微生物与发酵工程

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1、第五章微生物与发酵工程以谷氨酸的发酵生产为例酶工程简介不作要求1、微生物的生长2、发酵工程简介§2.3微生物的生长常以微生物群体为单位来研究微生物的生长一、微生物群体生长的规律1.微生物群体生长的测定：测定方法：测细菌细胞数目、测重量1.调整期2.对数期3.稳定期4.衰亡期人工培养、定期取样、测定群体生长情况2．规律：调整期：细菌一般不分裂，代谢活跃，大量合成细胞分裂所需的酶类、ATP及其他细胞成分。对数期：快速分裂（2n），代谢旺盛，形态及生理特性比较稳定，常作为生产菌种和科研的材料。稳定期：繁殖速率与死亡速率相等（营养消耗、有害代谢产物积累、PH变化）活菌数目最多，代谢产

2、物尤其是次级代谢产物积累，某些细菌开始形成芽孢。衰亡期：死亡速率大于繁殖速率，细胞会出现多种形态，有些细菌开始解体，释放出代谢产物等。生长特点成因菌体特征其它调整期对数期稳定期衰亡期不立即繁殖繁殖速度最快出生率等于死亡率,活菌数最大,代谢产物大量积累死亡超过繁殖适应新环境条件适宜生存条件开始恶化生存条件极度恶化代谢活跃,体积增长较快个体形态和生理特性稳定有些种类出现芽孢出现畸变与菌种和培养条件有关生产用菌种科研材料改善和控制条件,延长稳定期细胞裂解释放产物细菌群体生长的四个时期3．在实践中的应用：获取菌种：对数期连续培养法：进入稳定期后，补充营养物质，不使进入衰亡期，从而提高代

3、谢产物的产量微生物生长曲线的实践意义处于对数期的细菌，生长繁殖速率快，代谢旺盛生产上常用这个时期的细菌作为菌种，以缩短生产周期。食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期如果适当补充营养物质，就有助于延长稳定期、提高代谢产物的产量进入稳定期后，抗生素等代谢产物逐渐增多处于调整期的细菌，生长繁殖速率慢生产上需尽量缩短该期，以降低生产成本。食品工业上尽量在此期进行消毒或灭菌。二、影响微生物生长的环境因素1.温度：绝大多数微生物的最适生长温度为：25~37℃高温下降的原因是：蛋白质和核酸发生了不可逆转的破坏2.PH：最适PH值：植物：5.0~6.0动物：7.2~7.4下降的原因是：影响酶的活性

4、、细胞膜的稳定性，从而影响微生物对营养物质的吸收。细菌：6.5~7.5真菌：5.0~6.0放线菌：pH7.5~8.53.氧：（多数细菌和大多数真菌）好氧型微生物（如：某些链球菌、甲烷杆菌）厌氧型微生物（如：酵母菌）兼氧型微生物．作为生产用菌种和科研的材料，常选哪个时期的细菌（）．微生物产生次级代谢产物抗毒素、抗生素、色素等的最佳时期是（）．细菌芽孢形成的时期通常在（）．细菌群体在生长过程出现形态变化甚至畸形是在（）A.对数期B.稳定期C.衰亡期D.调整期．在微生物群体生长规律的测定中，种内斗争最显著最激烈的时期是（）ABBCB1.与调整期缩短有关的因素中，最全面的一组是()①

5、用与菌种相同的培养基②营养丰富的培养基③稳定期获得的菌种④对数期获得的菌种⑤接种时间提前⑥接种量加大⑦接种量减少⑧接种种类增多A．①③⑤⑦B．②③⑤⑦C．①④⑥D．②④⑤⑥⑧C2.在光亮处用一种培养液分别培养绿藻和酵母菌，其结果如右图，造成这种结果的原因是培养液中()A．缺少无机盐B．含氧量太高C．缺少有机养分D．不含二氧化碳C3.(多选)右图为酵母菌培养过程中的生长曲线，下列有关叙述中正确的是（）A.诱导酶一般是在a段时期内产生的B.b段培养过程中应给予充足的氧气C.若要产生大量酒精，则在c段应将发酵罐密封D.连续培养的目的主要是为了延长c段时间ABCD§3发酵工程简介一、发酵

6、工程的概念采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。电动机pH检测及控制装置培养液无菌空气排气口冷却水出口冷却水进口搅拌器加料口放料口发酵罐示意图1.概念：二、实例：谷氨酸发酵1.菌种选育：2.培养基的配制：3.灭菌：4.扩大培养和接种：6.分离提取产物无菌条件谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌5.发酵过程：自然分离、人工诱变基因工程、细胞工程物质种类、比例、适宜的PH控制各种条件生产发酵产品菌体：用过滤、沉淀等方法代谢产物：用蒸馏、萃取、离子交换等方法高压蒸汽灭菌五种因子(通入无菌空气并不断搅拌)从自然界分离的菌

7、种产品基因工程诱变育种细胞工程生产用菌种扩大培养原料微生物菌体代谢产物分离　提纯发酵罐发酵条件控制接种培养基配置灭菌◆发酵过程注意事项温度分离提纯氧气Ph用适量的Na2CO3溶液中和，过滤，浓缩，离心后制成味精30-37◦C7-8当酸性时，生成乙酰谷氨酰胺其为好氧菌，氧不足时，生成乳酸或琥珀酸三、发酵工程的应用在医药工业方面：在食品工业方面：生产药品和基因工程药品生产传统发酵产品、食品添加剂、单细胞蛋白(菌体)等1.谷氨酸发酵过程中，如果环境条