《发酵工程课程设计》ppt课件

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1、发酵工程课程设计10生物技术第二组主讲人:邢利明小组成员候云彩201006040011李彬201006040012张媛媛201006040010殷雅楠201006040014任二硕201006040015邵冲201006040016许乃安201006040017邢利明201006040018魏永杰201006040020课题大肠杆菌的高密度发酵要求50L发酵罐大纲大肠杆菌介绍发酵介绍高密度发酵介绍实验数据及条件的确定发酵流程与控制发酵注意事项大肠杆菌介绍肠埃希氏菌(E.coli)通常称为大肠杆菌，是Escheric在1885年

2、发现的大肠杆菌是细菌，属于原核生物；具有由肽聚糖组成的细胞壁，只含有核糖体简单的细胞器，没有细胞核有拟核；细胞质中的质粒常用作基因工程中的运载体大肠杆菌的代谢类型是异养兼性厌氧型。大肠杆菌在生物技术中的应用：大肠杆菌作为外源基因表达的宿主，遗传背景清楚，技术操作简单，培养条件简单，大规模发酵经济，倍受遗传工程专家的重视。目前大肠杆菌是应用最广泛，最成功的表达体系，常做高效表达的首选体系在培养基培养时无需添加生长因子，向培养基中加入伊红美蓝遇大肠杆菌，菌落呈深紫色，并有金属光泽，可鉴别大肠杆菌是否存在在这里必须指出的是，处于生物

3、安全考虑，生物工程用的菌株是在不断筛选后被挑选出的菌株。这些菌株由于失去的细胞壁的重要组分，所以在自然条件下已无法生长。甚至普通的清洁剂都可以轻易地杀灭这类菌株。这样，即便由于操作不慎导致活菌从实验室流出，也不易导致生化危机。发酵介绍有机物被生物体氧化降解成氧化产物并释放能量的过程统称为生物氧化.微生物生理学把生物氧化区分为呼吸和发酵，呼吸又可进一步区分为有氧呼吸和无氧呼吸。因此，发酵是生物氧化的一种方式。工业生产上笼统地把一切依靠微生物的生命活动而实现的工业生产均称为“发酵”借用理工大学的发酵工程课件来对发酵设备进行直观的认

4、识发酵罐发酵的特点发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件也比较简单。发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单—的代谢产物三种发酵操作方式介绍分批发酵连续发酵分批补料发酵分批发酵分批发酵又称为分批培养，是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量的微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖，在特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。连续发酵连续发酵是指以一定

5、的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定的发酵过程。连续发酵可分为单罐连续发酵和多罐串联连续发酵等方式。分批补料发酵连续发酵是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定的发酵过程。连续发酵可分为单罐连续发酵和多罐串联连续发酵等方式。高密度发酵介绍高细胞密度发酵(highcelldensitycultivation，HCDC)是指在一定条件和培养体系下，获得最多的细胞量，由此更多地或更高效地获得目的产物。即利用一定的培养技术和装置提

6、高菌体的发酵密度，使菌体密度较普通培养有显著提高，最终提高产物的比生产率(单位体积单位时间内产物的产量)。通常认为菌体密度超过50g(DCW)/L即为高密度发酵。根据Riesenbere计算，理论上大肠杆菌发达到酵所能的最高菌体密度为400g(DCW/L)，考虑到实际情况中的种种条件限制，Markel等认为最高的菌体密度为200g(DCW/L)，此时发酵液的25%充满了长3μm，宽1μm的大肠杆菌，发酵液粘度很高，几乎丧失流动性。影响大肠杆菌高密度发酵的因素培养基溶氧浓度PH温度代谢副产物培养基高密度发酵对基质中营养源的种类和

7、含量比要求较高，如碳源和氮源的比例偏小，会导致菌体生长旺盛，造成菌体提前衰老自溶；比例偏大，则菌体繁殖数量少，细胞代谢不平衡，不利于产物积累。葡萄糖是高密度发酵中常用的碳源，但浓度过高，会产生乙酸，因此要保证较低的葡萄糖浓度。氮源、微量元素和无机盐对细菌的生长繁殖和外源蛋白的表达也有很大影响。溶氧浓度随着发酵时间的延长，菌体密度迅速增加，溶氧浓度随之下降，细胞的生长减慢。特别是高密度发酵的后期，由于菌体密度的扩增，耗氧量极大，发酵罐各项物理参数均不能满足对氧的供给，导致菌体生长极为缓慢，外源蛋白的表达量也较差。在发酵过程中保证

8、适宜的溶氧浓度，必须确定发酵罐的通气量和搅拌速度。PH大肠杆菌利用葡萄糖产酸产气，特别是大量的乙酸和二氧化碳，使pH降低，必须调节pH在适宜的范围。温度培养温度在适宜的范围，对于温控诱导表达的基因工程菌来说，诱导时机和持续时间对于重组蛋白的产量由很大影响。代谢副产物乙酸二氧化