發(fā)酵工程 ppt課件.ppt

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1、4發(fā)酵工程掌握發(fā)酵工程的基本類型和基本原理。了解典型發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝。認(rèn)識發(fā)酵的基本過程及常用的發(fā)酵設(shè)備?！緦W(xué)習(xí)目的】發(fā)酵（Fermentation）最初來自拉丁語“發(fā)泡”（fervere），是指酵母作用于果汁或者發(fā)芽谷物產(chǎn)生CO2的現(xiàn)象。巴斯德：酵母在無氧環(huán)境下的呼吸過程。生物化學(xué)：微生物在無氧時的代謝過程。利用微生物在有氧或無氧條件下的生命活動來制備微生物菌體或其代謝產(chǎn)物的過程。路易斯·巴斯德（LouisPasteur)近代微生物奠基人巴氏消毒法每一種發(fā)酵作用都是由于一種微菌的發(fā)展。每一種傳染病都是一種微菌在生物體內(nèi)的發(fā)

2、展。傳染病的微菌，在特殊的培養(yǎng)之下可以減輕毒力，病菌可以被改造成防病的疫苗。上海巴斯德研究所2004年10月11日，中科院上海巴斯德研究所舉行揭牌儀式，法國總統(tǒng)希拉克、中科院副院長陳竺、上海市副市長唐登杰共同為研究所揭牌。上海巴斯德所研究的戰(zhàn)略方向主要集中在基礎(chǔ)研究和轉(zhuǎn)化型研究：-病毒的分子生物學(xué)，急性或慢性感染的機(jī)制；-免疫應(yīng)答機(jī)制和病毒感染調(diào)節(jié)；-新型疫苗研發(fā)。4.1主要發(fā)酵類型微生物菌體發(fā)酵以獲得具有某種用途的菌體為目的。例如：①酵母的生產(chǎn)。②生物防治。鱗翅目、雙翅目害蟲蘇云金桿菌、蠟樣芽胞桿菌、側(cè)孢芽孢桿菌松毛蟲——白

3、僵菌、綠僵菌問題草莓據(jù)中國之聲《新聞縱橫》報道，日前一則關(guān)于草莓的報道讓不少消費(fèi)者感到擔(dān)心——報道說，記者隨機(jī)在北京新發(fā)地農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場、美廉美超市、昌平采摘園以及路邊的草莓?dāng)傎徺I了8份草莓樣品，送到北京農(nóng)學(xué)院檢測，結(jié)果都檢出了乙草胺成分，它被列為b－2類致癌物。但對于這個結(jié)果，很多業(yè)內(nèi)人士都覺得不可思議，理論上，乙草胺不應(yīng)該出現(xiàn)在草莓里。草莓栽培微生物酶發(fā)酵酶普遍存在于動植物中，在人類生活中發(fā)揮著非常重要的作用。微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵①氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸——初級代謝產(chǎn)物②抗生素、生長因子等——次級代謝產(chǎn)物微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵利用微生

4、物把一種化合物轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)相關(guān)的更有經(jīng)濟(jì)價值的產(chǎn)物。葡萄糖→Grapevine生物工程發(fā)酵DNA重組的“工程菌”理論上可以生產(chǎn)出多種代謝產(chǎn)物。4.1.2發(fā)酵技術(shù)的特點(diǎn)發(fā)酵過程以生命體的自動調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行，數(shù)十個反應(yīng)可以在發(fā)酵設(shè)備中一次完成。反應(yīng)通常在常溫常壓下進(jìn)行，條件溫和，能耗少。發(fā)酵原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物為主，可以是農(nóng)副產(chǎn)品、工業(yè)廢水。能夠生產(chǎn)復(fù)雜的高分子化合物。發(fā)酵過程需要防止雜菌污染。4.2發(fā)酵過程依據(jù)微生物種類不同好氧性發(fā)酵、厭氧性發(fā)酵酵母厭氧時→積累酒精；有氧→大量繁殖菌體細(xì)胞依據(jù)培養(yǎng)基狀態(tài)不同：固體培養(yǎng)、

5、液體培養(yǎng)按發(fā)酵設(shè)備來分：敞口、密閉、淺盤、深層敞口發(fā)酵設(shè)備簡單，有利于好氧菌迅速繁殖4.2.1常用微生物土壤中有豐富的微生物青霉素的提純葡萄等避雨栽培①細(xì)菌乳酸桿菌、醋酸桿菌、棒狀桿菌②放線菌微生物中發(fā)現(xiàn)的抗生素60%以上來自放線菌鏈霉素、金霉素、紅霉素、慶大霉素主要來自以下幾個屬：鏈霉屬、小單胞菌屬、諾卡氏菌屬③酵母菌單細(xì)胞真核生物釀酒酵母、假絲酵母和類酵母④霉菌⑤其他微生物A.擔(dān)子菌B.藻類4.2.2培養(yǎng)基（1）孢子培養(yǎng)基形成大量優(yōu)質(zhì)孢子（2）種子培養(yǎng)基孢子萌發(fā)（3）發(fā)酵培養(yǎng)基菌體生長繁殖，合成大量代謝產(chǎn)物發(fā)酵培養(yǎng)基的組成

6、碳源、氮源、無機(jī)鹽類和生長因子碳源：快速利用的類型——單糖、雙糖緩慢利用：淀粉、纖維素氮源：有機(jī)態(tài)、無機(jī)態(tài)無機(jī)鹽和微量元素生長因子水產(chǎn)物形成的誘導(dǎo)物、前體和促進(jìn)劑搖瓶種子罐生產(chǎn)罐培養(yǎng)液細(xì)胞分離菌體培養(yǎng)基滅菌培養(yǎng)基配制培養(yǎng)基原料無細(xì)胞上清液產(chǎn)品抽提產(chǎn)品精制產(chǎn)品包裝廢水處理儲備菌種4.2.3發(fā)酵的一般過程4.3液體深層發(fā)酵4.3.1發(fā)酵的操作方式分批發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵補(bǔ)料分批發(fā)酵4.3液體深層發(fā)酵4.3.1發(fā)酵的操作方式4.3.1.1分批發(fā)酵營養(yǎng)物和菌種一次加入進(jìn)行培養(yǎng)，直到結(jié)束放罐，中間除了空氣進(jìn)入和尾氣排出，與外部沒有物料交換。傳統(tǒng)

7、的生物產(chǎn)品發(fā)酵多用此過程。分批發(fā)酵的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)操作簡單操作引起染菌的概率低不會產(chǎn)生菌種老化和變異問題缺點(diǎn)非生產(chǎn)時間較長、設(shè)備利用率低根據(jù)不同發(fā)酵類型，每批發(fā)酵需要十幾個小時到幾周時間。全過程包括空罐滅菌、加入滅過菌的培養(yǎng)基、接種、發(fā)酵過程、放罐和洗罐，所需時間的總和為一個發(fā)酵周期。典型的分批發(fā)酵工藝流程圖微生物分批培養(yǎng)的生長曲線1.延滯期2.加速生長期3.指數(shù)生長期4.減速期5.穩(wěn)定期6.衰亡期4.3.1.2連續(xù)發(fā)酵以一定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)添加新鮮培養(yǎng)基，同時以相同的速度流出培養(yǎng)液，從而使發(fā)酵罐內(nèi)的液量維持，微生物在穩(wěn)定狀態(tài)（恒

8、定的基質(zhì)濃度、恒定的產(chǎn)物濃度、恒定的pH、恒定的菌體濃度、恒定的比生長速率）下生長。連續(xù)發(fā)酵的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)能維持基質(zhì)濃度可以提高設(shè)備利用率和單位時間的產(chǎn)量便于自動控制缺點(diǎn)菌種發(fā)生變異的可能性較大要求嚴(yán)格的無菌條件4.3.1.3補(bǔ)料分批發(fā)酵又稱半連續(xù)發(fā)酵，是介于分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵