第五章 微生物与发酵工程(1).ppt

* * * * 第五章 微生物与发酵工程 以谷氨酸的发酵生产为例 酶工程简介不作要求 1、微生物的生长 2、发酵工程简介 §2.3 微生物的生长 常以微生物群体为单位来研究微生物的生长 一、微生物群体生长的规律 1.微生物群体生长的测定： 测定方法：测细菌细胞数目、测重量 1.调整期2.对数期3.稳定期4.衰亡期 人工培养、定期取样、测定群体生长情况 2．规律： 调整期：细菌一般不分裂，代谢活跃，大量合成细 胞分裂所需的酶类、ATP及其他细胞成分。 对数期：快速分裂（2n），代谢旺盛，形态及生理 特性比较稳定，常作为生产菌种和科研的 材料。 稳定期：繁殖速率与死亡速率相等（营养消耗、有 害代谢产物积累、PH变化）活菌数目最 多，代谢产物尤其是次级代谢产物积累， 某些细菌开始形成芽孢。 衰亡期：死亡速率大于繁殖速率，细胞会出现多种 形态，有些细菌开始解体，释放出代谢产 物等。 认识和掌握生长曲线，具有重要的实践意义。 连续培养，缩短培养周期，提高产量。 获取菌种和科研材料。 采用适宜的菌种和培养条件，缩短调整期。 生产应用 及控制 微生物的生长受温度、pH、氧的影响 畸形，自溶，释放代谢产物 代谢产物积累，生产次级代谢产物。 代谢旺盛、个体形态、生理特征稳定。 大量合成酶、ATP及其他细胞成分。 代谢特点 a．计数器计数 b．称干重或湿重 繁殖＜死亡，活菌数，急剧降。 繁殖≈死亡，活菌数最多，接近K值。 快速繁殖时期，繁殖＞死亡，对数式增长。 一般不立即繁殖，处于对新环境的适应时期。 生长量及测定 群体生长测量 ④衰亡期 ③ 稳定期 ② 对数期 调整期 ① 如何缩短调整期? 1、增加接种量 2、用与培养菌种相同的培养基 3、利用对数期的菌种 连续培养法：进入稳定期后，补充营养物质， 不使进入衰亡期，从而提高代谢 产物的产量 能力培养：改编细菌生长曲线图 细菌的生长曲线是以时间为横坐标，以细 菌数目的对数为纵坐标作的图。请你将其 改绘成种群增长速率（v）-培养时间（t） 曲线，其中横坐标表示v，纵坐标表示t。 A B C D 例.下图是某种细菌的生长曲线。请据图 回答： (1)图中生长曲线形成的条件为： 某种细菌接种到恒定容积的培养基中。 (2)BC段表示的是 期，该时期与种群增长的 曲线相似，其形成的条件是 (3)AD段与种群增长的 曲线相似， 其形成的条件是 对数 J形增长 营养物质充足、环境条件理想。 S形增长 营养物质、环境条件有限。 (4)从生存斗争角度考虑，种内斗争最激烈 的是 期，对应曲线的 段，形成 这一态势的主要生态因素 (5)生产上要想扩大培养需选用 段的 菌体，如要获得较多的产物则应延长 段 的时间，延长的方法是进行 培养，采 取的主要措施是 稳定 CD 生存空间有限、 pH发生变化、温度升高、溶氧减少等 BC CD 连续 以一定速度添加新培养基、放出旧培养基、 加人pH缓冲物质、搅拌散热、增加溶氧等。 (6)衰亡期对应图中 段，该期的特点主 要是 DE 死亡率超过繁殖率、出现畸变、细胞解体等。 二、影响微生物生长的环境因素 1.温度： 绝大多数微生物的最适生长温度为：25~37℃ 高温下降的原因是：蛋白质和核酸发生了不可逆转的破坏 2. PH： 最适PH值： 植物：5.0~6.0 动物：7.2~7.4 下降的原因是：影响酶的活性、细胞膜的稳定性，从而影响 微生物对营养物质的吸收 。 细菌： 6.5~7.5 真菌 ：5.0~6.0 放线菌：pH7.5~8.5 3.氧： （多数细菌和大多数真菌） 好氧型微生物 （如：某些链球菌、甲烷杆菌） 厌氧型微生物 （如：酵母菌） 兼氧型微生物 ．作为生产用菌种和科研的材料，常选哪个时期的 细菌（ ） ．微生物产生次级代谢产物抗毒素、抗生素、色素 等的最佳时期是（ ） ．细菌芽孢形成的时期通常在（ ） ．细菌群体在生长过程出现形态变化甚至畸形是在 （ ） A.对数期 B.稳定期 C.衰亡期 D.调整期 ．在微生物群体生长