微生物发酵工程的应用与展望(生物技术制药)

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1、微生物发酵工程的应用与展望Theapplicationofmicrobialfermentationengineeringandprospect罗施镇（12制药工程班学号：201200605015）摘要：文章简述了发酵工程概念、技术原理以及发酵工程在当代生活中的应用和未来发展方向。关键词：微生物；发酵工程；应用Abstract:Thearticlehassummarizedthefermentationengineeringconcept,technologyprincipleandtheapplicationoffermentationengineeringi

2、ncontemporarylifeanditsdevelopmentdirectioninfuture.Keywords：microorganisms；fermentationengineering；application1前言生物工程和技术被认为是21世纪的主导技术，作为新技术革命的标志之一，已受到世界各国的普遍重视。生物工程将为解决人类所面临的环境、资源、人口、粮食等危机和压力提供最有希望的解决途径，发酵工程和化学工业，医药、食品、能源、环境保护等领域关系密切，它的开发具有很大的经济效益。1发酵工程概述1.1发酵工程的概念发酵工程又称微生物工程，是利用微生物

3、制造原料与工业产品并提供服务的技术，是生物技术的基础工程。用于产品制造的基因工程、细胞工程和酶工程等的实施，几乎与发酵工程紧密相连。现代发酵工业已经形成完整的工业体系，包括抗生素、氨基酸、维生素、有机算、有机溶剂、多糖、酶制剂、单细胞蛋白、基因工程药物、核酸类及其他生物活性物质等。1.2发酵工程发展的简介20世纪20年代的酒精、甘油和丙酮等发酵工程，属于厌氧发酵。从那时起，发酵工程又经历了几次重大的转折，在不断地发展和完善。7　20世纪40年代初，随着青霉素的发现，抗生素发酵工业逐渐兴起。由于青霉素产生菌是需氧型的，微生物学家就在厌氧发酵技术的基础上，成功地引进

4、了通气搅拌和一整套无菌技术，建立了深层通气发酵技术。它大大促进了发酵工业的发展，使有机酸、微生素、激素等都可以用发酵法大规模生产。1957年，日本用微生物生产谷氨酸成功，如今20种氨基酸都可以用发酵法生产。氨基酸发酵工业的发展，是建立在代谢控制发酵新技术的基础上的。科学家在深入研究微生物代谢途径的基础上，通过对微生物进行人工诱变，先得到适合于生产某种产品的突变类型，再在人工控制的条件下培养，就大量产生人们所需要的物质。目前，代谢控制发酵技术已经与核苷酸、有机酸和部分抗生素等的生产中。20世纪70年代以后，基因工程、细胞工程等生物工程技术的开发，使发酵工程进入了定

5、向育种的新阶段，新产品层出不穷。20世纪80年代以来，随着学科之间的不断交叉和渗透，微生物学家开始用数学、动力学、化工工程原理、计算机技术对发酵过程进行综合研究，使得对发酵过程的控制更为合理。在一些国家，已经能够自动记录和自动控制发酵过程的全部参数，明显提高了生产效率。3发酵的基本过程发酵的基本过程为：菌种→种子制备→发酵→发酵液预处理→提取精制。3.1菌种发酵水平的高低与菌种的性能质量有直接的关系，菌种的生产能力、生长繁殖的情况和代谢特性是决定发酵水平的内在因素。这就要求用于生产的菌种产量高、生长快、性能稳定、容易培养。为了防止菌种衰退，生产菌种必须以休眠状态

6、保存在沙土管或冷冻干燥管中，并且于0—4℃恒温冰箱（库）内。3.2种子的制备种子是发酵工程开始的重要环节。这一过程是使用菌种繁殖，并获得足够数量的菌体，以便接种到发酵罐中。7种子制备可以在摇瓶中或小罐内进行，大型发酵罐的种子要经过两次扩大培养才能接入发酵罐。摇瓶培养是在锥形瓶内装入一定量的液体培养基，灭菌后接入菌种，然后放在回转式或往复式摇床上恒温培养。3.3发酵发酵的目的是使微生物产生大量的目的产物，是发酵工序的关键阶段。发酵一般是在钢制或不锈钢德尔罐内进行，有关设备和培养基应事先严格灭菌，然后将长好种子接入，接种量一般为5％—20％。在整个发酵过程要不断地通

7、气、搅拌，维持一定的罐温、罐压，并定时进行取样分析和无菌试验，观察代谢和产物含量情况及有无杂菌污染。3.4产物提取发酵完成后得到的发酵液是一种混合物，其中除了含有表达的目的产物外，还有残余的培养基、微生物代谢产生的各种杂质和微生物的菌体等。提取过程包括以下三个方面：①发酵液的预处理和过滤;②提取过程；③精制过程。4发酵工程的发酵方式微生物发酵是一个错综复杂的过程，尤其在大规模工业发酵，要达到预定目标，更是需要采用和研究开发各式各样的发酵技术，发酵的方式就是最重要的发酵技术之一。4.1分批发酵简单的分批发酵是将全部物料一次投入到反应器中，经灭菌、接种，经过若干时间

8、的发酵后在将发酵液一次放