发酵工程[上学期]

课件22张PPT。第三节　发酵工程简介像牛顿开辟出经典力学一样，巴斯德开辟了微生物领域，他也是一位科学巨人 巴斯德·路易斯（LouisPasteur），法国微生物学家、化学家，近代微生物学的奠基人 巴斯德·路易斯曲颈瓶实验
巴氏消毒法
酒精发酵,醋酸发酵的机理
减毒疫苗
一、应用发酵工程的生产实例谷氨酸发酵（1）菌种：（2）培养基：发酵罐连续培养
控制条件：温度、PH、溶氧量、搅拌（3）发酵装置（4）提取：谷氨酸棒状杆菌或黄色短杆菌等液体培养基（原料：豆饼或马铃薯等的水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、氧化钾、硫酸镁、生物素等）用Na2CO3中和后，过滤、分离天然培养基思考：在工业生产过程中常采用这种天然成分作为营养物质的液体培养基，这在发酵生产中有什么好处呢？（1）液体培养基能使营养物质在发酵过程中得到充分的利用，还能为菌体提供更大的生存空间。同时，也有利于生产过程中培养条件的控制以及产物的提取。????（2）采用天然物质作营养物质既能满足菌体的营养需求，又能降低生产成本，还能减少对环境的污染。 温度升高: 微生物分解有机物释放的能量，一部分用于合成ATP，另一部分散发到培养基中时，会引起发酵温度升高；机械搅拌也会产生一部分热量引起温度升高。 温度降低:发酵罐壁散热，水分蒸发会带走部分热量，使发酵温度降低。思考：哪些因素会影响发酵过程中的温度？发酵罐的结构谷氨酸发酵生产过程：菌种培养液发酵罐产生氨基酸产品灭菌控制条件加工
提取发酵工程概念 发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。思考：发酵工程与发酵有什么区别？菌种选育培养基配制灭菌扩大培养和接种发酵过程分离提纯发酵工程的主要内容发酵工程的主要内容１、菌种的选育诱变育种２、培养基配制（１）根据不同的菌种，应选择不同的材料配制培养基 （２）培养基的营养要协调，以利于产物的合成 （３）为微生物提供适宜的pH 基因工程、细胞工程生产的是微生物直接合成的产物生产的是一般微生物不能合成的产物发酵工程的主要内容３、灭菌（１）概念：杀死一定环境中所有微生物的细胞、芽孢和孢子（２）方法：高压蒸汽灭菌法（３）原因：为了避免产物不纯，甚至产物被分解思考：发酵工程所用的菌种大多是单一的纯种，整个发酵过程中不能混入杂菌。这是为什么呢？　在发酵过程中如混入其他微生物，将与菌种形成竞争关系，对发酵过程造成不良影响。???
　例如：如果在谷氨酸发酵过程中混入放线菌，则放线菌分泌的抗生素就会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡。如果在青霉素生产过程中污染了杂菌，这些杂菌则会分泌青霉素酶，将合成的青霉素分解掉。 ４、扩大培养发酵工程的主要内容扩大培养目的：缩短生产周期，提高设备利用率接种：要有一定的量
要注意防止杂菌污染发酵工程的主要内容５、发酵过程（中心阶段）－延长稳定期措施（１）发酵过程的检测（２）控制发酵条件（温度、Ph、氧等）（３）采用连续培养法思考：发酵罐中温度、pH为什么会发生变化？发酵工程的主要内容６、分离提纯菌体：过滤、沉淀代谢产物：蒸馏、萃取、离子交换思考：扩大培养和发酵培养有何不同？扩大培养是为了让菌体在短时期内快速增殖，而发酵过程中的培养是为了获得代谢产物。影响发酵过程的因素（1）温度 温度能影响酶的活性，也能影响生物合成的途径。温度还会影响发酵液的物理性质，以及菌种对营养物质的分解吸收等。
（2）pH pH能够影响酶的活性，以及细胞膜的带电荷状况。还会影响培养基中营养物质的分解等
（3）溶解氧 在发酵过程中菌种只能利用溶解氧。因此，必须向发酵液中连续补充大量的氧，并要不断地进行搅拌，以提高氧在发酵液中的溶解度。
（4）泡沫 发酵过程中，通气、搅拌、微生物的代谢过程及培养基中某些成分的分解等，都有可能产生泡沫。过多的持久性泡沫对发酵是不利的。
（5）营养物质的浓度 发酵液中各种营养物质的浓度，特别是碳氮比、无机盐和维生素的浓度，会直接影响菌体的生长和代谢产物的积累。１、发酵工程的优点：
　　
　　（１）生产条件温和
　　（２）原料来源丰富且价格低廉
　　（３）产物专一
　　（４）废弃物对环境的污染小和容易处理发酵工程的应用发酵工程的应用（一）医药工业：
?1．发酵工程能生产人们所需的药品。例如：通过青霉发酵能生产青霉素。
2．通过发酵工程能生产基因药品。例如：将合成的人的胰岛素基因转移到大肠杆菌细胞内构建成“工程菌”，再通过培养“工程菌”即可获得人的胰岛素。（二）食品工业：
　　　１、传统发酵产品
２、生产各种食品添加剂
３、解决粮食短缺问题 （如单细胞蛋白的生产）
通过发酵可获得大量的微生物菌体——单细胞蛋白。
20世纪80年代中期全世界的单细胞蛋白年产量已达2.0x107t，广泛用于食品加工和饲料中。
单细胞蛋白食品优点:高蛋白,低脂肪
常见的几类食品添加剂阿根廷的国花智利国花----百合花