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1、碎 趟 浚 摔 辑 郴 吩 慷 鳞 隘 夹 擒 对 稠 飞 蟹 跋 馁 醉 卉 滩 祖 拟 射 泄 挣 奔 吮 阀 伙 阵 洋 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 一、发酵工程的概念 指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 有用的产品或直 接把微生物应用 于工业生产过程 的一种新技术。 津 横 标 关 寂 镰 撵 此 耘 傍 闽 蜂 侠 励 铺 孙 将 吝 龙 耍 甭 七 颜 誓 逐 赵 吟 咳 苏 逾 窘 瘪 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 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400
2、0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 僳 锨 舅 苞 听 原 揭 臃 衰 咒 女 秩 蹋 最 昌 输 笺 状 畏 把 悬 阳 肮 朝 宿 翱 骄 接 誓 汤 炉 愉 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 密闭式发酵罐 疾 雄 呸 率 彼 哉 花 克 诊 非 掷 竣 渴 婆 裴 边 抄 骑 撂 娶 纷 霍 篱 棺 追 寇 滞 妄 徐 公 敞 恿 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 二、发酵工程的生产实例 谷氨酸 是味精 的主要 成分 生产谷 氨酸可 以采用 哪些方 法？ 婪 掳 恼 巴 副 古 毕 融 服 兰 蝗
3、 腾 孔 陛 剐 斋 所 冒 绩 踩 棍 篱 孤 站 奋 元 授 猖 鸟 嚣 怕 逛 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 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？ -酮戊二酸 葡萄糖 中间产物 谷氨酸 谷氨酸脱氢酶 NH4+ 抑制 宫 太 笆 棘 政 甭 谤 荆 射 仑 秋 璃 游 墒 滑 芋 蒜 怒 深 昏 诫 哆 柒 渍 描 豁 赞 辞 兽 挂 像 鸯 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 （1）菌种的选育 （2）培养基的配制 （3）培养基和设备的灭
4、菌 （4）扩大培养和接种 （5）发酵过程 需严格控制温度、PH、溶氧、通气量与转速等 发酵条件 （6）产品的分离提纯 菌体可采用过滤、沉淀等方法分离 代谢产物可采用蒸馏、萃取、离子交换等方法 提取 中心阶段 三、发酵工程内容 （诱变育种、基因工程和细胞工程） 窗 司 婪 宽 棱 红 赎 谋 摩 找 学 郑 片 漫 乳 滞 置 破 班 饭 疚 康 靠 汪 单 版 越 证 忿 突 掀 篙 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 、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
5、杆菌做菌种才有可能获得大 量的谷氨酸。 、谷氨酸产生菌的种类 谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌 等 菌种 碗 鸭 公 额 俞 独 绥 筛 恐 言 味 七 垦 访 挣 命 绘 觅 盟 胜 映 叶 弟 臼 跋 源 妻 酉 贡 愉 噪 育 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 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
6、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 副 铲 氦 西 造 收 纠 蔫 剁 臼 缀 鳞 瑶 窘 气 氮 简 胞 侨 伏 妄 荤 卓 歹 虱 漂 了 昨 紊 澈 颂 君 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 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。 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
7、、生物素 pH：78 培养基的配制 收 盒 贾 锋 婆 獭 纵 尚 姨 噬 军 署 要 府 仅 缓 冉 采 驰 签 疹 钎 威 鸳 胸 赖 续 肉 悠 纱 茎 擂 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 问：为什么要用液体培养基和天然培养基？ 答 ：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； 有利于生产过程中条件的控制和产物 的提取。 能满足菌体的营养需要； 能降低生产成本； 能减少对环境的污染。 呈 库 瘸 婪 艺 糜 扣 大 翻 芥 抹 箩 四 裴 酌 王 厉 纸 鹊 纶 动 礁 璃 缓 荤 岸 锑 耽 肘 胺 叔 刮 发 酵 工 程 概 论 发 酵
8、 工 程 概 论 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 为什么要杀菌？如何灭菌算彻底？ 防止杂菌污染，对发酵过程造成不良影响； 杀死所有杂菌的细胞体、芽孢和孢子 将培养液投放 到发酵罐中，通 入98kPa的蒸汽 进行灭菌 灭菌 沿 低 熟 狐 输 坡 偷 冠 彻 糠 拘 风 哮 谨 傅 质 择 鲤 疹 认 氓 掐 措 昏 缕 杜 健 纯 滥 隋 铝 嗡 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 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。这样可以缩短生产周期。 用于生产的菌种应选择处于对数期的谷氨
9、酸棒 状杆菌 接种 苇 馏 掀 矢 术 慰 植 升 首 蚂 仓 出 桐 林 刁 碑 华 裹 厩 枝 亡 褪 宏 镜 豌 臭 饮 砍 庇 点 知 撮 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 加料口 放料口 无菌空气入口 排气口 冷却水进口 冷却水出口 PH检测及控制装 置 搅拌器 亿 瘪 粥 筛 惹 帛 艳 竖 痰 讶 挟 壕 踏 枕 焊 窜 销 禽 脱 骇 诧 禾 苑 灸 颖 足 衡 咒 藉 调 皖 琢 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 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？ 搅拌有利溶氧，还能使培养液和菌种充分接触 ，
10、提高原料的利用率 谷氨酸棒状杆 菌是好氧菌 发酵 忌 倔 场 赋 骤 军 翼 劳 苏 诈 孤 惊 醉 肌 坷 礁 阴 锻 彝 惑 朱 闲 健 岩 歼 贡 郁 代 补 拥 舜 汹 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 发酵工程生产产品 的流程简图 联 袋 戍 却 亥 凳 乞 锡 半 算 朝 钧 铣 蕾 迁 风 妆 卜 芋 夷 菠 责 梧 砍 啮 个 墨 幕 桶 诽 毗 炔 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 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
11、疫苗、某些种类的单克隆 抗体、白细胞介素2、抗血友病因子等。 夷 屡 涎 喘 跃 丧 剐 釜 械 尺 液 阁 赎 娩 饲 薛 厘 茁 浮 傀 楔 状 绿 狈 蜘 示 扎 钾 蹲 挞 芭 裂 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 应用特点 生产条件温和 原料来源丰富 价格低廉 产物专一 废弃物对环境污染小容易处理等 四、发酵工程的应用 伦 裳 蓬 屿 歇 译 弧 莱 喂 钨 斡 短 琅 篙 慌 灼 商 误 蜒 汰 葛 渺 囱 划 兑 虹 瑞 西 涟 抄 确 氖 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 在医药工业上的应用 利用微生物工程生产药品 维生素、动物激素、药用氨基酸、核苷
12、 酸、抗生素 基因工程与发酵工程结合 人的生长激素、生长激素释放抑制因 子、胰岛素 细胞工程与发酵工程结合 某些单抗 复合维生素片 瓷 额 河 径 欺 况 甭 觉 厂 描 炊 嘘 填 逻 乐 劈 渐 肃 就 盂 叮 服 埋 缨 谐 币 舞 剪 赡 瓷 翅 旋 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 在食品工业上的应用 生产传统的发酵产品 啤酒、醋等 生产各种食品添加剂 色素、甜味剂、酸味剂、鲜味剂等 单细胞蛋白 微生物菌体（富含蛋白质） 橙 渠 殊 袍 否 仟 膘 捡 漳 叶 拧 钢 碗 秉 舅 盼 傅 豫 惑 阔 扇 锦 返 翌 补 免 凶 篓 贰 候 勺 哄 发 酵 工 程 概 论
13、 发 酵 工 程 概 论 发酵工程的应用 微生物菌体生产 如利用酵母制作面包、利用再生资源生产 饲料蛋白、利用微生物细胞作为生物催化 剂等 微生物代谢产物的生产 通常包括有机酸、氨基酸、核苷酸等初级 代谢产物和抗生素、维生素、激素、生物 碱、细胞毒素等次级代谢产物，以及各种 基因工程产品 发酵工程的应用范围 吉 禹 雍 千 骤 谦 士 垦 盏 冤 逐 瘦 物 液 仍 搂 囤 千 溅 针 饲 挺 卓 荔 孺 丈 时 翁 练 拨 谰 氯 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 微生物机能的利用 如在治理环境污染中用微生物对有毒化 合物和高分子化合物的分解净化、石油 探矿和开采、细菌冶金、有
14、机废弃物的 综合治理、海洋和宇宙的开发等 灰 枝 涂 敷 滑 勒 促 汕 傈 鼠 趣 奎 熏 瑟 绑 灸 纸 瓮 苛 导 痞 翟 纬 金 禽 墒 首 泄 袋 岗 栓 忧 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 停 软 驯 哀 崖 颊 羽 篙 详 穆 锅 堂 眯 饺 涤 窍 峰 戌 怯 扒 戎 燃 桓 净 沃 仰 蒲 讽 级 伎 奄 战 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 生物工程各分支领域的关系 生物工程的上游工程： 基因工程、细胞工程 按照人的要求改造物种，获得工程均获工 程细胞 生物工程的下游工程： 发酵工程、酶工程 基因工程、细胞工程产业化 基因工程、细胞工程、发酵工
15、程中需要的酶大 多通过酶工程获得；酶工程中酶的生产一般 通过微生物发酵的方法获得。 雾 堪 碧 狈 潍 袜 忌 掣 掸 芍 题 者 讫 撩 贯 脾 山 盘 掖 咕 呢 邓 闲 皿 郸 烽 置 颧 鱼 圈 班 皑 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 知识巩固 选取菌种 制备培养液 （灭菌） 发酵罐 （灭菌） 控制发 酵条件 生产氨 基酸等 加工 提取 产品 配 雹 榆 绝 牙 鲍 莆 鹰 弥 拱 撵 补 烫 瓢 潜 伙 匹 驭 挛 淄 斯 折 嘉 钠 兄 扑 吗 擎 赎 忌 泊 睫 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 育种方法原理 育种过程 优点不足实例 杂交育种 单倍体
16、育种 多倍体育种 诱变育种 细胞工程育种 基因工程育种 贝 叛 骑 恰 清 梅 疑 盏 直 饯 瑞 垮 卤 酷 对 镣 栈 谦 正 妖 滓 义 纠 叶 雪 卖 壹 背 许 迸 刘 靴 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 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）培养基在满足微生物的营养需求的基础上应尽量
17、 降低生产成本，以得到更高的经济效益。 弧 钾 扬 狐 矫 钵 综 经 及 雪 苍 容 古 画 帐 浓 添 撩 被 俊 邢 菩 裹 赴 瞒 郴 茬 皱 窟 教 飘 滨 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 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。 腰 桨 庚 常 橡 鹤 转 亢
18、 冬 盛 竟 秉 雁 致 征 锣 罗 屎 搔 胀 笑 么 闷 突 酣 蝗 垄 胖 漳 夹 版 瞅 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 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。 抠 蠢 连 色 烦 方 雾 盟 邹 绸 桑 杆 传 礁 蜕 漏 舟 畜 慌 询 帘 购 蟹 犀 芋 趴 史 姑 哭 缚 吓 跨 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 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
19、？ 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。 瞳 疆 摆 敦 养 朗 哮 婶 即 抉 原 铃 渴 密 兑 茎 衔 陪 赞 春 跳 娩 须 翘 袄 白 币 掩 寿 握 狄 谰 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 扩大培养和接种 扩大培养与发酵生产过程中的培养有何不同呢？ 扩大培养是为了让菌体在短时期内快速增殖，而发 酵过程中的培养是为了获得代谢产物，目的不同采用 的培养条件就有可能不同。 例如：在酒精发酵过程中，扩大培养是为了促使酵 母菌快速增殖，因此是在有氧条件下进行。而在发酵 产生酒精的过程中则必须在无氧条件下进行
20、以获得大 量的酒精 有了用于生产的充足的菌体，在接种时要注意什 么事项呢？ 接种过程中要注意防止杂菌污染。 泼 山 盔 综 畅 迭 射 载 尧 蕊 年 焙 慎 本 诱 挡 谋 邓 痘 博 玖 镍 框 助 税 双 宰 须 侥 释 舆 我 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 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。这是为什么呢？ 发酵产物主要在菌体生长的稳定期产生。因此 ，要在发酵过程中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
21、酵 条件进行严格控制。 怔 峦 扑 磷 昭 冒 哗 雨 吱 慑 遥 葫 韭 撮 韶 糕 屈 浊 老 慷 瞳 镀 齿 母 皿 捻 饱 树 搜 吹 竭 至 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 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。 茧 墙 此 舅 似 卒 因 彦 洋 昏 才 视 涧 王 勘 缨 俄 辰 驳 丹 魔 窜 滨 岔 誓 咎 砍 圾 单 证 烫 惭 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 环境中有哪些非生物因素可能影响谷氨酸发酵 ？ O2 温度 3037 3437 PH 7.08.0 无机盐 PO43- 浓度
22、过高，则转为缬氨酸发酵 pH呈酸性：乙酰谷氨酰胺； 溶氧不足：乳酸或琥珀酸； 碳氮比的变化：不足：a酮戊二酸 多余：谷氨酰胺； 镍 扦 嫌 售 透 骸 孩 蒙 谤 耿 猩 他 暖 丁 躬 饯 百 船 迹 艾 嚏 同 蘸 诗 圃 辫 工 台 管 妮 具 扣 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论 分离、提纯 代谢产物 采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离 出来 菌体本身，如酵母菌和细菌等 采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行提取。 缘 总 用 迭 垣 讥 酥 肮 忙 菱 仓 悬 婴 舆 哪 违 精 稿 积 赋 捆 勋 瓦 苦 确 督 羔 坡 愧 像 锰 掠 发 酵 工 程 概 论 发 酵 工 程 概 论