3,灭菌
灭菌的原因:
在发酵过程中如混入其他杂菌,将与菌种 在发酵过程中如混入其他杂菌, 形成竞争或寄生关系, 形成竞争或寄生关系,对发酵过程造成不 良影响 .
举例:
如果在谷氨酸发酵过程中混人放线菌, 如果在谷氨酸发酵过程中混人放线菌,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. 棒状杆菌死亡. 如果在青霉素生产过程中污染了杂菌, 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, 些杂菌则会分泌青霉素酶,将合成的青霉 素分解掉. 素分解掉.
5,发酵过程
发酵过程中要随时进行检测并对发 酵条件进行控制: 酵条件进行控制: 1. 检测什么? 检测什么? 在发酵过程中随时取样检测培养液中 产物浓度 细菌数目 __________,_________, __________,_________,以了解 培养基成分 发酵进程 _________,及时添加必需的___________ _________,及时添加必需的___________ 稳定期 来充分延长菌体生长的________的时间, ________的时间 来充分延长菌体生长的________的时间, 以得到更多的发酵产物 .
三,发酵工程生产实例
为什么要用液体培养基? 为什么要用液体培养基?
①能使营养物质得到充分的利用; 能使营养物质得到充分的利用; ②有利于生产条件的控制和产物的提取. 有利于生产条件的控制和产物的提取.
微生物发酵技术
密闭式发酵罐
复习
什么叫发酵? 什么叫发酵? 发酵的种类
什么叫发酵工程? 什么叫发酵工程?
一,发酵工程概念
现代工程技术 采用______________手段,利 采用______________手段,利 用微生物的_____________,为 用微生物的_____________,为 某些特定功能 人类生产有用的产品,或直接 微生物 把_______应用于工业生产过程 _______应用于工业生产过程 中的一种新技术.
3,灭菌
那如何防止杂菌的污染呢? 那如何防止杂菌的污染呢? 培养基 要在发酵前对_______ _________ _______和_________进行 要在发酵前对_______和发酵设施 进行
严格的灭菌处理. 严格的灭菌处理.
什么是灭菌呢? 什么是灭菌呢?
灭菌是指杀死一定环境中所有微生物的 细胞, 细胞,芽孢和孢子 ______________________. ______________________.
从自然界分离的菌种 诱变育种 基因工程 生产用菌种 原 料 扩大培养 接种 细胞工程
发酵罐 发酵条件控制
分离 提纯
灭菌
培养基配置
微生物菌体
代谢产物
产 品
三,发酵工程生产实例
谷氨 酸是 味精 的主 要成 分
三,发酵工程生产实例
谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径
葡萄糖
中间产物
NH4+
a-酮戊二酸
谷氨酸 脱氢酶
6,分离提纯
发酵产物不同,分离提纯的方法会有所不 同,产物分离,提纯的一般方法是:
代谢产物: 蒸馏,萃取,离子交换等方法 代谢产物: 蒸馏,萃取, 菌体本身: 过滤,沉淀 菌体本身: 过滤,
分离提纯后的产品, 分离提纯后的产品,还要经过质量检查合 格后,才能成为正式产品. 格后,才能成为正式产品.
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 可用基因工程,细胞工程的方法对菌种的遗 基因工程 传特性进行定向改造, 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. 程菌,从而达到生产相应产品的目的.
1,菌种的选育
选育菌种的方法
诱变育种 基因工程 细胞工程
4,扩大培养和接种
扩大培养:
扩大培养是将培养到对数期的菌体分开, 扩大培养是将培养到对数期的菌体分开, 为什么要 扩大培养? 扩大培养? 分头进行培养,以促使菌体数量快速增加, 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
接种:
有了用于生产的充足的菌体,在接种时要注 有了用于生产的充足的菌体, 意什么事项呢? 意什么事项呢? 接种过程中要注意防止杂菌污染
抑 制
谷氨酸
三,发酵工程生产实例
1. 菌种的选择 谷氨酸发酵最重要的无疑就是选择菌 种了,应该选育什么样的谷氨酸棒状 杆菌作为菌种呢? 杆菌作为菌种呢?
只有选择细胞膜通透性较强,在细胞内不 积累谷氨酸的谷氨酸棒状杆菌做菌种才有 可能获得大量的谷氨酸.
常用:谷氨酸棒状杆菌, 常用:谷氨酸棒状杆菌,黄色短杆菌
过酸时:加NaOH,Na2CO3等碱液中和 过酸时: NaOH, 治标 过碱时:加H2SO4,HCl等酸液中和 过碱时: HCl等酸液中和 pH 调节 过酸时 治本
提高通气量 加适当碳源:加糖,乳酸,醋酸, 加适当碳源:加糖,乳酸,醋酸, 柠檬酸或油脂 加适当氮源:加尿素, NaNO3, 加适当氮源:加尿素, NH4OH 或蛋白质等
用物理或化学的方法 使菌种产生突变, 使菌种产生突变,筛 选出符合生产要求的 优良菌种
对菌种的遗传特性进 行定向改造, 行定向改造,构建工 程细胞或工程菌
生产的是微生物能 直接合成的产物
生产的是一般微生物不 能合成的产品
2,培养基的配置
培养基配置的原则: 培养基配置的原则: 1. 目的要明确. 目的要明确. 2. 营养要协调. 营养要协调.
微生物发酵技术
1857年法国化学家, 1857年法国化学家,微生物家巴斯德提 年法国化学家 出了著名的发酵理论: 出了著名的发酵理论:"一切发酵过程都 是微生物作用的结果. 是微生物作用的结果." 巴斯德认为,酿酒是发酵, 巴斯德认为,酿酒是发酵,是微生物在起 作用;酒变质也是发酵, 作用;酒变质也是发酵,是另一类微生物 在作祟. 在作祟. 19世纪后期 世纪后期, 19世纪后期,德国细菌学家科赫发明了固 体培养基, 体培养基,建立了纯种微生物的培养和分 离技术. 离技术.
5,发酵过程
发酵罐示意图
电动机 pH检测及 pH检测及 控制装置 加料口 排气口 搅拌器 冷却水出口 培养液 冷却水进口 放料口 无菌空气
5,发酵过程
1,影响温度的因素有:
代谢产热:生物氧化过程 搅拌产热:摩擦产生 蒸发散热:通气使发酵液水分蒸发,由蒸 发带走的热 辐射散热:罐内外存在温度差
5,发酵过程
三,发酵工程生产实例
2. 培养基的配制
生长因 子 生物素 酸 碱 度 pH 7 -8
培养基的配制原则是什么? 培养基的配制原则是什么? 成 分
水 无机盐 氮源 碳源
豆饼水解 磷酸二氢钾 豆饼水 解液, 液,玉米 氧化钾 尿素 解液, 玉米浆 浆中的水 硫酸镁
从组成成分和物理性质上看属于哪种培养基? 从组成成分和物理性质上看属于哪种培养基 扩大培养时和发酵过程中如何控制碳源氮源的比例? 扩大培养时和发酵过程中如何控制碳源氮源的比例?
配制的培养基应满足微生物在碳源,氮源 配制的培养基应满足微生物在碳源, 长因子, 无机盐等方面的营养要求. 长因子,水,无机盐等方面的营养要求.
3. 提供适宜的PH. 提供适宜的PH PH. 培养基的配方要经过_________才能确定 培养基的配方要经过 反复试验 才能确定
3,灭菌
发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要. 发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要. 除了必须对设备进行严格消毒处理和空气过 滤外,反应必须在无菌条件下进行. 无菌条件下进行 滤外,反应必须在无菌条件下进行. 如果污染了杂菌,生产上就要遭到巨大 如果污染了杂菌, 的经济损失,要是感染了噬菌体, 的经济损失,要是感染了噬菌体,对发酵就 会造成更大的危害.因而保持无菌条件 无菌条件是发 会造成更大的危害.因而保持无菌条件是发 酵成败的关键. 酵成败的关键. 无菌条件也是动植物细胞工程的前提
第五章 微生物与发酵工程
第三节 发酵工程简介
微生物学的奠基人——巴斯德 微生物学的奠基人——巴斯德 我国的传统发酵产品酱油, 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 我国的酿酒已经有4000多 年的历史 我国的酱油距今已有3000 我国的酱油距今已有3000 年的历史 1857年巴斯德证明发酵是 1857年巴斯德证明发酵是 由于微生物的作用
二,发酵工程的内容
发酵工程包括以下的基本步骤: 发酵工程包括以下的基本步骤:
1,菌种的Leabharlann 育2,培养基的配置 3,灭菌 4,扩大培养和接种 5,发酵过程 6,分离提纯
1,菌种的选育
怎样才能得到优良的菌种呢? 怎样才能得到优良的菌种呢? 如果生产的是微生物能直接合成的产物
可以从自然界中先分离出相应的菌种, 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 人工诱变) 突变( 物理或化学的方法使菌种产生突变(人工诱变), 从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种. 从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种.
过碱时
降低通气量
发酵过程
发酵过程-------发酵的中心阶段 发酵的中心阶段 发酵过程 随时取样检测_________________________, 随时取样检测 培养液中细菌数目,产物浓度 , 以了解________. 以了解 发酵进程 . 及时添加______________,以满足 菌种的营养需要 , 及时添加 必需的培养基组分 以满足___________ 环境条件的变化,不仅会影响菌种的________, 环境条件的变化,不仅会影响菌种的 生长繁殖 而且会影响菌种_________的形成 的形成. 而且会影响菌种 代谢产物 的形成.因此要严格控 温度,PH,容氧,通气量 等发酵条件 等发酵条件, 制________________________等发酵条件,才能 保证发酵的正常进行. 保证发酵的正常进行. PH呈酸性 时 例:谷氨酸发酵过程,当__________时,谷氨酸 谷氨酸发酵过程, 溶氧不足 棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰氨; 棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰氨;当__________ 生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸; 时,生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸;