发酵工程1-3【荐】.ppt

发酵工程 教师：何泽超， 望江2-126, hezechao@scu.edu.cn 课程类：专业核心课 学时数：48 学分数：3 教 材： 曹军卫, 等编著. 微生物工程. 北京：科学出版社 第1章 微生物工程概论 微生物工程主体是利用微生物生长代谢活动产生的各种生理活性物质来生产商业产品或转化物质等。 微生物工程需要微生物学、生物化学、化学工程学和市场营销学等有关知识。已成为微生物学、生物化学和化学工程学等多学科密切相关的交叉性学科。 第1章 微生物工程概论 微生物工程和发酵工程具有基本相同的含义，微生物工程比发酵工程更为确切。以往是用发酵技术一词来描述微生物技术，随着微生物技术快速发展，微生物技术已走出了发酵罐时期，广泛用于发酵罐以外设备形式。例如环境保护、细菌冶金、细菌勘探和能源开发等领域，特别是基因工程菌的大量产生和使用，因而用“微生物工程”一词更能准确地概括所有微生物的应用领域。 微生物工程由菌种、工艺、设备三个要素所决定。 1.1 微生物工程的发展 1.2 微生物工程的应用1 在食品工业中的应用 食品加工 含醇饮料 发酵乳制品 调味品和发酵食品 甜味剂 食品添加剂 食品检验 2 在医药卫生中的应用 抗生素：抗细菌抗生素 抗真菌抗生素 抗原虫抗生素 抗肿瘤抗生素 起免疫抑制作用的抗生素 半合成抗生素 氨基酸 维生素 甾体激素 疫苗 治疗用酶 酶抑制剂 核苷酸类药物 其它 3 在轻工业中的应用 糖酶：水解酶、异构酶 蛋白酶：碱性蛋白酶、酸性蛋白酶 果胶酶 脂肪酶 甘露聚糖酶 凝乳酶 氨基酰化酶 过氧化氢酶 4 在化工能源产品中的应用 醇类 酮类溶剂 有机酸 多糖 烷烃 清洁能源 其它 5 在农业中的应用 生物农药 生物除草剂 生物增产剂 食用菌和药用真菌 肥料 6 在环境保护中的应用 厌气处理法 好气处理法 7 在其它方面的应用 在细菌冶金中的应用 医学诊断 生物传感器 …… 第2章 菌种的来源 标本采集 标本预处理 菌种的分离 自然界中有目的微生物分离的原则 第4章 优良菌种选育 优良的生产菌种应该具备如下的基本特性： ①具有在较短的发酵周期内产生大量发酵产物的能力。 ②在发酵过程中不产生或少产生副产物。 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抱子能力。 ④能够高效地将原料转化为产物。 ⑤有利用广泛来源原材料的能力，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在发酵过程中产生的泡沫要少。 ⑧具有抗噬菌体感染的能力。 ⑨遗传特性稳定。 3.1自然选育 不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程称为自然选育。一般认为自然突变有两种原因引起，即多因素低剂量的诱变效应和互变异构效应。互变异构效应引起自然突变的几率为10－9～10－8。 突变可能会产生两种截然不同的结果，一种是菌种退化而导致目标产物产量或质量下降；另一种是对生产有益的突变。 为了保证生产水平的稳定和提高，应经常地进行生产菌种自然选育，以淘汰退化的，选出优良的菌种。 3.2诱变选育 3.3 杂交育种 杂交育种的目的是将不同菌株的遗传物质进行交换重组，使不同菌株的优良性状集中在重组体中。 通过杂交可以扩大变异范围，改变产品的产量和质量，甚至创造出新品种。 细菌的杂交育种 放线菌的杂交育种 霉菌的杂交育种 酵母的杂交育种 3.4 原生质体融合技术 原生质体融合技术提供了充分利用遗传重组杂交的方法。 原生质体融合的方法是首先用酶分别酶解两个出发菌株的细胞壁，在高渗环境中释放出原生质，将它们混合，在助融剂或电场作用下，使它们互相凝集，发生细胞融合，实现遗传重组。 主要应用： 1.用于选育高产优质菌株 2.用于产生新的产物 3.4.1 原生质体融合的优越性 ①受接合型或致育型的限制小，两亲株没有供体和受体之分，有利于不同种属微生物的杂交。 ②重组频率高于其他杂交方法。 ③遗传物质的传递更加充分、完善，既有核配又有质配。 ④可以采用温度、药物、紫外线等处理纯化亲株的一方或双方，然后使其融合，筛选再生重组子菌落，提高筛选效率。 ⑤用微生物的原生质体进行诱变，可明显提高诱变频率。 3.4.2 原生质体融合方法 1. 原