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课件网) 第1章 发酵工程新课导入 青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。早期科学家只能从青霉菌中提取少量青霉素，它的价格贵如金。随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等，青霉素步入了产业化生产的道路。如今，1瓶规格160万单位的青霉素注射剂的价格只要1元左右。那么，在工业上，青霉素究竟是怎样生产的呢？ 青霉素 ◆发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品，它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。 选育高产菌种 扩大培养 配制培养基 灭菌 接种 发酵 (发酵罐内) 分离、提纯产物 获得产品 ◆发酵工程的基本环节： 新课讲解 一、发酵工程的基本环节 发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方面。 1.选育菌种： 获得优良菌种的途径： ①从自然界分离(筛选)菌种； ②人工培育菌种：采用人工诱变、基因工程等手段。 2.扩大培养： 扩大培养：是将培养到对数期的菌体分开，分别进行培养，以促进菌体数量快速增加，在短时间里得到大量的菌体。多次这样处理后，菌体数量就会是很多了。 3.培养基配制： 在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。 新课讲解 4.灭菌： 发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。例如，在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解掉。因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。 5.接种： 将扩大培养的菌种投放到发酵罐中。 这是发酵工程的中心环节。在发酵过程中，要①随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。还要②及时添加必需的营养组分，要③严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。 环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。例如，谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。 6.发酵罐内发酵： 新课讲解 如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。 7.分离、提纯产物： ▼提醒：根据发酵产品的不同采用适当的分离提纯方法： ⑴菌体(微生物细胞)：采用过滤、沉淀等方法。 ⑵代谢产物：蒸馏、萃取、离子交换等方法进行提取。 8.获得产品 ▼思考：扩大培养与发酵过程中的培养是否相同？ 提示：主要在于目的不同： 扩大培养是为了让菌种在短时间内快速增殖，以增加接种时菌种数量，缩短调整期，从而缩短生产周期。而发酵过程中的培养是为了获得代谢产物。 目的不同，则培养的条件就可能不同。 思考讨论 发酵工程基本环节分析 1.微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素 提示：需要考虑的因素包括：在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；生产所需代谢物的产量高；发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等。 提示：要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其最适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必要的营养组分。 提示：传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分， 而是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。 在发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换等方法；在进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身，都需要进行质量 ... ...
