(
课件网) 第3节发酵工程及其应用 科学小故事： 1928年的一天，弗莱明在一间简陋的实 验室里研究导致人体发热的葡萄球菌。由于盖子没有盖 好，楼上一位研究青霉菌的学者的青霉菌飘到了培养细 菌用的琼脂上。弗莱明惊讶地发现，青霉菌附近的葡萄 球菌被溶解了。后来他经过多次实验，发现这个现象可 以重复，据此发现了葡萄球菌的克星———青霉素。 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 青霉菌 选育菌种 扩大培养 培养基的配制、灭菌 接种 发酵罐 内发酵 产品的分 离、纯化 一、发酵工程的基本环节 (一)选育菌种 1.目的 2.菌种来源 获得性状优良的菌种。 自然界中筛选、诱变育种或基因工程育种。 3.菌种选育的重要性(意义) 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。 4.实例 ①筛选产酸量高的黑曲霉用来生产柠檬酸； ②使用基因工程改造的啤酒酵母，加速发酵、缩短生产周期。 (二)扩大培养 1.目的 2.进行扩大培养的原因 获得更多的菌种。 工业发酵罐的体积一般较大，因此，需要接入 的菌种总体积大(数目多)。 3.扩大培养的培养基 一般为 液体培养基。 (三)培养基的配制、灭菌 1.配制要求 ①在菌种 确定之后(结合菌种代谢特点)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(即不断优化培养基)。 2.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。 3.灭菌目的 避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量。 *培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。 (四)接种 将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中。 (五)发酵罐内发酵———发酵工程的中心环节 1.地位 发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。 2 . 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 、 和溶氧量等发酵条件。 (五)发酵罐内发酵———发酵工程的中心环节 3.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。 4.不同发酵条件的影响实例———谷氨酸发酵 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。 电动机 排气管 物质的加入口 观察孔 冷却夹层 发酵液 搅拌叶轮 和控制装置 生物传感器装置 冷却水进入口 空气入口 阀门 放料管 发酵罐示意图 (五)发酵罐内发酵 ———发酵工程的中心环节 5 .发酵容器———发酵罐 ①空气入口———控制溶解氧 ②生物传感器装置 一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号 进行检测的仪器。 ③冷却水进入口/冷却水排出口 通过控制冷水流速调节罐温。 ④电动机、搅拌叶轮 电动机带动叶轮转动进行搅拌，使微生物与发酵 液混合均匀，加快氧气溶解以及散热。 电动机 排气管 pH计 冷却水排出口 冷却夹层 发酵液 搅拌叶轮 生物传感器装置 空气入口 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 放料管 发酵罐示意图 (五)发酵罐内发酵 ———发酵工程的中心环节 6.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 ... ...
