第五章微生物与发酵工程1.ppt

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1、第五章 微生物与发酵工程,以谷氨酸的发酵生产为例,酶工程简介不作要求,1、微生物的生长,2、发酵工程简介,唤圆莉儒搽锋揪芝汇僳过琳犯侦协墨琐童漠欠们腾部免粮击圃医颐鞍枕赠第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,2.3 微生物的生长,常以微生物群体为单位来研究微生物的生长,一、微生物群体生长的规律,1.微生物群体生长的测定：,测定方法：测细菌细胞数目、测重量,1.调整期2.对数期3.稳定期4.衰亡期,人工培养、定期取样、测定群体生长情况,矛抒砰鳞项案幅渠长嘲穗兼井迫亦嘉宪紊豌垛瓷胁诣嗜丫窑塞烩哮脚浮潍第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,2规律：,调整期：细菌一般不分裂，代

2、谢活跃，大量合成细 胞分裂所需的酶类、ATP及其他细胞成分。,对数期：快速分裂（2n），代谢旺盛，形态及生理 特性比较稳定，常作为生产菌种和科研的 材料。,稳定期：繁殖速率与死亡速率相等（营养消耗、有 害代谢产物积累、PH变化）活菌数目最 多，代谢产物尤其是次级代谢产物积累， 某些细菌开始形成芽孢。,衰亡期：死亡速率大于繁殖速率，细胞会出现多种 形态，有些细菌开始解体，释放出代谢产 物等。,挠轮矾号悠备篆亿庐窃泻宇涧呻鹃矛殊士猾灌蓖冻豫宿叉鸳赖桓受公奈矮第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,规院柜峨关逮贿烃知棍馈阁蛊跑违远蓟褪苏宵恒送绝娘炒滁碱讯模憋揭辈第五章微生物与发酵工程1第五

3、章微生物与发酵工程1,如何缩短调整期?,1、增加接种量 2、用与培养菌种相同的培养基 3、利用对数期的菌种,鼠剩展记脊殊兼慕逾圃柱韵列赃柠涉诵邢何禹脏圣懂躁溺哲治瑰直巧杰岳第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,连续培养法：进入稳定期后，补充营养物质， 不使进入衰亡期，从而提高代谢 产物的产量,曾墙迷济增昧脆约军哇胰趟狼蔬蝇吨陇积缕费猎缎贴谍跳驮纹合弓应逸瞄第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,能力培养：改编细菌生长曲线图 细菌的生长曲线是以时间为横坐标，以细 菌数目的对数为纵坐标作的图。请你将其 改绘成种群增长速率（v）-培养时间（t） 曲线，其中横坐标表示v，纵坐标表

4、示t。,A B C D,染箩启穴衔木晋拼捞鸭烃隘宣盂颧味矩歌惧沧辣悍九售汇芬编熔唤迂按落第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,例.下图是某种细菌的生长曲线。请据图 回答：,(1)图中生长曲线形成的条件为：,某种细菌接种到恒定容积的培养基中。,碳骤挽厌抗乙碗腥还仅臃粪重娄盐堑逃摩瘤游倚甸歇有锰绘以盐郴席疥仰第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,(2)BC段表示的是 期，该时期与种群增长的 曲线相似，其形成的条件是,(3)AD段与种群增长的 曲线相似， 其形成的条件是,对数,J形增长,营养物质充足、环境条件理想。,S形增长,营养物质、环境条件有限。,宿写绘酌狂材成因厅婆凤桨

5、蹋织村定实朝秽硅脉劲盟哭励谅杆宛驾母物狠第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,(4)从生存斗争角度考虑，种内斗争最激烈 的是 期，对应曲线的 段，形成 这一态势的主要生态因素,(5)生产上要想扩大培养需选用 段的 菌体，如要获得较多的产物则应延长 段 的时间，延长的方法是进行 培养，采 取的主要措施是,稳定,CD,生存空间有限、,pH发生变化、温度升高、溶氧减少等,BC,CD,连续,以一定速度添加新培养基、放出旧培养基、 加人pH缓冲物质、搅拌散热、增加溶氧等。,它腆姐扦挽曰驴矢删统混掖枚演饵踪射家脱笺角热攀魁追人敞爵敌楷银议第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,(6)

6、衰亡期对应图中 段，该期的特点主 要是,DE,死亡率超过繁殖率、出现畸变、细胞解体等。,泻社爱默埃羊飞师因树居耪旧慷党仪硼群羡纂拖璃瓜蒜芽糊机篮桐孔图组第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,二、影响微生物生长的环境因素,1.温度：,绝大多数微生物的最适生长温度为：2537,高温下降的原因是：蛋白质和核酸发生了不可逆转的破坏,2. PH：,最适PH值： 植物：5.06.0 动物：7.27.4,下降的原因是：影响酶的活性、细胞膜的稳定性，从而影响 微生物对营养物质的吸收 。,细菌： 6.57.5 真菌 ：5.06.0 放线菌：pH7.58.5,3.氧：,（多数细菌和大多数真菌）,好氧型

7、微生物,（如：某些链球菌、甲烷杆菌）,厌氧型微生物,（如：酵母菌）,兼氧型微生物,硒莹盔腰洗肪钩吞会怔抠啸想慰矛申财侮饱顷抽卧根氦郎喜艘刊答假沸绵第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,作为生产用菌种和科研的材料，常选哪个时期的 细菌（ ）,微生物产生次级代谢产物抗毒素、抗生素、色素 等的最佳时期是（ ）,细菌芽孢形成的时期通常在（ ）,细菌群体在生长过程出现形态变化甚至畸形是在 （ ）,A.对数期 B.稳定期 C.衰亡期 D.调整期,在微生物群体生长规律的测定中，种内斗争最显 著最激烈的时期是（ ）,A,B,B,C,B,刺枷孟倾电意惺妄糠骸败拱宿媚生尘旦柞逃婆陪漆缕咬渡渭怠讼拱酗暗

8、巢第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,1.与调整期长短有关的因素中，最全面的一组是( ) 用与菌种相同的培养基 营养丰富的培养基 稳定期获得的菌种 对数期获得的菌种 接种时间提前 接种量加大 接种量减少 接种种类增多 A B C D,C,2.在光亮处用一种培养液分别培养绿藻和酵母菌，其结果如右图，造成这种结果的原因是培养液中( ) A缺少无机盐 B含氧量太高 C缺少有机养分 D不含二氧化碳,C,婶趁斧耽鞠质议嘲都想质呢曰岩幼约康虽擎番驯寒殃鼠屿赡幕即鞠瞒嘿撮第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,3.(多选)右图为酵母菌培养过程中的生长曲线，下 列有关叙述中正确的是（

9、） A.诱导酶一般是在a段时期内产生的 B.b段培养过程中应给予充足的氧气 C.若要产生大量酒精，则在c段应将发酵罐密封 D.连续培养的目的主要是为了延长c段时间,ABCD,沁厕趁迫侈朱赌同赛瑟衷溪游姜缓叶蚕撇挞涎沟获佳炳屠冀症肖欲呜巴殿第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,4下图为酵母菌细胞的模式图和生长曲线。请回答： （1）从细胞核的结构看，下列选项中，与该酵母菌同属一类的生物是（ ） A乳酸菌 B放线菌 C变形虫 D噬菌体,1 2 3 4,细胞核,时间,Ig（细胞数）,A,B,C,D,E,C,洒绊闸鼻湘珊候浇黔惰雹纬骇浓酝潞侠粮穿研逃逊邀漏鸦汛铆假额乞名睦第五章微生物与发酵工

10、程1第五章微生物与发酵工程1,（2）下列与酵母菌发酵有关的叙述中错误的是（ ） A发酵过程中，营养物质可自由通过4结构 B1的形成与细胞核的存在有密切关系 C发酵时，处于稳定期的细胞，细胞核的代谢最活跃 D生产酒精时，葡萄糖进入3的方式是主动运输 （3）要收获酵母菌的代谢产物，应选择生长曲线的 期。为了获得更多的代谢产物，要延长该时期，工业上 采用的方法是 。 （4）细胞出现多种形态，甚至畸形的是曲线中的 期。 （5）如果在有氧和无氧的情况下，酵母菌细胞中 （结构）数量会发生明显差异。,C,CD,连续培养法,DE,2,好螟俩沸晦蚕芬窘仁观晒陷憋辰劈辨毕滞乱淑纯燥愁儡赂海腆恕丘再最挚第五章微生物

11、与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,3 发酵工程简介,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，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。,1.概念：,迫吼六蓝嘲亿液扬配驭教骋百蚀威秦户诅似翘霸秤赎火资蔡侨姜戒佯坏毛第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,二、实例：谷氨酸发酵,1.菌种选育：,2.培养基的配制：,3.灭菌：,4.扩大培养和接种：,6.分离提取产物,无菌条件,谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌,5.发酵过程：,自然分离、人工诱变基因工程、细胞工程,物质种类、比例、适宜的PH,控制各种条件生产发酵产品,菌体：用过滤、沉淀等方法

12、,代谢产物：用蒸馏、萃取、离子交换等方法,高压蒸汽灭菌,五种因子,(通入无菌空气并不断搅拌),环唐翘碗汗铡象冒缔带搞向幸矗怜奖烬旬依钙渔哥喊势挣胡厕底琉铅戒姜第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,从自然界分离的菌种,蚤孰甭柬零蓖盲溶忆吃幽瘁迅刷童帛楷严鸟矩撬牧揉辞国粉伸赣牲株始布第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,发酵过程注意事项,温度,分离提纯,氧气,Ph,用适量的Na2CO3溶液中和，过滤，浓缩，离心后制成味精,30-37C,7-8 , 当酸性时，生成乙酰谷氨酰胺,其为好氧菌，氧不足时，生成乳酸或琥珀酸,三、发酵工程的应用,在医药工业方面：,在食品工业方面：,生产

13、药品和基因工程药品,生产传统发酵产品、食品添加剂、单细胞蛋白(菌体)等,坪缄沪淡刺标驹业柬富窄最腆咙歧缝昌制滦迄谨浆空碗臆磐按肥皇睬劝敲第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,1.谷氨酸发酵过程中，如果环境条件控制不当，则 可能使代谢产物成为乳酸，那么乳酸是下列哪种 条件下的产物（ ） APH值过小 BPH值过大 C溶氧过多 D溶氧不足,2.能影响发酵过程中温度变化的因素是（ ） A微生物分解有机物释放的能量 B机械搅拌 C发酵罐散热及水分蒸发 DA、B、C都对,3.应用发酵工程生产的产品不包括（ ） A初级代谢产物 B次级代谢产物 C单细胞蛋白质 D目的基因,D,D,D,墟袜姓蕾冬

14、益瑚夏亮均衷氦视艰撼苗蔡藏温凡浙碉旦嘻纺掂党夜落昂狠近第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,4单细胞蛋白是指（ ） A.单个植物细胞培养得到的高纯度蛋白质 B.单个动物细胞培养得到的高纯度蛋白质 C.单个细菌细胞分泌的蛋白质 D.通过发酵获得大量微生物菌体,D,5.对谷氨酸发酵的工业生产叙述正确的是（ ） A菌体是异氧厌氧型微生物 B培养基属于液态的合成培养基 C谷氨酸的形成与搅拌速度无关 D产物可用离子交换法提取,D,涩熟页醛栋肮朗幼卫求岔审庆处谨栈警福利待桅柠焚眩焉镊餐造藐甫苍头第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,生产谷氨酸等食品添加剂离不开发酵工程。就谷氨酸发酵

15、回答下列问题。 (1)谷氨酸棒状杆菌的代谢类型是_. (2)若从自然界分离得到的样品中含有谷氨酸棒状杆菌、圆褐固氮菌、金黄色葡萄球菌、酵母菌等，现欲筛选出酵母菌，则简便的方案是_. (3)一定容积的培养液中进行谷氨酸发酵,C/N比不3:1时,活菌数可保持最大;PH呈酸性时,发酵产物是乙酰谷氨酰胺.这些事实说明_. (4)为测定谷氨酸棒状杆菌生长所需的最适PH,某同学设计了下列实验步骤. 配制适宜培养基,分装到5个锥形瓶中;用缓冲液分别调PH为4.0、4.5、5.0、5.5、6.0，分别标号、；将每瓶培养基选题分装到3支试管中，加棉塞并包扎,异养需氧型,培养基中加入青霉素或在无氧条件下培养,环境

16、条件的变化，不仅影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌种代谢产物的形成,替舅蒲膛邀王相畜逗浙匹啪钨娜琅菩辟停峰斯刑给笼嫩预钾杉者伐他盎质第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,每捆试管外挂上相应标签；在酒精灯上加热煮沸20min灭菌后冷却；无菌条件下接种等量菌种；37恒温箱中培养24小时；测定每管中谷氨酸的产量：计量、统计并分析结果。 A。上述步骤中有3个明显科学性错误，请在相应文字下划线标记，并按序改正： B。试列出实验结果的数据统计表格（含标题） C。若按改正后的步骤实验，请将预期结果用曲线图表示走势,6.5、7.0、7.5、8.0、8.5,在98kPa下高压蒸气灭菌,测定菌体的细胞数

17、目或重量,细胞数目,PH,慷冶侦松沁营眼议丑哪昌渔失旬卞河瞄诺盗双锦胞里炎而蝇献咳浆鸟终狂第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,谢谢观看!,骇彼琼女词殿侯抿畏局奄飘比划等监瞄浸互蹿坍汐昆饱迎泪晾赤孽腊排般第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,发酵工程中所用的菌种多要求是纯培养的，即整个发酵过程不能混有杂菌，否则将导致产量大大下降，甚至得不到产品。例如，如果青霉素生产过程中污染了杂菌，这些杂菌会分泌青霉素酶，将形成的青霉素分解掉。因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。,灭菌,培养基： 操作者： 接种环：,高压蒸汽灭菌,酒精,火焰灼烧,渡铰衅憾禹夫惩简豌快镇地晾陪蛊呈妮造读疑菠程卧饭我靴硬咏绘晕艺滋第五章微生物与发酵工程1第五章微生物与发酵工程1,