發(fā)酵工程與設備1

1、發(fā)酵工程與設備發(fā)酵工程與設備發(fā)酵工程：即是應用生物學，化學和工程技術學原理，大規(guī)模培養(yǎng)動植物和微生物細胞，生產(chǎn)生物量或產(chǎn)物的科學。工業(yè)化發(fā)酵過程：1)微生物生物量2）微生物酶3）微生物代謝產(chǎn)物4）基因重組產(chǎn)物5）微生物轉化初級代謝產(chǎn)物：在對數(shù)期產(chǎn)生，供給細胞生長的物質。（產(chǎn)生初級代謝的生長階段又稱營養(yǎng)期）次級代謝產(chǎn)物：在指數(shù)期后期的減速期和穩(wěn)定期形成，對細胞代謝無明顯影響的物質；在連續(xù)培養(yǎng)時，當微生物以低生長速率即緩慢生長而不是停止生長

2、時也產(chǎn)生次級代謝。微生物轉化：生物細胞或其產(chǎn)生的酶能將一種化合物轉化成化學結構相似，但經(jīng)濟上更有價值的化合物，這個過程稱為微生物轉化。菌種篩選的一般過程：土樣的采取—預處理—培養(yǎng)—菌落的選擇—產(chǎn)品的鑒定菌種的選育，改造目的：1.防止菌種退化2.解決生產(chǎn)實際問題3.提高生產(chǎn)能力4.提高產(chǎn)品質量5.產(chǎn)生新產(chǎn)品反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)：主要包括反饋抑制和反饋阻遏。反饋抑制是生物化學途徑的末端產(chǎn)物抑制途徑中某個催化酶的活性（通常是第一個反應）；反饋阻遏是生

3、物化學途徑的末端產(chǎn)物組織反應途徑中某個催化酶的合成（阻遏發(fā)生在基因水平）無分支代謝途徑：僅有一個產(chǎn)物的代謝途徑。菌種保藏的基本原理：根據(jù)微生物的生理生化特性，人為的創(chuàng)造條件，使微生物處于代謝不活躍、生長繁殖受到抑制的休眠狀態(tài)，以減少菌種的變異。菌種的退化：指整個菌體在多次接種傳代過程中逐漸造成菌種發(fā)酵力或繁殖力下降或發(fā)酵產(chǎn)物得率降低的現(xiàn)象發(fā)酵工程菌種的擴大培養(yǎng)：具體指將保存砂土管或冷凍干燥管中處于休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后，再

4、經(jīng)過搖瓶及種子罐逐級擴大培養(yǎng)，從而獲得一定數(shù)量和質量的純種。這些純種培養(yǎng)物稱為種子。菌種的擴大培養(yǎng)程序：實驗室種子制備（斜面菌種的培養(yǎng)、搖瓶種子培養(yǎng)）；生產(chǎn)車間種子制備培養(yǎng)基：是提供微生物生長繁殖和生物合成各種代謝產(chǎn)物所需要的、按一定比例配制的多種營養(yǎng)物質的混合物(滿足菌體的生長、促進產(chǎn)物的形成）。發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基組成成分：碳源、氮源、無機鹽及微量元素、水、生長因子、前體、產(chǎn)物促進劑、誘導物和抑制劑、螯合劑、緩沖劑、需氧量、消泡劑前體：指

5、某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物利用在生物合成過程中結合到產(chǎn)物分子中去，而其自身的結構并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而有較大的提高生長因子：微生產(chǎn)物得率：是指每消耗1g(或mo1)基質所合成的產(chǎn)物的克數(shù)(或mol數(shù))。這里消耗的基質是指被微生物實際利用掉的基質數(shù)量，即投入的基數(shù)減去殘留的基質量(SoS)。轉化率：往往是指投入的原料與合成產(chǎn)物數(shù)量之比基質比消耗速率[qsg(或mo1)／g菌體h]：系指每克菌體在一小

6、時內(nèi)消耗營養(yǎng)物質的量。它表示細胞對營養(yǎng)物質利用的速率或效率。在比較不同微生物的發(fā)酵效率上這個參數(shù)很有用。產(chǎn)物比生產(chǎn)速率[qp，g(或mo1)／g菌體h]：系指每克菌體在一小時內(nèi)合成產(chǎn)物的量，它表示細胞合成產(chǎn)物的速率或能力，可以作為判斷微生物合成代謝產(chǎn)物的效率。提高微生物生長得率的措施:1.要篩選優(yōu)良的菌種，其本身就應具備高的生長得率。2.要選擇合適的培養(yǎng)基配方，提供略微過量的其它營養(yǎng)物質，使碳源成為最終的限制性物質。3.須選擇和控制合適

7、的培養(yǎng)條件，使得微生物的代謝按所需方向進行。氣升式發(fā)酵罐：特點：結構簡單、不易染菌、溶氧效率高和耗能低等類型：氣升環(huán)流式、鼓泡式、空氣噴射式自吸式發(fā)酵罐：是一種不需要空氣壓縮機，而在攪拌過程中自吸入空氣的發(fā)酵罐。結構大致上與通用式發(fā)酵罐相同，主要區(qū)別在于攪拌器的形狀和結構不同4.在發(fā)酵的操作過程中要盡量防止雜菌污染發(fā)酵周期：實驗周期是指接種開始至培養(yǎng)結束放罐這段時間。但在工業(yè)生產(chǎn)上即從第一罐接種經(jīng)發(fā)酵到結束至第二次接種為止這段時間為一個

8、發(fā)酵周期連續(xù)發(fā)酵:把新鮮的培養(yǎng)基連續(xù)地供給均勻混合的發(fā)酵系統(tǒng)，同時又以相同的速度把含有細胞和產(chǎn)物的發(fā)酵液從發(fā)酵系統(tǒng)中抽出便可使發(fā)酵過程連續(xù)化，并且使發(fā)酵罐內(nèi)的液量維持恒定不變，使培養(yǎng)物在近似恒定狀態(tài)下生長的培養(yǎng)方法固態(tài)發(fā)酵：微生物在具有一定溫度和濕度的固體培養(yǎng)基的表面進行生長、繁殖、代謝的發(fā)酵過程稱作為固態(tài)發(fā)酵氧的傳遞速率：通入發(fā)酵液中的氣泡愈小，氣泡與液體的接觸面積就愈大，液體中氧的溶解速率也就愈快。增加溶氧速率的方法：a）采用攪拌槳