发酵工程复习.docx

1. 发酵工程概念：发酵工程 是生物技术的重要组成和基础，是生物技术产业化的重要环节。它将微生物学、生物化学和化学工程的基本原理有机结合起来，广泛而深入地揭示了发酵过程的本质。狭义的发酵概念：微生物培养和代谢过程。广义的概念：生物学( ( 微生物学、生物化学) ) 和工程学( ( 化学工程) ) 结合。发酵工程的应用： 在食品工业中的应用：食品加工、发酵乳制品、调味品 、食品添加剂、检验 在医药卫生中的应用 ：抗生素、 氨基酸、维生素、甾体激素、生物制品、治疗用酶 在轻工业中的应用：各类酶（糖酶、蛋白酶、果胶酶、脂肪酶等、酶抑制剂）在化工能源中的应用：醇及溶剂，有机酸，多糖，清洁能源在农业中的应用：生物农药，生物除草剂、增产剂，食用菌在环境保护中的作用 在细菌冶金中的应用 在高技术研究中的应用 微生物代谢产物类型：包括初级代谢产物、中间代谢产物和次级代谢产物。发酵方法的类别：根据对氧的需要区分：厌氧和有氧发酵 根据培养基物理性状区分：液体和固体发酵 根据从微生物生长特性区分：分批发酵和连续发酵、补料分批发酵 按发酵原料来区分：糖类物质发酵、石油发酵、废水发酵5. 发酵生产的条件：? 某种适宜的微生物? 保证或控制微生物进行代谢的各种条件? 进行微生物发酵的设备? 提取菌体或代谢产物并精制成产品的方法和设备组成典型的发酵过程可以划分成六个基本组成部分：?（1）繁殖种子和发酵生产所用的培养基组份设定；?（2 ）培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌；? （3）培养出有活性、适量的纯种，接种入生产的容器中；?（4 ）微生物在最适合于产物生长的条件下，在发酵罐中生长；?（5）产物萃取和精制；? （6）过程中排出的废弃物的处理。决定微生物工程工业生产水平的三个要素：生产菌种的性能、发酵及提纯工艺条件、生产设备。工业微生物菌种的基本要求： 1. 菌种生长繁殖能力强，能够在较短的发酵周期内产生大量有价值的发酵产物，因为高产菌株的运用可以在不增加投资的情况下大幅度提高生产能力。 2. 菌种的发酵培养基应该价格低廉、来源充足、被转化为产品的效率高。3. 菌种发酵后，非目标代谢产物少，而且产品应相对容易分离。4. 菌种的培养条件易于控制，并具有抗噬菌体感染的能力。 5. 菌种的遗传特性稳定，不易变异和退化，这样才能保证发酵过程长期、稳定地进行，同时有利于实施最佳的工艺控制，保证发酵生产和产品质量的稳定性。 6. 菌种对人、动物、植物和环境不应该造成危害，还应注意潜在的、慢性的、长期的危害，要充分评估，严格防范。一般菌种分离纯化和筛选步骤：标本采集→ 标本材料预处理→ 富集培养 →性能鉴定→ 菌种复筛→ 菌种初筛→ 菌种保藏富集方法 －－定向培养:底物 pH条件、培养时间 、培养温度、C源、N源 .抗生素等一切能提高目的微生物相对生长速度的手段，培养（固体、液体；分批连续）后使目的微生物在种群中占优势。高产菌株的筛选：这一步是采用与生产相近的培养基和培养条件，通过三角瓶的容量进行小型发酵试验，获得适合于工业生产用菌种。还要对菌种进行发酵性能测定，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，使之利于某类或某种微生物生长，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。如可以控制培养时的氧，可将好氧微生物和厌氧微生物分开；通过控制温度，可将嗜热微生物和非嗜热微生物分开；控制pH，可将嗜酸、嗜碱微生物分离等。在分离培养基中也可以加入不同的抗生素或试剂来增加选择性。如在分离放线菌和细菌时，可加入抗真菌抗生素；分离真菌时，可加入抗细菌药物。生长因子产生菌的分离：筛选模型：营养缺陷型试验菌 筛选方法：利用被分离的微生物产物能否促进营养缺陷型试验菌生长。放线菌产生多种抗生素（ 多种抗生素（12 000余种， 余种，60%左右来自放线菌），经济 左右来自放线菌），经济价值大。育种方法 基因突变： 自然选育、诱变育种 基因重组：杂交、原生质体融合、基因工程 基因的直接进化：定点突变、易错PCR、同序法、 DNA Shuffling等 15. 回复突变： 高产菌株在传代的过程中 ， 由于自然突变导致高产性状的丢失，生产性能下降 ， 这种情况我们称为回复突变.自然选育操作步骤：单细胞( 孢子) )悬液的制备 →平板分离→ 挑选单菌落( 注意形态的观察) → 发酵试验用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变进行的筛选 ， 称为诱变育种。诱变育种步骤：出发菌株的选择→处理菌悬液的制备→诱变处理→中间培养→分离和筛选 中间培养：让变异处理后细胞在液体培养基中培养几小时，以让细胞的遗传物质复制，让细胞繁殖几代，以得到纯的变异