1.3 发酵工程及
其应用
一.选择培养基
青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素,早期只能从青霉菌中提取少量青霉素,价格贵如金。
随着发酵技术的发展,如今一瓶规格160万单位的青霉素注射剂价格只要一元左右,那么工业上究竟是如何生产的呢?
一.发酵工程的基本环节
一.发酵工程的基本环节
一.发酵工程的基本环节
(1)菌种的选育: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。
(2)扩大培养:接入的菌种总体积需要的量大,在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养。
(3)配制培养基:在菌种确定之后,要选择原料制备培养基。
(4)灭菌: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)发酵罐内的发酵:这是发酵工程的中心环节。
①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。
②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;并进行反馈控制,使发酵全过程处于最佳状态。
随堂检测
1.下列不是发酵过程中要完成的是( )
A.随时取样检测培养液中的微生物数量及产物浓度
B.不断添加菌种
C.及时添加必需的营养组分
D.严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等条件
解析:选B。发酵罐内微生物在适宜的条件下会迅速繁殖,因此,发酵过程中不需要添加菌种。
随堂检测
2.发酵过程中,不会直接引起pH变化的是( )
A.营养物质的消耗
B.微生物呼出的CO2
C.微生物细胞数目的增加
D.代谢产物的积累
答案:C
随堂检测
3.发酵罐发酵的过程中,使温度升高的热量来源于( )
①冷却水供应不足 ②微生物代谢旺盛 ③培养基不新鲜 ④搅拌
⑤放料口排出产物
A.①②③④⑤ B.②③④
C.①④ D.②④
答案:D
一.发酵工程的基本环节
(7)分离、提纯产物
①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。
②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
二.发酵工程的应用
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、废弃物对环境的污染小且容易处理。
二.发酵工程的应用
2.发酵工程的应用
(1)在食品工业上的应用
①生产传统的发酵产品,如酱油、各种酒类等。
②生产各种各样的食品添加剂,如食品酸度调节剂——柠檬酸,增味剂——谷氨酸钠等。
③生产酶制剂,如淀粉酶、果胶酶等。
思考讨论 P23
1. 与传统的手工发酵相比,在下面啤酒的发酵生产过程中,哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高?
【答案】菌种的选育、对原材料的处理、发酵过程的控制、产品的消毒等,都有助于提高啤酒的产量和品质。
2. 现在市面上流行一种“精酿”啤酒,它的制作工艺一般不添加食品添加剂、不进行过滤和消毒处理等。有人认为饮用“精酿”啤酒比饮用“工业”啤酒更健康,你怎么看待这个问题?“
【答案】 应该辩证地看待这一产品。一方面,这类产品具有多样化的特点,能够满足一些人对独特口感的需求。另一方面,这类产品是手工作坊式生产的,存在啤酒品质不稳定、价格昂贵的问题。
思考讨论 P23
3. 在进行发酵生产时,排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗?为什么?
【答案】不能。因为在进行发酵生产时,微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。为了减少或避免污染物的产生和排放,实现清洁生产,应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理。
二.发酵工程的应用
2.发酵工程的应用
(2)在医药工业上的应用:如生产抗生素、激素、疫苗等。
二.发酵工程的应用
(3)在农牧业上的应用
①生产微生物肥料
②生产微生物农药
③生产微生物饲料
(4)在其他方面的应用
①利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。
②利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂等。
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