第七章發(fā)酵工程技術

第一節(jié)概述

一、發(fā)酵工程

的概念

發(fā)酵工程又成為微生物工程，是利用微生物制造工業(yè)原料與工業(yè)產(chǎn)品并提供服務的技術微生物發(fā)酵工程是一個十分復雜的自催化工程，是生物技術的基礎工程，用于:如基因工程、細胞工程、酶工程都與發(fā)酵工程相關第二階段1900—1940年，準“純菌培養(yǎng)”階段，規(guī)模增大，產(chǎn)品主要有酵母、甘油、乳酸、檸檬酸、丁醇、丙酮（第一次世界大戰(zhàn)彈藥制造原料）等

第三階段第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)至1953年，本階段是發(fā)酵工業(yè)的大發(fā)展時期，青霉素實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)推動了發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展；特點是：純菌培養(yǎng)、大規(guī)模、產(chǎn)品多為抗生素、氨基酸、核酸、甾體等次級代謝產(chǎn)物第四階段

1953年至今，基因工程等高新技術應用階段；如DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的提出、質(zhì)粒載體的發(fā)現(xiàn)及成功應用、分子雜交、克隆技術等三、發(fā)酵工程的研究內(nèi)容

菌種的培養(yǎng)和選育、菌的代替與調(diào)節(jié)、培養(yǎng)基的滅菌、通氣攪拌、溶氧、發(fā)酵條件的優(yōu)化、發(fā)酵過程各參數(shù)與動力學、發(fā)酵反應器的設計和自動控制、產(chǎn)品的分離純化與精制等

決定發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)水平的三要素：生產(chǎn)菌種、發(fā)酵工藝和發(fā)酵設備第二節(jié)優(yōu)良菌種的選育菌種選育方法

經(jīng)驗育種法：自然選育、誘變育種、雜交育種等定向育種法：控制雜交育種、原生質(zhì)體融合、基因工程等1.自然選育

①概念：即不經(jīng)人工處理，利用微生物的自然突變進行菌種選育的過程稱為~

②特點：可純化菌種、防止菌種衰退、穩(wěn)定生產(chǎn)水平、提高產(chǎn)物產(chǎn)量；但效率低、進展慢（若能將此法于誘變育種交替使用，則效果較好）2.誘變育種即用人工方法誘發(fā)突變；突變發(fā)生部位一般是在遺傳物質(zhì)DNA上，并可穩(wěn)定遺傳（2）誘變劑及作用方式①物理誘變劑：如200-300nm紫外線②化學誘變劑：P2653.原生質(zhì)體融合是將兩個親株分別通過去除細胞壁，使菌體細胞在高滲環(huán)境中釋放出由原生質(zhì)體包被著的球狀體，在高滲條件下混合兩個親株的原生質(zhì)體，由PEG作促融劑使它們相互凝集發(fā)生細胞融合，接著兩細胞基因組由接觸到交換，從而實現(xiàn)遺傳物質(zhì)重組，在再生細胞中就有可能挑選出較理想的重組子原生質(zhì)體融合的一半程序溶壁促融培養(yǎng)挑選融合重組子溶壁：細菌用溶菌酶；酵母用蝸牛酶；霉菌用纖維素酶和蝸牛酶菌種種子制備發(fā)酵發(fā)酵液預處理提取精制發(fā)酵的基本過程一、菌種

1.要求產(chǎn)量高、生長快、性能穩(wěn)定、容易培養(yǎng)2.儲存

為防止菌種衰退，菌種必須以休眠狀態(tài)保存于砂土管或冷凍干燥管中，并置于0-4℃冰箱（庫）中種子制備在在搖瓶或小罐內(nèi)進行，種子要經(jīng)過兩次擴大培養(yǎng)才能進入發(fā)酵罐二、種子的制備