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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 luV 7,640 25.423 332ng r 0 oa Wn 2,968 e Cmn w Рждав dn nua Mannro РжргоошЪРчро 8.139 U806 нет 18 43.64% L 0064-c8 0 NA 28. ТМо 0m T 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。 排气管 pH 计 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。 观察孔一 —冷却水排出口 搅拌叶轮 一生物传感器装置 冷却水进入口一 空气入口 放料管 发酵罐示意图 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 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 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 (5)接种 (6)发酵罐内发酵 物质的加入口 观察孔一 取样管 - 和控制装置 冷却水进入口- 放料管 发酵罐示意图 —空气入口 阀门 (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 》》 一、发酵工程的基本环节 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 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。 》》 一、发酵工程的基本环节 思考讨论 ———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) ... ...
