资源描述：
《微生物发酵工程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、微生物及发酵工程摘要微生物是发酵工程的灵魂，近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。本文主要讲述了微生物发酵工程技术及新的研究方向。关键词微生物发酵历史发酵技术应用一、微生物工程的发酵历史发酵工程[1]是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。20世纪20年代，酒精、甘油和丙酮等发酵工程，属于厌氧发酵。从那时
2、起，发酵工程开始在不断地发展和完善。 20世纪40年代初，随着青霉素的发现，抗生素发酵工业逐渐兴起。由于青霉素产生菌是需氧型的，微生物学家就在厌氧发酵技术的基础上，成功地引进了通气搅拌和一整套无菌技术，建立了深层通气发酵技术。它大大促进了发酵工业的发展，使有机酸、微生素、激素等都可以用发酵法大规模生产。 1957年，日本用微生物生产谷氨酸成功，如今20种氨基酸都可以用发酵法生产。目前，代谢控制发酵技术已经应用于核苷酸、有机酸和部分抗生素等的生产中。 20世纪70年代以后，基因工程、细胞工程等生物工程技术的开发，使发酵工程进入了定向育种的新阶段，新产品层出不穷。
3、 20世纪80年代以来，随着学科之间的不断交叉和渗透，微生物学家开始用数学、动力学、化工工程原理、计算机技术对发酵过程进行综合研究，使得对发酵过程的控制更为合理。在一些国家，已经能够自动记录和自动控制发酵过程的全部参数，明显提高了生产效率。二、微生物发酵工程[2]的内容(1)、菌种的选育方法：A、从自然界中先分离出相应的菌种；B、利用诱变筛选出符合生产要求的优良菌种；C、利用基因工程、细胞工程的方法构建工程细胞或工程菌。例：可将人工合成的人的胰岛素基因与大肠杆菌的质粒结合，形成重组DNA，再把重组DNA导入大肠杆菌细胞内形成工程菌。通过筛选则可培养出能生产人的胰岛
4、素的菌种。(2)、培养基的配置及原则：A、根据不同的菌种，选择不同的材料配制培养基。B、配制的培养基应满足微生物在碳源、氮源长因子、水、无机盐等方面的营养要求，并为微生物提供适宜的PH。C、培养基的营养要协调，以利于产物的合成。D、培养基在满足微生物的营养需求的基础上应尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益。(3)、灭菌及原因：在发酵过程中如混入其他微生物，将与菌种形成竞争关系，对发酵过程造成不良影响。举例：如果在谷氨酸发酵过程中混人放线菌，则放线菌分泌的抗生素就会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡。如果在青霉素生产过程中污染了杂菌，这些杂菌则会分泌青霉素酶，将合成的青霉素
5、分解掉。(4)、扩大培养和接种：扩大培养是将培养到对数期的菌体分开，分头进行培养，以促使菌体数量快速增加，能在短时间里得到大量的菌体接种：接种过程要注意防止杂菌污染。(5)、发酵过程：发酵产物主要在菌体生长的稳定期产生。在发酵过程中随时取样检测培养液中细菌数目、产物浓度以了解发酵进程，及时添加必需的培养基成分来延长菌体生长稳定期的时间，以得到更多的发酵产物。发酵生产中温度、pH、溶氧量等对发酵过程有重大影响。(6)、分离提纯发酵产物不同，分离提纯的方法会有所不同。一般方法是：代谢产物：蒸馏、萃取、离子交换等方法。菌体本身：过滤、沉淀。三、微生物发酵过程的多种培养技术
6、1、分批培养分批发酵是一种封闭培养系统,含有初始限制量的基质的发酵方式,菌体接种到培养基后除了气体流通外，发酵液始终留在生物反应器内。分批培养过程中微生物生长一般可以分为四个阶段:延滞期、对数生长期、衰减期、稳定期，在接种后一段时间,细胞数目和菌体量不变，因菌体对新的生长环境有一个适应过程,所以工业生产从发酵产率和发酵指数以及避免染菌考虑,应尽量缩小延滞期，扩大生长期。延滞期过后进入对数生长期，如果条件良好,营养充分,微生物会以最大生长速率生长[3]，经过一段时间,由于养分的消耗和微生物产物的分泌,生长速率逐渐减速直到停止，从对数生长期到稳定期有一个过渡,称为衰减期
7、,衰减期的长短取决于菌对限制性基质的亲和力,例如对基质的亲和力高(具有低Ks值),则衰减期很短,反之,则长[4]；当生长率下降为零时,便进入稳定期,但是稳定期菌体代谢仍然十分活跃,有许多次级代谢产物在此时合成。分批培养的产物大概可以分为两种:(l)与生长联动的产物；(2)与生长不联动的产物。前者相当于初级代谢产物,由正在生长的细胞合成,后者相当于次级代谢产物,多在稳定期中合成[5]，若所需产物不同,要选择不同的分批发酵工艺，对于产物是细胞本身,可采用能支持最高生长量的培养条件；对于产物是初级代谢产物,可设法延长与产物关联的对数生长期；对于次级代谢产物,可缩短对数
