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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 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，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160万单位青霉素注射剂的价格只要1元左右。 在工业上，青霉素是怎样生产的？ 从社会中来 随着人们对发酵原理的认识，微生物纯培养技术的建立，以及密闭式发酵罐的设计成功，人们能够在严格控制的环境条件下，大规模生产发酵产品，发酵工程逐步形成。 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。 一、发酵工程的基本环节 （1）选育菌种 性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。生产柠檬酸就需要筛选产酸量高的黑曲霉。在啤酒生产中，使用基因工程改造的啤酒酵母，可以加速发酵过程，缩短生产周期。 （2）扩大培养 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。 一、发酵工程的基本环节 （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。 （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。 一、发酵工程的基本环节 （5）接种 （6）发酵罐内发酵 现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、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。 这是发酵工程的中心环节。在发酵过程中，要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。还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、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。 一、发酵工程的基本环节 （7）分离、提纯产物 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。 （8）获得产品 一、发酵工程的基本环节 ———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？ 一、发酵工程的基本环节 思考讨论 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。 ———发酵工程基本环节分析 2、怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ （1）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 （2）及时添加必要的营养组分。 （3）对培养基和发酵设备进行严格的灭菌。 一、发酵工程的基本环节 思考讨论 ———发酵工程基本环节分析 一、发酵工程的基本环节 思考讨论 3、在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？ 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，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 ... ...
