发酵工程原理与技术应用.doc

发酵工程原理与技术应用 1、发酵：通过微生物的生长繁殖和代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程。 2、发酵工程：利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程技术体系，它是生物工程和生物技术学科的重要组成部分，又叫微生物工程 3、发酵工程技术的发展史： ①1900年以前——自然发酵阶段 ②1900—1940——纯培养技术的建立（第一个转折点） ③1940—1950——通气搅拌纯培养发酵技术的建立（第二个转折点） ④1950—1960——代谢控制发酵技术的建立（第三个转折点） ⑤1960—1970——开发发酵原料时期（石油发酵时期） ⑥1970年以后——进入基因工程菌发酵时期以及细胞大规模培养技术的全面发展 4、工业发酵的类型： ①按微生物对氧的不同需求：厌氧发酵、需氧发酵、兼性厌氧发酵 ②按培养基的物理性状：固体发酵、液体发酵 ③按发酵工艺流程：分批发酵、补料发酵、连续发酵 5、发酵生产的流程：（重要） ①用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的制备 ②培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌 ③扩大培养有活性的适量纯种，以一定比例将菌种接入发酵罐中 ④控制最适的发酵条件使微生物生长并形成大料的代谢产物 ⑤将产物提取并精制，以得到合格的产品 ⑥回收或处理发酵过程中所产生的三废物质 6、常用的工业微生物： ①细菌：枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等 ②放线菌：链霉菌属、小单胞菌属和诺卡均属 ③酵母菌：啤酒酵母、假丝酵母、类酵母 7、未培养微生物：指迄今所采用的微生物纯培养分离及培养方法还未获得纯培养的 微生物 8、rRNA序列分析：通过比较各类原核生物的16S和真核生物的18S的基因序列，从序列差异计算它们之间的进化距离，从而绘制进化树。 选用16S和18S的原因是：它们为原核和真核所特有，其功能同源且较为古老，既含有保守序列又含有可变序列，分子大小适合操作，它的序列变化与进化距离相适应。 9、菌种选育改良的具体目标： ①提高目标产物的产量 ②提高目标产物的纯度 ③改良菌种性状，改善发酵过程 ④改变生物合成途径，以获得高产的新产品 10、发酵工业菌种改良方法： ①常规育种：诱变和筛选，最常用。关键是用物理、化学或生物的方法修改目的微生物的基因组，产生突变。 ②细胞工程育种：杂交育种和原生质体融合育种 ③代谢工程育种：组成型突变株的选育、抗分解调节突变株的选育、营养缺陷型在代谢调节育种中的应用、抗反馈调节突变株的选育、细胞膜透性突变株的选育 ④基因工程育种：原核表达系统、真核表达系统 ⑤蛋白质工程育种：定点突变技术、定向进化技术 ⑥代谢工程育种：改变代谢途径、扩展代谢途径 ⑦组成生物合成育种：通过合成化合物库进行高效率的筛选 ⑧反向生物工程育种：希望表型的确定——确定表型的决定基因——重组DNA技术将该基因在特定生物中表达。 11、发酵工业菌种保藏的必要性和技术： 必要性：菌种退化：主要指生产菌种或选育过程中筛选出来的较优良菌株，由于进行接种传代或保藏之后，群体中某些生理特征和形态特征逐渐减退或丧失的现象。 技术：斜面低温保藏法、砂土管保藏法、冷冻真空干燥法、液氮超低温保藏法 12、适宜于大规模工业微生物发酵的培养基的共性： （1）单位培养基能够生产最大量的目的产物 （2）能够使目的产物的合成速率最大 （3）能够使副产物合成的量最少 （4）所采用的培养基应该质量稳定、价格低廉、易于长期获得 （5）所采用的培养基尽量不影响工业好气发酵中的通气搅拌性能及发酵产物的后处理 13、培养基中的碳源： 作用：·提供微生物菌体生长繁殖所需要的能源以及合成菌体所需的碳骨架 ? ·提供菌体合成目的产物的原料。 常用的碳源有糖类、油脂、有机酸和低碳醇等 14、培养基中的氮源： 作用：主要用于构成菌体细胞物质（氨基酸、蛋白质、核酸等）和含氮代谢物 常用的氮源：a 无机氮源（速效氮源）：铵盐、硝酸盐和氨水 b 有机氮源：如花生饼粉、黄豆饼粉、玉米浆、蛋白胨 、酵母粉、酒糟 15、生理酸性物质：经微生物代谢后能形成酸性物质的无机氮源（硫酸铵） 生理碱性物质：菌体代谢后能产生碱性物质的无机氮源（硝酸钠） 16、前体：指加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因其加入二有较大提高的一类化合物 17、产物合成促进剂：指那些细胞生长非必需的，但加入后能显著提高发酵产量的一些物质 18、发酵培养基的设计原理： ①首先确定培养基的组成成分，然后再决定各组分之间的最佳配