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课件网) 第1章发酵工程 第3节发酵工程及其应用 从社会中来 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，一瓶规格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 扩大 培养 接种 灭菌 选育高 产菌种 配制培 养基 分离、提 纯产物 发酵罐 内发酵 获得 产品 青霉素 2022/1/12 一 、发酵工程的基本环节 1.选育菌种 (1)目的：获得 性状优良的菌种 (2) 菌种来源：从自然界中筛选、诱变育种或 基因工程育种。 ( 3 ) 实 例 ：筛选产酸量高的黑曲霉用来生产柠檬酸； 使用基因工程改造的啤酒酵母，加速发酵、缩短生产周期； ② 某镇特产一种美酒，以下是对该镇环境的描述：四面环山，地势低 洼，气候炎热，具有独特的微生物种群，因为与外界的空气对流循环较 缓慢，所以微生物种群较稳定。这对你理解发酵工程中菌种选育的重要 性有什么启示 优良的菌种不仅具有健壮，不易退化，其发酵产品的产量高、质 量稳定等优点，它往往还会赋予发酵产品独特的风味，因此菌种选育 环节在很大程度上决定了生物发酵产物的成败 2.扩大培养 (1)目的：获得更多的菌种 (2)原因：工业发酵罐的体积一般为几十到几百立方米，接入的 菌种总体积需要几立方米到几十立方米。所 以，在发 酵之前还需要对菌种进行扩大培养。 3.配制培养基： ①在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。 ②在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。 4.灭菌： (1)灭菌原因：发酵工程种所用的菌种大多是单一菌种，一旦有 杂菌污染，可能导致产量大大降低。 (2) 培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌； 5.接种：将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中 6.发酵罐内发酵—发酵工程的中心环节 (1)要求： ①发酵过程中，要随时检测培养液中微生物数量、产物浓度等， 以了解发酵进程； ②要及时添加必需的营养物质， 要严格控制 温度、pH 和 溶氧量等发酵条件； (2)严格控制发酵条件的原因： ①环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且影响微生物代谢 物的形成； ②严格控制发酵条件，有利于使发酵全过程处于最佳状态 ①在中 性 和弱 碱 性条 件下会积累谷 氨酸； ②在_酸性条件下则容易生成谷氨酰 胺和N-乙酰谷胺酰胺； (4)现代发酵工程使用的发酵罐的优点 均有 计算机控制系统，能对发酵过 程中的温度、pH、溶氧量、罐压、通气 量、搅拌、泡沫和营养等进行监 测和 控 制，还可以进行反馈 控 制，使发酵 全过程处于 最佳状态 培养物或营养 物质的加入口 观察孔 取样管 温度传感器 和控制装置 冷却水 进入口 阀门 (3)不同发酵条件的影响实例———谷氨酸发酵 冷却水排出口 冷却夹层 发酵液 搅拌叶轮 - 生物传感器装置 O一空气入口 放料管 电动机 排气管 pH计 7.分离、提纯产物 方法：①发酵产品是微生物细胞本身时，可在发酵结束之后，采用 过 滤、沉淀 等方法将菌体分 离 和于 燥； ②发酵产品是代谢物时 ，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； 8.获得产品：单细胞蛋白 思考·讨论 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 ①在低成本的培养基上能迅速生长繁殖； ②生产所需代谢物的产量高； ③发酵条件易控制； ④菌种不易变异，退化等。 2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要 ①反复试验确定培养基的配方；②对培养基和发酵设备进行 严格的灭菌；③随时检测培养液中微生物的数量、产物浓度 等；④及时添加必需的营养组分；⑤严格控制温度、pH 和溶 氧量等发酵条件， ... ...
