《发酵工程概论》PPT课件

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1、一、基本概念2，狭义“发酵”的定义在生物化学或生理学上发酵是指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式，或者更严格地说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。工业上所称的发酵是泛指利用微生物在有氧或者无氧条件下的生命活动来大量生产或积累微生物细胞、酶类和代谢产物的过程。筛选菌种碳源、氮源、空气无机盐等营养斜面活化物质空气净化处理扩大培养种子罐灭菌主发酵产物分离纯化成品Fermentationengineering上游工程UPSTREAMPROCESSES下游工程DOWNSTREAMFERMEN

2、TATIONProcessControlPROCESSESFermentationengineering上游工程UPSTREAMPROCESSES-genetics,cell…-mediaformulation-sterilizationFERMENTATION-InoculationProcessControlFermentationengineering下游工程DOWNSTREAMPROCESSES-productextraction,purification&assay-wastetreatmentFERME

3、NTATIONProcessControl-byproductrecovery菌种筛选摇瓶试验发酵罐中试发酵生产化学制剂柠檬酸葡萄糖异构酶底物类固醇生物转化代谢产物的类别n初级代谢产物：氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸、脂类和碳水化合物等。n次级代谢产物：有些微生物的稳定期培养物中所含有的化合物，并不在营养期时出现，而且未见到对细胞代谢功能有明显的影响。例如，抗生素。4、微生物的生物转化n定义：是利用生物细胞对一些化合物某一特定部位（基团）的作用，使它转变成结构相类似但具有更在经济价值的化合物。n最终产物是由微生物细胞

4、的酶或酶系对底物某一特定部位进行化学反应而形成的。第二节发酵的基本过程发酵液下游预处理（加热、调pH、絮凝）加—工—细胞分离（过滤、离心分离、膜分离)胞胞过内外产产产程品细胞破碎（匀浆、研磨、酶解）物物的的一收细胞碎片分离（离心分离、双水相萃取、膜分离）般得率提取流初步纯化（沉淀、吸附、萃取、超滤、结晶）程和质精制高度纯化（重结晶、离子交换、色谱分离、膜分离）量控制成品加工（浓缩、无菌过滤、干燥、成型）。第三节发酵菌种的选育2、细菌的繁殖及菌落①繁殖：主要二分裂细胞伸长DNA分子复制形成隔膜子细胞分离球形杆形螺弧旋

5、形形基内菌丝：深入培养基内，吸收营养气生菌丝：伸展在空气中孢子丝：气生菌丝分化，具孢子分布与人类关系1突变类型突变的类型很多，按突变后极少数突变株的表型能否在选择培养基上迅速选出和鉴别，可分为：营养缺陷型（株）选择性抗性突变型（株）突变株条件致死突变型（株）突变株的表型形态突变型（株）非选择性抗原突变型（株）突变株产量突变型（株）1）.营养缺陷型（auxotroph）某一野生菌株因发生基因突变而丧失合成一种或几种生长因子、碱基或氨基酸的能力，因而无法在基本培养基（minimummedium，MM）上正常生长繁殖的变

6、异类型。2）.抗性突变型（resistantmutant）野生菌株因发生基因突变，而产生的对某化学药物或致死物理因子的抗性变异类型。3）.条件致死突变型（conditionallethalmutant）某菌株经基因突变后，在某种条件下可正常地生长繁殖，而在另一条件下却无法生长繁殖的突变类型。如：温度敏感突变株（Ts突变株）。4）.形态突变型（morphologicalmutant）由基因突变引起的个体或菌落形态的变异类型。5）.抗原突变型（antigenicmutant）由基因突变引起的细胞抗原结构发生变化的变异类

7、型。6）.产量突变型（metabolitequantitativemutant）因基因突变而产生的在代谢产物产量上明显有别于原始菌株的突变株。若产量明显高于原始菌株者，称为正突变；反之称负突变。2基因突变的特点①自发性：可自发地发生突变。②不对应性：突变性状与引起的原因间无直接对应关系。③稀有性：通常自发突变的频率在10-6~10-9间。④独立性：某基因的突变率不受他种基因突变率的影响。1、自然选育自然选育：不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程。自然突变分为正变和负变。采样增殖培养纯种分离平板粗筛目

8、的菌种毒理试验初筛和复筛从青霉素产量看诱变育种时间发酵单位(U·ml－1)1943100194325019435001945～8501947～8501955～80001971～2万1977～5万目前5万～10万效价：指有效成分的浓度。1ug/ml称为1单位（1）碱基的置换——点突变一对碱基被另一对碱基置换。1）转换DNA链中的一个嘌呤被另一个嘌呤（一个嘧啶被