发酵相关概念

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1、一、菌种来源1.工业生产常用的微生物①细菌（bacteria）：常川的有枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等。②酵母菌（yeast）:属单细胞真核生物，主要分布于含糖较多的酸性环境中。常用的有：啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等③霉萌（mould）：喜偏酸性环境。可用于生产多种酶制剂、抗生素、有机酸及甾体激素等。④放线菌（actionmycetes）:原核微生物类群。在含有机质丰富的微碱性土壤巾分布较为广泛。主要用于生产多种抗生素2.工业化菌种的要求①②③④⑤⑥能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物有关合成产物的途径尽可能

2、地简单，或者说菌种改造的可操作性要强遗传性能要相对穏定不易感染它种微生物或噬菌体产生歯及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）生产特性要符合工艺要求3.代谢控制j发酵：用人工诱变的方法，有意识地改变微生物的代谢途径，最大限度地积累产物，这种发酵形象地称为代谢控制发酵，最旱在氨苯酸发酵屮得到成功应用。4.常用的基因表达系统（一）原核生物：①生长迅速、蛋白产量高；②表达蛋白的纯化、分离及分析快速；③外源基因的导入相对容易；④已建立了整套表达理论及技术.（二）真核细胞表达系统：①生长迅速，营养要求不高，易培养；②安全性好；③比哺乳

3、动物细胞操作简单；③具有一定的修饰蛋白的能力（三）CHO细胞：①②③④⑤具有准确的转录后修饰功能；具有产物胞外分越功能，便于K游产物分离纯化:具有重组基因的高效扩增和表达能力；具有贴壁生长特性，也可进行悬浮生长；CHO很少分泌自身的内源蛋白。5.富集的三种方案：①定向培养:采用特定的有利于目的微生物富集的条件，进行培养②当不可能采用定向培养时，则可设计在一个分类学屮考虑③不能提供任何有助于筛选产生菌的信息，这吋只能通过随机分离的办法1.定向培养的富集方法（提高目的微生物相对生长速度的手段，使目的微生物在种群屮占优势）①培养基底物②pH条

4、件③培养时间④培养温度7.菌种选育的目的:①②③④⑤防止菌种退化解决生产实际问题提高生产能力提尚产品质量开发新产品8.菌种选育的方法：⑥基因突变:自然选育、诱变育种⑦基因重组：杂交、原生质体融合、基因工程⑧基因的直接进化：点突变、易错PCR、同序法、DNAShuffling等9.回复突变：高产菌株在传代的过程中，由于A然突变导致高产性状的丢失，生产性能下降10.结构类似物：在化学和空间结构上和代谢的屮间物（终产物）相似，因而在代谢调节方面可以代替代谢巾间物（终产物）的功能，但细胞不能以其作为自身的营养物质。三、种子的扩大培养1.种子扩大

5、培养:指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜而活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养，最终获得一定数量和质量的纯种过程2.种子扩培的目的：①接种量的需要②菌种的驯化③缩短发酵时间、保证生产水平3.种子的要求：①总量及浓度能满足要求②生理状况稳定，个体与群体③活力强，移种至发酵后，能够迅速生长④无杂菌污染1.菌丝体比孢子要有利:①缩短发酵时间②有利于获得好的发酵结果2.三级种子的特点：①种量更大，生长速度快②糖酸转化率高且稳定3.双种：两个种子罐接种到一个发酵罐中.倒种：一部分种子来源于种子罐，一部分来源于发酵

6、罐4.种龄;指种子罐中培养的菌体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间（种龄短，菌体太少；种龄长，易老化）二、发酵培养基设计与优化1•碳源:（糖类、油脂、有机酸、正烷烃）①提供微生物菌种的生长繁殖所耑的能源和合成菌体所必耑的碳成分②提供合成目的产物所必须的碳成分2.氮源:主要用于构成菌体细胞物质（氨基酸，蛋白质、核酸等）和含氮代谢物。常用的氮源可分为两大类：有机氮源和无机氮源。3.生长因子:从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微a的有机物质4.产物促进剂:是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂5.培养

7、基成分选择的原则：①②③④菌种的同化能力代谢的阻遏和诱导合适的C、N比…100:0.2〜2.0pH的要求6.单因子实验：确定出最为适宜的培养基成分.多因子实验：确定出S为适宜的培养基配比7.优化层次；①摇瓶一一培养基设计的第一步②反应器一最终的优化的基础配方、发酵过程的代谢控制1.控制难点：过程的不确定性和参数的非线性2.发酵过程种类及其特征发酵过程种类定义优点缺点分批发酵简单的过程，培养基中接入菌种以后，没有物料的加入和取出，除了空气的通入和排气。整个过程中菌的浓度、营养成分的浓度和产物浓度等参数都随时间变化操作简单，周期短，染菌机会

8、少，生产过程和产品质量容易掌握产率低，不适于测定动力学数据补料分批培养在分批培养过程屮补入新鲜的料液，以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点.发酵液体积有所增加①低基质浓度避免碳源阻遏效应；②可以通过补料