第33讲代谢、生长、发酵工程

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1、第33讲微生物的代谢、生长，发酵工程考试要求1．微生物的代谢产物。概述两种代谢产物，分析在生产、生活中的应用。2．微生物代谢的调节（酶合成的调节、酶活性的调节）。分析并阐述两种调节方式。3．微生物代谢的人工控制。研究人工控制的方法和原理。4．微生物群体的生长规律（调整期、对数期、稳定期、衰亡期）。阐明微生物群体生长的规律，并用于指导生产实际。5．影响微生物生长的环境因素（温度、pH、氧）。概述并解释影响微生物生长的环境因素及作用机理。6．应用发酵工程的生产实例。了解发酵工程在生产中的实例。7．发酵工程的概念和内容。说出发酵工程生产产品的流程。8．发酵工程的应

2、用。列举发酵工程在医药工业、食品工业方面的应用。知识整理一、微生物的代谢代谢特点：。根据代谢产物与微生物的关系，代谢产物分为：初级代谢产物：微生物通过产生的、必需的微生物的代谢产物物。如：氨基酸、核苷酸、、、等。不同种类的微生物细胞中，初级代谢产物。次级代谢产物：微生物生长到一定阶段才产生的化学结构、对该微生物没有明显，或并非是微生物生长繁殖必需的物质。如：抗生素、、、、等。不同种类的微生物细胞中，次级代谢产物。酶合成的调节：根据酶合成的方式分为和。微生物代谢的调节组成酶是微生物细胞内，合成只受的控制。诱导酶是在存在诱导物（通常是酶的底物）的情况下诱导生成的

3、酶。实例：在用葡萄糖和乳糖做碳源的培养基上培养大肠杆菌。酶活性的调节：通过改变的催化活性来调节代谢的速率。实例：谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的过程。激活调节、抑制调节两种同时存在，协调起作用。代谢的人工控制：改变微生物的，控制生产过程中的。实例：黄色短杆菌合成赖氨酸的途径。二、微生物的生长微生物群体生长的测定方法：测；测（干重或湿重）微生物群体生长规律（以细菌为例）：生长时期生长量代谢特点应用与其他调整期对数期稳定期衰亡期细菌的生长曲线细菌数目的对数01234时间影响微生温度：大多数微生物的最适生长温度为。物生长的pH：多数细菌的最适pH为；多数真菌的最适pH为

4、。环境因素氧：好氧型微生物：厌氧型微生物：兼性厌氧微生物：三、发酵及发酵工程发酵的概念：通过微生物的培养，大量生产各种的过程。应用发酵工程的生产实例：用谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌发酵法生产。影响谷氨酸发酵过程的因素有：（1）氧：谷氨酸棒状杆菌是好氧菌，需通风、搅拌。（2）温度：菌种生长的最适宜温度是30—320C；稳定期后的发酵后期可提高温度到34—370C。（3）pH：发酵的最适宜pH是7.0—8.0。培养过程中pH会发生变化。（4）磷酸盐：必需的，浓度不能过高。发酵工程的概念：指采用现代手段，利用的某些特定功能，为人类生产有用的产品。或直接把微生物应用于

5、过程的一种新技术。发酵工程的内容：1．菌种的选育：自然选育：利用菌种的自发突变，从中选育优良菌种的过程诱变育种：用处理菌种，使之产生突变，再从中筛选出符合要求的优良菌种。杂交育种；细胞工程；基因工程等。2．培养基的配制：3．灭菌：培养基和发酵设备必须严格灭菌。4．扩大培养和接种：将选出的优良菌种多次培养，达一定数量后再进行接种。5．发酵过程：要随时检测细菌数目、产物浓度；及时添加必需的培养基成分。影响发酵过程的因素有：温度、pH、溶解氧、泡沫、营养物质的浓度6．分离提纯：产品是菌体，可采用、等方法经菌体从培养液中分离出来；产品是代谢产物，可采用、、等方法进行

6、提取。从自然界分离的菌种发酵工程流程图：产品接种灭菌诱变育种生产用菌种原料发酵工程的应用在医药工业上的应用：生产种类繁多的药物。如抗生素、生产种类繁多的生物工程药品。如重组乙肝疫苗。在食品工业上的应用：生产传统的发酵产品；食品添加剂；单细胞蛋白质。培养基在菌种鉴别上的应用需要酵母菌和霉菌时，可在培养基中加入青霉素，抑制细菌、放线菌的生长。鉴别饮用水和乳制品中是否存在大肠杆菌可在培养基中加入伊红和美蓝。微生物在污水净化中的作用（1）需氧净化：有氧条件下，好氧微生物通过分解代谢、合成代谢和物质矿物化，把污水中的有机物氧化分解。（2）厌氧净化：无氧条件下，对有机物

7、发酵、分解。“超级微生物”“超级菌”提高降解石油的速度和效率。命题研究考点搜索出题方向解题策略微生物群体的生长规律（2004年）。考核微生物群体的生长的四个时期的特点和在生产中的应用。理解每个时期的代谢特点、在生产中的应用、如何控制。发酵工程的概念和内容（2004年）。考核发酵工程中菌种选育的方法。运用选择培养基选择出不同种类的微生物。发酵工程的应用（2001年）。考核发酵工程在食品工业上的应用。分析题干中发酵过程的现象，从代谢类型考虑。提分关键1．初级代谢产物与次级代谢产物有何异同？答：二者不同点比较如下表：产物名称产生时间作用分布种的特异性举例初级代谢产

8、物生长过程生长繁殖所必需细胞内无氨基酸、核苷酸、多糖