发酵工程要点复习资料.doc

发酵 微生物培养和代谢过程 发酵工程 利用微生物特性和发酵理论，通过现代化的工程技术手段，进行工业化规模生产，使受培养的微生物细胞积累所需产品的一门技术学科。 特点 以生命科学为基础 结合先进的工程技术手段和其他自然科学原理按照预先的设计改造生物体 利用微生物动物或植物体对原料进行加工 生产出人类所需产品或达到某种目的的技术 传统发酵概念 最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。 生物化学上发酵 指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式。或者更严格地说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。 工业上所称的发酵 泛指利用微生物细胞制造某些产品或净化环境的过程，它包括厌氧培养的生产过程，如酒精、丙酮、丁醇、乳酸等，以及通气（有氧）培养的生产过程 微生物产物 是以获得具有多种用途的微生物菌体细胞为目的的产品的发酵工业 微生物的生物转化 是利用生物细胞对一些化合物某一特定部位（基团）的作用，使它转变成结构相类似但具有更在经济价值的化合物。 发酵工业 是指利用生物的生命活动产生的酶，无机或有机原料进行酶加工，获得产品的工业。 生产菌种的来源 根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买 从大自然中分离筛选新的微生物菌种。 一般菌种分离纯化和筛选的步骤 标本采集-标本材料的预处理-富集培养-菌种初筛-菌种复筛-性能鉴定-菌种保藏 采样的注意事项 1）保持相对无菌； 2）样本的代表性； 3）采好的样必须完整地标上样本的种类及采集日期、地点以及采集地点的地理、生态参数等； 4）应充分考虑采样的季节性和时间因素，因为真正的原地菌群的出现可能是短暂的； 5）采好的样应及时处理，暂不能处理的也应贮存于4℃下，但贮存时间不宜过长。 样品菌液稀释计数 直接计数法 比浊测定 光密度法 间接测量法(DNA RNA 粘度 产物 消耗等) 稀释分离法 平板涂布分离法 组织分离法 施加选择性压力分离法 主要是利用不同种类的微生物其生长繁殖对环境和营养的要求不同，如温度、pH、渗透压、氧气、碳源、氮源等，人为控制这些条件，使之利于某些或某种微生物生长，而不利于其他种类微生物的生存，以达到使目的菌种占优势，而得以快速分离纯化的目的。 子实体 是指在气生菌丝中可产无性或有性孢子，有一定形态和构造的任何菌丝体组织 菌株鉴定 形态学(光镜 暗视野 扫描电镜 透射电镜 荧光) 生理生化实验(糖酵解试验 淀粉水解试验) 遗传学鉴定(PCR测序) 微生物菌种选育 目的(防止菌种退化 解决生产实际问题 提高生产能力 提高产品质量 开发新产品) 优良菌株要求 1）有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强。 2）在发酵过程中不产生或少产生与目标产品性质相近的副产品及其它产物。 3）生长繁殖能力强，有较强的生长速率，产生孢子的菌种应该具有较强的产孢子能力。 4）产品成本低。能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物 5）有利用广泛来源原料的能力，并对发酵原料成分的波动敏感性较小。 6）对需要添加的前体物质有耐受能力，并且不能将这些前体物质作为一般碳源利用。 7）不易感染它种微生物或噬菌体。 8）生产特性要符合工艺要求。如发酵过程中产生的泡沫要少，这对提高装料系数、提高单罐产量、降低成本有重要意义。 9）遗传性能相对稳定。 10）生产菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）。 方法 基因突变： 自然选育(spontaneous mutation) 是指不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育(strain breeding)的过程。 生产菌种斜面-制备单孢子悬浮液-分离出单菌落（鉴定 移种）-斜面种子（初筛）-高产菌株-沙土管菌株-斜面种子-摇瓶复筛-高产纯化株-生产试验或进一步选育保藏 简单易行 效率低进展慢 诱变育种(Mutagenesis breeding) 是利用各种被称为诱变剂的物理因素和化学试剂处理微生物细胞，提高基因突变频率，再经过适当的筛选方法获得所需要的高产优质菌种的育种方法。 确定出发菌株 ↓ 菌种的纯化选优 ↓←出发菌株的性能鉴定 同步培养 ↓ 制备单细胞（或单孢子）悬液 ↓←活菌浓度测定 诱变剂的选择与确定诱变剂量的预试验 ↓ 诱变处理（中间培养） ↓ 平板分离 ↓计形态变异的菌落数，计算突变率 挑取疑似突变菌落纯培养 ↓ 突变体的初步筛选 ↓←用简单快捷的方法 重复筛选 ↓←摇瓶发酵试验 选出突变体（根据情况进行生产试验或 重复诱变处理） 速度快、收效大 出发菌株（original strain）指用于诱变育种的起始菌株。 要求 1）出发菌株要有一定的目标产物生产能力； 2）营养要求低，产孢子多且早； 3）生