(duì)數(shù)期C、穩(wěn)定期特點(diǎn)：細(xì)胞生長(zhǎng)速率為零;活細(xì)胞總數(shù)維持不變，即新繁殖的細(xì)胞數(shù)與衰亡的細(xì)胞數(shù)相等，菌體總數(shù)達(dá)到最高點(diǎn)。細(xì)胞生理上處于衰老，代謝活力鈍化，細(xì)胞成分合成緩慢，G+染色發(fā)生變化精品文檔精品文檔穩(wěn)定期的實(shí)踐意義發(fā)酵生產(chǎn)中以菌體為終產(chǎn)品的最佳收獲期導(dǎo)致了連續(xù)培養(yǎng)原理的提出和工藝技術(shù)的改某些代謝產(chǎn)物特別是次生代謝產(chǎn)物發(fā)生在此階段，某些細(xì)菌的芽孢也發(fā)生在此階段，故又稱作代謝產(chǎn)物合成期；D、衰退期特點(diǎn)：細(xì)胞以指數(shù)速率死亡，有時(shí)細(xì)胞死亡速率降低是由于抗性細(xì)胞的積累；細(xì)胞變形退化，有的發(fā)生自溶，G+ 染色發(fā)生變化。影響衰亡期的因素及實(shí)踐

8、意義菌種的遺傳特性有關(guān) : 有些細(xì)菌的培養(yǎng)經(jīng)歷所有的各個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期， 幾天以后死亡 , 有些細(xì)菌培養(yǎng)幾個(gè)月乃至幾年以后仍然有一些活的細(xì)胞；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和有毒物質(zhì)有關(guān)：補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)和能源以及中和環(huán)境毒性，可以減緩死亡期細(xì)胞的死亡速率，延長(zhǎng)細(xì)菌培養(yǎng)物的存活時(shí)間3、初級(jí)代謝產(chǎn)物和次級(jí)代謝產(chǎn)物的定義。1 初級(jí)代謝產(chǎn)物的定義：微生物代謝產(chǎn)生的，并且是微生物生長(zhǎng)與繁殖所必需的代謝產(chǎn)物初級(jí)代謝產(chǎn)物種類：有機(jī)酸、氨基酸、核苷酸、蛋白質(zhì)（包括酶）、多糖、核酸等2 次級(jí)代謝產(chǎn)物的定義：微生物代謝產(chǎn)生的，與微生物生長(zhǎng)與繁殖無(wú)明確關(guān)系的代謝產(chǎn)物；種類包括：抗生素、激素、毒素、色素、信息素、生物堿等。5、微生物合成次級(jí)代謝產(chǎn)物的

9、基本特征。A 、次級(jí)代謝產(chǎn)物具有種屬特異性B 、次級(jí)代謝產(chǎn)物在菌體穩(wěn)定期合成C、次級(jí)代謝產(chǎn)物不少是結(jié)構(gòu)相似的混合物D、次級(jí)代謝產(chǎn)物合成受多基因調(diào)控6、提高次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)量的方法。A 、補(bǔ)加前體類似物如青霉素生產(chǎn)補(bǔ)加苯乙酸能增加青霉素G；加苯氧乙酸得到青霉素K 。B 、加入誘導(dǎo)物如加蛋氨酸能增加頭孢霉素C 的產(chǎn)生；加巴比妥可提高利福霉素產(chǎn)量C、防止碳分解產(chǎn)物的阻遏或抑制：如限量流加法發(fā)酵D 、防止氮分解產(chǎn)物的阻遏或抑制如限量氮源E、選育耐前體物質(zhì)的突變株、耐抗生素的突變株、毒性的突變株、營(yíng)養(yǎng)突變株第四章菌種選育1、微生物純種分離方法有哪些？1、固體稀釋平皿傾注法（混菌法）最常用的微生物純種分離方

10、法2、涂布分離法3、平板劃線分離法4、單細(xì)胞挑取法5、組織分離法6、利用選擇培養(yǎng)基分離法7、其他方法2、從自然界中分離和篩選微生物菌種的步驟1.定方案：首先要查閱資料，了解所需菌種的生長(zhǎng)培養(yǎng)特性。2.采樣：有針對(duì)性地采集樣品。3.增殖：人為地通過(guò)控制養(yǎng)分或培條件，使所需菌種增殖培養(yǎng)后，在數(shù)量上占優(yōu)勢(shì)。4.分離：利用分離技術(shù)得到純種。精品文檔精品文檔5.發(fā)酵性能測(cè)定：進(jìn)行生產(chǎn)性能測(cè)定。這些特性包括形態(tài)、培養(yǎng)特征、營(yíng)養(yǎng)要求、生理生化特性、發(fā)酵周期、產(chǎn)品品種和產(chǎn)量、耐受最高溫度、生長(zhǎng)和發(fā)酵最適溫度、最適pH值、提取工藝等。3、誘變育種和分子育種的定義。誘變育種的含義應(yīng)用微生物遺傳和變異理論，用物理或

11、化學(xué)誘變劑處理均勻分散的微生物細(xì)胞群, 促進(jìn)其突變率大幅度提高, 然后采用簡(jiǎn)便、快速和高效的篩選方法, 從中挑選少數(shù)符合育種目的的突變株 , 以供生產(chǎn)實(shí)踐或科學(xué)研究用分子育種的含義分子育種（分子克隆、基因工程）是分子水平上的育種方法。根據(jù)需要，用人工的方法取得供體 DNA 上的基因，在體外重組于載體 DNA 上，再轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞使其復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯，表達(dá)出供體基因原有的遺傳形狀。4、原生質(zhì)體融合定義及主要步驟定義用脫壁酶（細(xì)菌和放線菌用溶菌酶，酵母和霉菌用蝸牛酶和釬維素酶）去除微生物的細(xì)胞壁， 制成原生質(zhì)體， 用聚乙二醇促進(jìn)原生質(zhì)體融合， 從而獲得異核體的這一技術(shù)叫原生質(zhì)體融合。步驟標(biāo)記菌株的

12、篩選:營(yíng)養(yǎng)缺陷型和抗藥性標(biāo)記原生質(zhì)體的制備：脫壁酶脫壁原生質(zhì)體的融合：聚乙二醇促進(jìn)融合原生質(zhì)體的再生：再生培養(yǎng)基培養(yǎng)再生壁融合子的選擇：選擇性培養(yǎng)基上劃線生長(zhǎng)，分離驗(yàn)證，挑取融合子進(jìn)一步試驗(yàn)、保藏。生產(chǎn)性能篩選。5、試述檸檬酸菌種分離和誘變育種的主要過(guò)程6、菌種衰退的含義及菌種復(fù)壯的方法。菌種的衰退： 生產(chǎn)菌株幾乎都是人工誘變變異株， 都是代謝調(diào)控失控菌株， 遺傳特性很不穩(wěn)定，極易發(fā)生自然變異。因此，在使用和保藏過(guò)程中，生產(chǎn)菌株會(huì)逐漸向不利于生產(chǎn)方向發(fā)生變化，這種變化稱為菌種的衰退方法 A 、純種分離：選取典型性狀的單菌落B、淘汰衰退個(gè)體C、選擇合適的培養(yǎng)條件第五、六章培養(yǎng)基、滅菌1、葡萄糖（

13、轉(zhuǎn)化）值（DE ）；DE 值：表示淀粉糖的葡萄糖組成，是指糖化液中的還原糖（以葡萄糖計(jì)）的含量占干物質(zhì)的百分率。DE 值 還原糖（葡萄糖）含量（）/干物質(zhì)含量（）X 100 精品文檔精品文檔2、淀粉水解糖的生產(chǎn)工藝；生產(chǎn)工藝有酸法、酶法、酸酶法三種淀粉水解過(guò)程存在三種主要反應(yīng)：一是水解為葡萄糖； 二是水解成葡萄糖后重新復(fù)合成異麥芽糖等復(fù)合糖；三是葡萄糖分解生成 5-烴甲基糖醛及酸丙酸色素物質(zhì)。酸水解1200C 以上鹽酸或草酸淀粉乳高溫液化酸水解其中鹽酸的水解淀粉能力高，但酸法水解缺乏專一性，同時(shí)產(chǎn)生復(fù)合反應(yīng)，溫度愈高,復(fù)合反應(yīng)愈多， 生成的有色物質(zhì)多，顏色深， 用酸量多， 需中和堿量大， 因之

14、產(chǎn)生的灰分也多。酸水解法淀粉乳的濃度不能太高一般淀粉含量在18 20（ Bx 10 12）,溫度 120 1500C酶法水解淀粉酶液化糖化酶糖化淀粉 90 950C寡糖55 600C葡萄糖具有高度的專一性，副產(chǎn)物少，純度高，糖色淺，與酸法相比，可以轉(zhuǎn)化較高濃度的固形物，淀粉乳淀粉含量在 34 40（ Bx 18 20），提高效率，減少損耗，降低成本，所得母液還可以利用，而且在常溫常壓下進(jìn)行，設(shè)備工藝都比較簡(jiǎn)單。酸酶法投料濃度，淀粉乳淀粉含量在34 40（ 18 20Bx ）為酸法的兩倍，節(jié)省費(fèi)用，縮短時(shí)間， DE 值（糖化率）可達(dá) 96%，純度高，糖液色淺，容易結(jié)晶析出，用酸量少，僅為酸法的

15、20%，產(chǎn)品質(zhì)量高。 （注：有先酸后酶法和先酶后酸法兩種）3、發(fā)酵培養(yǎng)基篩選原則；總體原則： 根據(jù)微生物化學(xué)組成成分以及微生物生長(zhǎng)和繁殖條件所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（水、 C 源、N 源、生長(zhǎng)因子以及pH 值、溫度、濕度、氣體等）首先確定培養(yǎng)基C/N 比，再用正交試驗(yàn)確定原材料的濃度的配比。具體做到：1)必須提供合成微生物細(xì)胞和發(fā)酵產(chǎn)物的基本成分。2)有利于減少培養(yǎng)基原料的單耗，即提高單位營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)所合成產(chǎn)物數(shù)量或最大產(chǎn)率。3)有利于提高培養(yǎng)基和產(chǎn)物的濃度，以提高單位容積發(fā)酵罐的生產(chǎn)能力。4)有利于提高產(chǎn)物合成速度，縮短發(fā)酵周期。5)盡量減少副產(chǎn)物形成，便于產(chǎn)物的分離純化。6)原料價(jià)格低廉，質(zhì)量穩(wěn)定，取材容

16、易。7)所用原料盡可能減少對(duì)發(fā)酵過(guò)程中通氣攪拌的影響，利于提高氧的利用率，降低能耗。8)有利于產(chǎn)品的分離純化，并盡可能減少產(chǎn)生“三廢 ”的物質(zhì)。4、培養(yǎng)基配制中各成分的定量方法；理論計(jì)算法設(shè)微生物生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成化學(xué)方程式為:碳源和能源+ 氮源+ 其他所需物質(zhì)細(xì)胞+產(chǎn)物+CO2+H20+熱量將該方程進(jìn)行定量表達(dá), 就可對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì), 計(jì)算出得到一定量菌體所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的最小量。精品文檔精品文檔5、發(fā)酵過(guò)程滅菌對(duì)象包括那些；為了保證培養(yǎng)過(guò)程的正常進(jìn)行,防止染菌的發(fā)生,對(duì)大部分微生物的培養(yǎng), 包括實(shí)驗(yàn)室操作和工業(yè)生產(chǎn) ,均需要進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌。工業(yè)上 , 培養(yǎng)基、發(fā)酵設(shè)備一般都采用蒸汽滅菌 ,

17、而對(duì)空氣則采用過(guò)濾的方法除菌，6、培養(yǎng)基分批（間歇）滅菌概念及過(guò)程；概念： 將配制好的培養(yǎng)基輸入發(fā)酵罐內(nèi)，直接用蒸汽加熱，達(dá)到滅菌要求的溫度和壓力后，維持一定時(shí)間，再冷卻至發(fā)酵要求的溫度。分為升溫、保溫和冷卻三個(gè)階段7、發(fā)酵工業(yè)常用空氣除菌的方法。1、加熱滅菌：用蒸汽、電能、空氣壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行滅菌。2、靜電除菌其原理是含有灰塵和微生物的空氣通過(guò)高壓直流電場(chǎng), 氣體產(chǎn)生電離, 產(chǎn)生的離子使灰塵和微生物等成為載電體,載電體被捕集于電極上，達(dá)到除菌的目的。吸附于電極上的顆粒、油滴、水滴等須定期清洗, 以保證除塵效率和除塵器的絕緣效果3、介質(zhì)過(guò)濾除菌：用一種介質(zhì)將空氣中的各種微粒和極少量的游

18、離微生物捕集起來(lái)予以除掉。介質(zhì)過(guò)濾除菌是目前發(fā)酵工業(yè)中最常用空氣除菌方法。第七、八章種子培養(yǎng)、工藝控制1、種子的擴(kuò)大培養(yǎng)概述及一般過(guò)程菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)是發(fā)酵生產(chǎn)的第一道工序, 該工序又稱為種子制備。將保存在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后，再經(jīng)過(guò)扁（茄子）瓶或搖瓶及種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng) ,最終獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過(guò)程。這些純種培養(yǎng)物稱為種子。2、影響種子質(zhì)量的因素1、培養(yǎng)基2、培養(yǎng)條件3、種齡4 、接種量孢子質(zhì)量的因素1、培養(yǎng)基2、培養(yǎng)溫度和濕度3、培養(yǎng)時(shí)間和冷藏時(shí)間4、接種量3、發(fā)酵過(guò)程的主要控制的理化參數(shù)有哪些。目前較常測(cè)定的參數(shù)有溫度、罐壓、空氣流量、攪拌轉(zhuǎn)速、

19、pH 、溶氧、效價(jià)、糖含量，前體( 如苯乙酸 )濃度、菌體濃度(干重、離心壓縮細(xì)胞體積%)等。不常測(cè)定的參數(shù)有氧化還原電位、粘度、排氣中的O2 和 CO2 含量等。4、影響發(fā)酵溫度變化的因素及其控制。因素 1、生物熱（ Q 生物）：菌體生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生的熱；2、攪拌熱（ Q 攪拌）：攪拌時(shí)，液體與液體之間、液體與設(shè)備之間摩擦產(chǎn)生的熱；3、蒸發(fā)熱（ Q 蒸發(fā)）：排除氣體引起水分蒸發(fā)所需的熱。4、發(fā)酵過(guò)程熱量可用以下公式表示：Q 發(fā)酵 = Q 生物+ Q 攪拌- Q 蒸發(fā)溫度的控制1、發(fā)酵最適溫度的選擇：所謂最適溫度是指在該溫度下最適合菌的生長(zhǎng)或產(chǎn)物的合成。精品文檔精品文檔對(duì)不同的菌種和不同的培養(yǎng)條件

20、以及不同的酶反應(yīng)和不同時(shí)生長(zhǎng)階段，最適溫度應(yīng)有所不同。在發(fā)酵的整個(gè)周期內(nèi)菌體生長(zhǎng)和發(fā)酵的最適培養(yǎng)溫度是不相同的。 適合菌生長(zhǎng)的溫度不一定適合產(chǎn)物的合成。溫度的選擇還要參考其它發(fā)酵條件應(yīng)靈活掌握。例如通氣條件較差的情況下，最適的發(fā)酵溫度也可能比在正常良好通氣條件下低一些。 這是由于在較低的溫度下， 氧溶解度相應(yīng)大些，菌的生長(zhǎng)速率相應(yīng)小些從而彌補(bǔ)了因通氣不足而造成代謝異常。選擇溫度時(shí)還應(yīng)考慮培養(yǎng)基成分和濃度。 在使用較稀薄或較易利用的培養(yǎng)基時(shí)， 提高培養(yǎng)溫度則養(yǎng)料往往過(guò)早耗竭，導(dǎo)致菌絲過(guò)早自溶，使抗生素產(chǎn)量降低。2、溫度控制方法夾層通入溫水或冷卻水來(lái)調(diào)節(jié)溫度5、控制 pH 方法。1、將培養(yǎng)基調(diào)配成

21、菌體生長(zhǎng)和發(fā)酵產(chǎn)物產(chǎn)生的最適pH；2、先將培養(yǎng)基調(diào)配成菌體生長(zhǎng)的最適pH ，再發(fā)酵的過(guò)程中通過(guò)補(bǔ)料的方法來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)酵的最適 pH ，如加氨水、酸、堿；補(bǔ)加氮源如尿素等都可以達(dá)到穩(wěn)定的pH 作用。6、影響供養(yǎng)的因素。1、空氣的流速（通風(fēng)量）：指每分鐘內(nèi)單位體積發(fā)酵液通入空氣的體積，是需氧發(fā)酵主要控制參數(shù)之一。一般控制在 0.5 1.0 v/v min 范圍內(nèi) ,即 1： 0.5 1vvm。2、罐壓：發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵罐維持的壓力。 罐壓的高低還與氧和 CO2 在培養(yǎng)液中的溶解度有關(guān)。 一般控制在 0.05 0.10mp 范圍內(nèi)。3、攪拌：攪拌形式、攪拌轉(zhuǎn)速；4、發(fā)酵液的粘度5、發(fā)酵液的理化性質(zhì)6、泡沫

22、：7、空氣的分布：8、發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)：（最主要是攪拌轉(zhuǎn)速和通風(fēng)量）7、補(bǔ)料分批培養(yǎng)、作用及適用范圍。1、補(bǔ)料分批培養(yǎng)的含義：是指在分批培養(yǎng)過(guò)程中，間歇或連續(xù)的補(bǔ)加一種或多種成分的新鮮培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法。2 作用 1、可以控制抑制性底物的濃度，使底物濃度保持在發(fā)酵最適濃度范圍；2、可以解除或減弱分解產(chǎn)物對(duì)代謝過(guò)程的阻遏；3、可以使發(fā)酵過(guò)程最佳化。3 適用范圍1、高菌體濃度培養(yǎng)即高密度培養(yǎng)系統(tǒng)；2、存在高濃度底物抑制系統(tǒng)，特別是用甲醇、苯酚等作底物的系統(tǒng)；3、受代謝物阻遏的系統(tǒng)4、希望延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間的系統(tǒng)8、發(fā)酵過(guò)程中泡沫對(duì)發(fā)酵的影響和消除的方法影響1、使發(fā)酵罐裝量減少；2、大量逃液，導(dǎo)致產(chǎn)物的損失；精

23、品文檔精品文檔3、泡沫頂罐，培養(yǎng)基從攪拌軸封滲出，增加了染菌的機(jī)會(huì)；4、影響通氣攪拌的正常進(jìn)行，造成發(fā)酵異常；5、使微生物菌體提前自溶，又使更多泡沫產(chǎn)生；6、迫使加入消泡劑，這將對(duì)發(fā)酵工藝和產(chǎn)物的提取帶來(lái)困難。消除泡沫的方法1）機(jī)械消泡：通過(guò)機(jī)械強(qiáng)烈振動(dòng)或壓力變化2）消泡劑消泡：消泡劑為表面活性劑，主要有油脂類、高碳醇、脂肪酸、聚醚類、硅 酮 類等第九、十章測(cè)定、發(fā)酵研究的一般過(guò)程1、生物傳感器的組成、類型（按識(shí)別元件）及特點(diǎn)生物傳感器一般有兩個(gè)組成部分：其一是分子識(shí)別元件(感受器 ) ，其二是信號(hào)轉(zhuǎn)換器(換能器 )。當(dāng)待測(cè)物與分子識(shí)別元件特異性地結(jié)合后，所產(chǎn)生的復(fù)合物(或光、熱等 )通過(guò)信號(hào)

24、轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暂敵龅碾娦盘?hào)、光信號(hào)等，從而達(dá)到分析監(jiān)測(cè)的目的。按所用分子識(shí)別元件的不同，可分為：酶?jìng)鞲衅?、微生物傳感器、組織傳感器、細(xì)胞器傳感器、免疫傳感器等；特點(diǎn)？2、產(chǎn)物得率和轉(zhuǎn)化率的概念1得率 (或產(chǎn)率，轉(zhuǎn)化率Y) ：包括生長(zhǎng)得率(Yx/s) 和產(chǎn)物得率 (Yp/s)，是指被消耗的物質(zhì)和所合成產(chǎn)物之間的量的關(guān)系。2、轉(zhuǎn)化率：往往是指投入的原料與合成產(chǎn)物數(shù)量之比。3、工業(yè)發(fā)酵過(guò)程研究的一般規(guī)律1、實(shí)驗(yàn)室研究：菌種的選育、培養(yǎng)基的組成成分和發(fā)酵最適條件的研究；2、中試規(guī)模：確定菌種培養(yǎng)和發(fā)酵的最佳工藝條件；3、工廠規(guī)模：規(guī)?；a(chǎn)，取得經(jīng)濟(jì)效益。通常又可將它們稱為小試、中試、工業(yè)性試驗(yàn)4、

25、發(fā)酵過(guò)程實(shí)驗(yàn)室研究的內(nèi)容1、研究菌種保藏方法；2、研究菌株在固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)和繁殖條件；3、考查培養(yǎng)基最適組成；4、實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的培養(yǎng)條件。5、搖瓶發(fā)酵概念搖瓶試驗(yàn)：在一定大小的三角瓶中（ 150ml 、 250ml 、 500ml) 裝入一定量的培養(yǎng)基，配上瓶塞，經(jīng)滅菌后接入菌種， 在搖瓶機(jī)上進(jìn)行震蕩培養(yǎng)， 一定時(shí)間后， 取出分析培養(yǎng)液中有關(guān)參數(shù)和產(chǎn)物 得量。由于這種方法能在短期內(nèi)可獲得大量的數(shù)據(jù)，所以被廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室研究。6。最佳配方的確定第十一章現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)精品文檔精品文檔1、用于工業(yè)發(fā)酵的工程菌應(yīng)具備的條件；1）菌株最好是分泌型的；2）發(fā)酵產(chǎn)品是高濃度、高轉(zhuǎn)化率和高產(chǎn)率；3）能利用常用

26、的碳源，并可進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵；4）發(fā)酵溫度適當(dāng)，發(fā)酵所產(chǎn)生熱量和需氧量都較低；5）代謝控制容易進(jìn)行；6）菌株是不致病的；7）重組的DNA 穩(wěn)定， DNA 不易再發(fā)生重組、突變和質(zhì)粒脫落。(重要條件 )2、提高工程菌培養(yǎng)中質(zhì)粒的穩(wěn)定性方法；（ 1） 培養(yǎng)方法：采用兩階段培養(yǎng)法, 第一階段先使菌體生長(zhǎng)至一定密度, 第二階段誘導(dǎo)外源基因的表達(dá)。由于第一階段外源基因未表達(dá), 從而減小了重組菌與質(zhì)粒丟失菌的比生長(zhǎng)速率的差別,增加了質(zhì)粒的穩(wěn)定性。在培養(yǎng)基中加入選擇性壓力如抗生素等, 以抑制質(zhì)粒丟失菌的生長(zhǎng),也是工程菌培養(yǎng)中提高質(zhì)粒穩(wěn)定性的常用方法。（2）采用適當(dāng)?shù)牟僮鞣绞秸{(diào)控環(huán)境參數(shù)如溫度、pH、培養(yǎng)基組分和

27、溶解氧濃度等，可以提高菌株質(zhì)粒的穩(wěn)定性。這是因?yàn)橛行┖|(zhì)粒菌對(duì)發(fā)酵環(huán)境改變比不含質(zhì)粒菌反應(yīng)慢, 因而通過(guò)間歇改變培養(yǎng)條件可以改變這兩種菌的比生長(zhǎng)速率，達(dá)到改善質(zhì)粒穩(wěn)定性作用。例如表達(dá)干擾素 大腸桿菌隨著稀釋率增加, 質(zhì)粒穩(wěn)定性增加, 干擾素比效價(jià)明顯增大3、基因工程菌培養(yǎng)發(fā)酵的特點(diǎn)；1、培養(yǎng)裝置：搖瓶、10 200L 發(fā)酵罐；2、培養(yǎng)基：合成培養(yǎng)基，氮源主要有酵母提取物、蛋白胨、碳源主要為甘油；3、加入誘導(dǎo)劑如異丙基 D- 硫代半乳糖苷（IPTG ）等，誘導(dǎo)工程菌表達(dá)；4、質(zhì)粒必須穩(wěn)定：5、采用高密度發(fā)酵工藝高密度發(fā)酵是指工程菌在短時(shí)間內(nèi)迅速分裂增殖，菌體密度迅速升高，在短時(shí)間獲得高濃度的菌體

28、的發(fā)酵工藝。與傳統(tǒng)發(fā)酵工藝比較，發(fā)酵周期可縮短一半以上，而菌體產(chǎn)量和產(chǎn)物表達(dá)量是非高密度發(fā)酵的10 50 倍，表達(dá)產(chǎn)物的生理活性也可提高2 4 倍。4、實(shí)現(xiàn)高密度發(fā)酵應(yīng)采取的措施；1、選擇合適培養(yǎng)基：1）選擇容易被工程菌利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)2）選擇較高濃度的培養(yǎng)基2、培養(yǎng)方式（ 1）分批補(bǔ)料（流加式培養(yǎng)）（ 2）補(bǔ)料時(shí)間和培養(yǎng)基的量3、發(fā)酵期間溶氧的控制密度發(fā)酵通風(fēng)量一般在 0.9 1.1vvm ，攪拌速度 500rpm 以上，需保持 9O%以上的溶氧飽和度。同時(shí)，還要考慮通風(fēng)和攪拌速度的增加，對(duì)泡沫和發(fā)酵液粘稠度的影響。4、其他因素如 ph 值等精品文檔精品文檔5、基因工程菌培養(yǎng)發(fā)酵的一般步驟。以

29、 TNF- （腫瘤壞死因子）大腸桿菌工程菌生產(chǎn)TNF- 為例1、菌株： TNF- 工程菌，含氨卞青霉素抗性基因2、儀器設(shè)備：恒溫振蕩搖床；10L 發(fā)酵罐；分光光度計(jì)；高速冷凍離心機(jī)3、培養(yǎng)基：1）發(fā)酵培養(yǎng)基 （ g/L ）：蛋白胨240g ，酵母膏120g，甘油40ml ， KH2PO4 12g ，K2HPO4122. 5g。2）補(bǔ)料培養(yǎng)基（g/L）：甘油170，酵母膏71，蛋白71。4、發(fā)酵類型：高密度分批補(bǔ)料發(fā)酵5、培養(yǎng)發(fā)酵1）菌種活化 :保存菌種在含 Amp 100mg/L 的平板上劃線分離獲得單菌落，取平板上單菌落接種到含 Amp 100mg/L 的 LB 培養(yǎng)基中 (4OmL/250

30、mL 三角瓶 ),37， 190r/min 搖瓶培養(yǎng)過(guò)夜。2）三角瓶種子：按 4%接種量接種到含Amp 100mg/L 的 LB 培養(yǎng)基中 (10OmL/500mL三角瓶 ) ，220r/min ，370C 培養(yǎng) 6 小時(shí)作為發(fā)酵用種子；3）發(fā)酵罐發(fā)酵(1) 培養(yǎng)基的配制及滅菌：10L 體積的發(fā)酵罐 , 裝 7L 發(fā)酵培養(yǎng)基 ,121高壓滅菌 20min 。溫度降到 100以下， 設(shè)定攪拌轉(zhuǎn)速 150r/min, 通氣量 0.91.0 vvm 。(2) 接種及發(fā)酵：冷卻后 , 恒溫 37 , 將轉(zhuǎn)速和通氣設(shè)定為攪拌轉(zhuǎn)速250r/min,通氣量 1.0 vvm，為 100% 。調(diào)試好各發(fā)酵參數(shù)。

31、接種 700mL 己預(yù)培養(yǎng)好的種子菌液，進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)。(3) 誘導(dǎo)表達(dá)：發(fā)酵 2h 左右，發(fā)酵液 OD600 約 0.80，加入 IPTG 至終濃度為20 mol/L,繼續(xù)發(fā)酵培養(yǎng) 5h，發(fā)酵 4 5h 后開(kāi)始提高轉(zhuǎn)速 , 每 0.5 小時(shí)提高大約 50 r/min, 至發(fā)酵停止時(shí)達(dá)到大約 500r/min, 發(fā)酵過(guò)程中根據(jù)菌體生長(zhǎng)和溶氧變化情況及時(shí)調(diào)整。4）菌體收集發(fā)酵完畢后， 4 4000r/min 離心 10min, 收集菌體 , 用生理鹽水洗滌 2 3 次， -20保存?zhèn)溆谩?）發(fā)酵過(guò)程中的分析菌體濃度測(cè)定：OD 測(cè)定：用分光度計(jì)測(cè)定OD600 重量測(cè)定：發(fā)酵菌液經(jīng)5000r/min 離心 30 分鐘，稱菌體濕重，650C 烘至恒定，稱細(xì)胞干重。OD 值、菌體濕重、細(xì)胞干重之間的關(guān)系通常為：一個(gè)單位的OD 值約為干菌0.4g/L ，1g 濕菌體相當(dāng)于0.2g 干菌體。第十