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1、发酵工程-期末总复习第一章概论1.现代发酵工业发酵定义是:利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制造微生物菌体本身,或其直接代谢产物及次级代谢产物的过程.2.应用范围微生物菌体:面包酵母,SCP微生物酶：糖化酶、蛋白酶、脂肪酶等。直接代谢产物(初级代谢产物):微生物生命活动中必需的代谢物.如氨基酸,维生素等.次级代谢产物:代谢过程中产生的,对一般生长活动并不必需的代谢物质,常在微生物停止生长以后才产生.如色素,毒素,抗生素等.微生物的生物转化：利用微生物产生的酶作用于化合物的局部结构。微生物消除环境污染微生物湿法冶金：利用微生物对
2、某些金属氧化物的氧化还原反应。3.发酵的特点=微生物的特点+发酵工程的特点微生物的特点：体积小,面积大；吸收多,转化快；生长旺,繁殖快；适应强,易变异；分布广,种类多。发酵工程的特点：反应条件温和（常温常压）；原料来源广泛并无需精制；众多反应都在同一发酵罐内完成。4.发酵的基本条件要有某种合适的微生物或其它生物细胞；保证微生物能够进行代谢的各种条件(培养基,温度,溶解氧)；微生物发酵的场所；目的产物的提取和精制。5.发酵工艺组成部分种子培养、培养基制备、产物的提取精制、无菌空气、发酵罐。6.发展历程①古代发酵：只知现象,不知本质。米
3、酒啤酒②近代发酵—纯培养技术的建立。酒精甘油丙酮-丁醇巴斯德发现了发酵是由微生物引起的,从而使传统的经验发酵变成了一门科学.布雷费尔德1872年创立了霉菌纯培养技术.汉逊1878年创立了酵母纯培养技术。科赫1881年创立了细菌纯培养技术.③现代发酵：通气搅拌发酵1929弗莱明完成了发酵技术的第二次技术转折；青霉素。代谢控制发酵1959木下祝郎发展完成了发酵技术的第三次转折；氨基酸、核苷酸。基因工程菌发酵1970以来引起发酵工程的技术革命；技术特点:可定向改造生物基因,按人们的意志生产产品；人生长素,干扰素,疫苗7.展望利用基因工程技
4、术选育优良菌种；采用发酵技术大量培养高等动植物细胞；开发大型节能发酵装置,自动化将成为生产控制的主要手段；应用代谢控制技术生产各种代谢产物；发酵发生产单细胞蛋白，解决粮食危机。第二章工业微生物菌种选育1.育种的必要性发酵工业的目的是为人们提供各种各样的发酵产品，菌种的特性是发酵能否成功的关键，野生菌株不会积累过多的代谢产物，我们需要对野生菌株改造，使其符合人们的要求（高代谢产物及其它特性等）。2.育种方法自然选育、诱变育种、杂交育种、基因工程育种。3.菌种的筛选步骤采样﹑富集﹑分离﹑筛选﹑产物鉴别。①出发菌株采样：向菌中保藏机构购买
5、或索取、向其它机构购买或索取、从自然界采样（包括从土壤中采样、根据微生物特点采样）。A.土壤采样：根据土壤有机质状况、土壤酸碱度和植被状况、地理条件、季节变化。除去表层5CM左右的土层,取5~25CM的土样10~15克(北方土壤干燥,可在10-30CM处取样),装入事先准备好的容器内,编号并记录地点﹑土壤质地﹑植被状况﹑取样时间及其它环境条件等.B.根据微生物的生理特点：产纤维素酶、产蛋白酶、产淀粉酶,糖化酶、以碳氢化合物为底物的菌种等。②富集培养：根据微生物的生理特点,设计一种选择性培养基,取样品少许加入培养基中,给目的微生物一个
6、最适的生长环境,经过一定时间的培养,目的微生物在数量上占绝对优势,可有效地分离出所需要的菌株.③分离纯化分离,包括稀释分离法和划线分离法；组织分离法（常用于病变组织或特殊组织）；控制营养和培养条件。④诱变育种：包括诱变、筛选、优化环境条件。A.人工诱变育种的目的提高有效产物的产量;改善菌种特性提高产品质量;开发新品种.B.人工诱变育种的优点:能加速基因突变,可大大地提高突变株的数量.速度快﹑收效大﹑方法简单.C.诱变育种方法与步骤出发菌株的选择.菌悬液制备.诱变.突变株纯化及分离.产物活性测定.a.出发菌株的选择:选择具有一定生产能
7、力或某种特性的菌株作出发菌株.选择纯种作出发菌株.选择菌株应考虑稳定性.采用多出发菌株.b.出发菌株的纯化将液体培养物或从斜面移接菌体细胞到0.9%生理盐水中,按10倍稀释法,逐一稀释到10-6~10-5,从适当浓度的稀释管中吸取0.1毫升,于事先准备好的琼脂平板上均匀涂抹,培养后,挑取一定数量(30~50个)菌落,进一步培养鉴定,最后确定遗传性状稳定菌株供诱变处理.c.单孢子菌悬液制备菌悬液要求:对进行诱变的菌体要保持同步,同时又要处在最旺盛的对数期.菌悬液制备方法(细菌):把经过20~24小时培养的新鲜斜面,移到装有基本培养基的
8、三角瓶中,于37℃振动培养到对数期(16~18小时).接着于6℃培养1小时,使之同步生长.然后加入一定浓度的嘧啶和嘌呤继续培养20~60分钟.置于低温(约2℃)10分钟.离心洗涤.用生理盐水或缓冲溶液制备菌悬液.d.诱变物理诱变剂:紫
