将培养液投放到发酵罐中,通入 98kPa的蒸汽进行灭菌
用高压蒸汽灭菌法;
通过高温使蛋白质凝固变性杀死细 菌，芽孢和孢子;
防止种间斗争;
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4. 扩大培养和接种
接种就是将优良菌种在无菌操作状态下 转入培养罐的过程
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。
接种要应选择处于对数期的谷氨酸棒 状杆菌，在灭菌的培养基冷却后进行
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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
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5. 培养
发酵过程中应该注意控制好哪些条件？
温度 30-37谷℃氨酸棒状杆菌是
PH 7-8
好氧菌
氧气
培养过程中不断进行搅拌的目的是什么?
容
总
微生物菌体
代谢产物
结
产品
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三、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、抗血友病因子等。
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不足
6. 分离、提纯
代谢产物
采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进 行提取。
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
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从自然界分离的菌种
7.
发 酵 诱变育种 基因工程 细胞工程
工
原料
程 的
生产用菌种
主 要
接种 扩大培养
发酵罐发 酵条件控制
灭菌
培养 基的
内
配制
发酵工程简介
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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
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一、谷氨酸发酵的生产实例
谷氨酸是鲜味剂味精的主要成分；
以前用植物(如大豆)蛋白质水解法生产。
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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。
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5. 发酵过程中为什么还要控制发酵条件呢
影响谷氨酸代谢途径的因素
因素
代谢途径
适量
pH 谷氨酰氨或乙酰谷氨酰氨 谷氨酸
不足
适量
过量
NH＋4 α-酮戊二酸
谷氨酸
缺乏
谷氨酰氨
适量
氧
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适量
乳酸或琥珀酸 谷氨酸
（二）在食品工业上的应用 主要包括以下三方面:
第一, 生产传统的发酵产品, 如啤酒、 果酒、食醋等，使产品的产量和质量得 到明显的提高。
第二, 生产各种食品的添加剂。 第三, 帮助解决粮食问题。
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例题分析
[例1]温度对发酵过程的影响，不正确
的是 B
A. 温度过高, 发酵周期缩短, 产量降低 B. 温度不影响生物合成的途径 C. 温度能影响菌种对营养物质的吸收 D. 菌体生长和产物合成所需的最适温 度不一定相同
1957年，日本率先用微生物发酵法生 产成功。
常用的谷氨酸产生菌有： 谷氨酸棒状杆菌；黄色短杆菌等。
No ImageLeabharlann 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？
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1. 选择菌种
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4. 扩大培养和接种
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。
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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。
谷氨酸 棒状杆菌
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产
发 酵
控制
罐 条件
生 氨
加工
基 提取
产 品
酸
温度30～37℃、 pH=7～8 、 无菌空气
发酵工程
发酵工程（生物工程的一种）：
微生物培养与现代工程技术手段结合， 得到微生物产品的过程 根据人的意愿，有一定规模
代谢产物 初级代谢产物
发酵
工程
次级代谢产物
产品
菌体 ——单细胞蛋白
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[例2](2004陕西)关于谷氨酸棒状杆
菌的说法不正确的是 D
A. 原核生物 B. 异养型 C. 需氧型 D. 次级代谢产物主要是味精
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[例3]发酵工程中能缩短生产周期
的方法有 ACD
A. 连续培养法 B. 用稳定期获得的菌种 C. 用对数期获得的菌种接种 D. 增大接种量
增加溶氧量,使培养液和菌种充分 接触，提高原料的利用率。
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6. 分离提纯 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
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在发酵罐中是怎样进行谷氨酸发酵生产的
天然液体 培养基
蒸气灭菌
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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。
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2. 培养基的配制
a. 目的明确.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.
只有选择细胞膜通透较强谷氨酸棒 状杆菌做菌种才有可能获得大量的谷氨 酸。
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2. 谷氨酸发酵的培养基：
成分
成分的分类
豆饼水解液
碳源、氮源
玉米浆
碳源
尿素
氮源
磷酸二氢钾、氧化钾、硫酸镁 无机盐
生物素(化学本质: 维生素)
生长因子
酸碱度
pH=7～8
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3. 灭菌
配制好培养液后，是否可以立即 加入菌种？
1. 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？
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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， 再用人工诱变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。
b.提供适宜的pH。
c. 营养要协调。
d. 应尽量降低生产成本，以得到更高 的经济效益。
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3. 灭菌
用高温、高压的方式，杀死所有杂 菌的胞体、芽孢和孢子。
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。
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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