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第三節(jié)發(fā)酵工程簡介微生物學的奠基人——偉大的巴斯德我國的傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品醬油、醋、腐乳等享譽世界我國的釀酒曾經(jīng)有4000多年的歷史我國的醬油距今已有3000年的歷史1857年巴斯德證明發(fā)酵是由于微生物的作用密閉式發(fā)酵罐復(fù)習什么叫發(fā)酵?發(fā)酵的種類什么叫發(fā)酵工程?谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑谷氨酸是味精的主要成分谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑谷氨酸棒狀桿菌在一定的條件下可以利用環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)來合成谷氨酸。在工廠里是怎樣運用谷氨酸棒狀桿菌來消費谷氨酸的?1、選擇菌種是不是一切的谷氨酸棒狀桿菌都可用于谷氨酸發(fā)酵消費呢?我們應(yīng)該選育什么樣的谷氨酸棒狀桿菌作為菌種呢?只需選擇細胞膜通透較強,在細胞內(nèi)不積累谷氨酸的谷氨酸棒狀桿菌做菌種才有能夠獲得大量的谷氨酸。2、培育基的配制有了菌種用什么樣的培育基去培育呢?培育基應(yīng)滿足微生物生長所需求的碳源、氮源、水、無機鹽和生長因子等營養(yǎng)需求。這種培育基從組成成分和物理性質(zhì)上看屬于哪種培育基?從物理性質(zhì)上看是液體培育基,從化學成分上看是天然培育基。成分酸堿度豆餅水解液、玉米漿、尿素、磷酸二氫鉀、氧化鉀、硫酸鎂、生物素pH:7—83、滅菌配制好培育液后,能否可以立刻參與菌種?不能需求進展滅菌將培育液投放到發(fā)酵罐中,通入98kPa的蒸汽進展滅菌4、接種能否可以將所選擇的優(yōu)良谷氨酸棒狀桿菌直接參與發(fā)酵罐中?大規(guī)模的發(fā)酵消費需求大量的菌種,應(yīng)先經(jīng)過多次擴展培育用于消費的菌種應(yīng)選擇處于對數(shù)期的谷氨酸棒狀桿菌5、培育發(fā)酵過程中應(yīng)該留意控制好哪些條件?溫度Ph氧氣培育過程中不斷進展攪拌的目的是什么?使培育液和菌種充分接觸,提高原料的利用率谷氨酸棒狀桿菌是好氧菌6、分別提純溫度30-37?C,pH7-8,經(jīng)過28-32h,培育液中就會產(chǎn)生大量的谷氨酸——50-100g/L提取出谷氨酸用適量的Na2CO3溶液中和過濾濃縮離心→味精發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容〔一〕發(fā)酵工程的概念采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段,利用微生物的某些特定功能,為人類消費有用的產(chǎn)品,或者直接把微生物運用于工業(yè)消費的一種新技術(shù)。發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容〔二〕發(fā)酵工程的內(nèi)容菌種的選育培育基的配制滅菌擴展培育和接種發(fā)酵過程產(chǎn)品的分別提純等菌種的選育要想經(jīng)過發(fā)酵工程獲得在種類、產(chǎn)量和質(zhì)量等方面符合人們要求的產(chǎn)品,最重要的是要有優(yōu)良的菌種。怎樣才干得到優(yōu)良的菌種呢?假設(shè)消費的是微生物直接合成的產(chǎn)物可以從自然界中先分別出相應(yīng)的菌種,再用物理或化學的方法使菌種產(chǎn)生突變,從突變個體中挑選出符合消費要求的優(yōu)良菌種。假設(shè)消費的是普通微生物不能合成的產(chǎn)品可用基因工程、細胞工程的方法對菌種的遺傳特性進展定向改造,以構(gòu)建工程細胞或工程菌,從而到達消費相應(yīng)產(chǎn)品的目的培育基的配制要進展發(fā)酵消費,有了優(yōu)良的菌種還需求有與菌種相順應(yīng)的培育基。在配制培育基時應(yīng)該留意哪些事情呢?〔1〕根據(jù)不同的菌種,應(yīng)選擇不同的資料配制培育基。配制的培育基應(yīng)滿足微生物在碳源、氮源、生長因子、水、無機鹽等方面的營養(yǎng)要求,并為微生物提供適宜的pH?!?〕培育基的營養(yǎng)要協(xié)調(diào),以利于產(chǎn)物的合成?!?〕培育基在滿足微生物的營養(yǎng)需求的根底上應(yīng)盡量降低消費本錢,以得到更高的經(jīng)濟效益。滅菌發(fā)酵工程所用的菌種大多是單一的純種,整個發(fā)酵過程中不能混入雜菌。這是為什么呢?在發(fā)酵過程中如混入其他微生物,將與菌種構(gòu)成競爭關(guān)系,對發(fā)酵過程呵斥不良影響。例如:假設(shè)在谷氨酸發(fā)酵過程中混入放線菌,那么放線菌分泌的抗生素就會使大量的谷氨酸棒狀桿菌死亡。假設(shè)在青霉素消費過程中污染了雜菌,這些雜菌那么會分泌青霉素酶,將合成的青霉素分解掉。滅菌那如何防止雜菌的污染呢?要在發(fā)酵前對培育基和發(fā)酵設(shè)備進展嚴厲的滅菌處置。怎樣才算滅菌徹底呢?用高溫、高壓的方式,殺死一切雜菌的胞體、芽孢和孢子。擴展培育和接種如何得到發(fā)酵消費所需求的大量菌體來縮短消費周期呢?經(jīng)過多次的擴展培育。如何對菌種進展擴展培育呢?擴展培育是將培育到對數(shù)期的菌體分開,分頭進展培育,以促使菌體數(shù)量快速添加,能在短時間里得到大量的菌體。擴展培育和接種擴展培育與發(fā)酵消費過程中的培育有何不同呢?擴展培育是為了讓菌體在短時期內(nèi)快速增殖,而發(fā)酵過程中的培育是為了獲得代謝產(chǎn)物,目的不同采用的培育條件就有能夠不同。例如:在酒精發(fā)酵過程中,擴展培育是為了促使酵母菌快速增殖,因此是在有氧條件下進展。而在發(fā)酵產(chǎn)生酒精的過程中那么必需在無氧條件下進展以獲得大量的酒精有了用于消費的充足的菌體,在接種時要留意什么事項呢?接種過程中要留意防止雜菌污染。發(fā)酵過程將菌體接種到裝有培育液的發(fā)酵罐中,還需求對發(fā)酵過程進展檢測和對發(fā)酵條件進展控制。這是為什么呢?發(fā)酵產(chǎn)物主要在菌體生長的穩(wěn)定期產(chǎn)生。因此,要在發(fā)酵過程中隨時取樣檢測培育液中細菌數(shù)目、產(chǎn)物濃度以了解發(fā)酵進程,及時添加必需的培育基成分來延伸菌體生長穩(wěn)定期的時間,以得到更多的發(fā)酵產(chǎn)物。同時,還應(yīng)對發(fā)酵條件進展嚴厲控制。發(fā)酵過程哪些條件能影響菌體的發(fā)酵呢?發(fā)酵消費中溫度、pH、溶氧量、通氣量、轉(zhuǎn)速等對發(fā)酵過程有艱苦影響。分別、提純菌體本身,如酵母菌和細菌等代謝產(chǎn)物采用過濾、沉淀等方法將菌體從培育液中分別出來代謝產(chǎn)物采用蒸餾、萃取、離子交換等方法進展提取。發(fā)酵工程的運用〔一〕在醫(yī)藥工業(yè)上的運用1.消費出了種類繁多的藥品2.發(fā)酵工程對醫(yī)藥工業(yè)的一個艱苦奉獻運用發(fā)酵工程大量消費的基因工程藥品,有人生長激素、重組乙肝疫苗、某些種類的單克
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