資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。緒論對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期形成的產(chǎn)物是細(xì)胞自身生長(zhǎng)所必須的,稱為初級(jí)代謝產(chǎn)物。各種次級(jí)代謝產(chǎn)物都是在微生物生長(zhǎng)緩慢或停止生長(zhǎng)時(shí)期即穩(wěn)定期所產(chǎn)生的,非微生物生長(zhǎng)所必須的物質(zhì)。第二章工業(yè)微生物的菌種選育微生物是各種活性物質(zhì)產(chǎn)物的豐富源泉。生物活性物質(zhì)很多,有微生物的初級(jí)代謝產(chǎn)物,如氨基酸,多糖、核酸,維生素等,有微生物的次級(jí)代謝產(chǎn)物,如抗生素、酶抑制劑、色素等。工業(yè)菌種育種的方法誘變育種自然育種雜交育種(常規(guī)雜交育種、原生質(zhì)體融合)分子育種自然選育的作用:自然選育在工業(yè)生產(chǎn)中能夠達(dá)到純化菌種,防止菌種衰退,穩(wěn)定生產(chǎn),提高產(chǎn)量的目的。有利于誘變:(誘變育種)重組修復(fù)SOS修復(fù)營(yíng)養(yǎng)缺陷型是指經(jīng)過誘變而產(chǎn)生的缺乏合成某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如氨基酸、維生素和堿基等的能力,必須在其基本培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)成分才能正常生長(zhǎng)的變異株。篩選營(yíng)養(yǎng)缺陷型的方法:淘汰野生型檢出缺陷型第三章:工業(yè)培養(yǎng)基微生物生長(zhǎng)的六大營(yíng)養(yǎng)要素:碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無機(jī)鹽和水培養(yǎng)基的分類一、成分了解程度分天然培養(yǎng)基:采用天然原料合成培養(yǎng)基:原料其化學(xué)成分明確、穩(wěn)定半合成培養(yǎng)基:部分原料其化學(xué)成分明確按狀態(tài):固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基按用途(從發(fā)酵生產(chǎn)應(yīng)用考慮):斜面培養(yǎng)基種子培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基a.葡萄糖b.糊精、淀粉及其水解物使用條件:微生物必須能分泌水解淀粉、糊精的酶類缺點(diǎn):難利用、發(fā)酵液比較稠、成分比較復(fù)雜,有直鏈淀粉和支鏈淀粉等等。優(yōu)點(diǎn):來源廣泛、價(jià)格底難利用,能夠解除葡萄糖效應(yīng)c.糖蜜(蔗糖、乳糖、麥芽糖)常見的氮源可分為兩大類:有機(jī)氮源和無機(jī)氮源無機(jī)氮源被菌體作為氮源利用后,培養(yǎng)液中就留下了酸性或堿性物質(zhì),這種經(jīng)微生物生理作用(代謝)后能形成酸性物質(zhì)的無機(jī)氮源叫生理酸性物質(zhì),如硫酸胺若菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的則此種無機(jī)氮源稱為生理堿性物質(zhì),如硝酸鈉。正確使用生理酸堿性物質(zhì),對(duì)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的pH有積極作用。有機(jī)氮源:一些廉價(jià)的原料:花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、魚粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒糟。成分復(fù)雜:除提供氮源外,有些有機(jī)氮源還提供大量的無機(jī)鹽及生長(zhǎng)因子,少量糖類、脂肪。例玉米漿:①可溶性蛋白、生長(zhǎng)因子(生物素)、苯乙酸②較多的乳酸③硫、磷、微量元素等無機(jī)鹽及微量元素作用Na+維持細(xì)胞滲透壓的功能K+影響細(xì)胞膜的透性Ca2+調(diào)節(jié)細(xì)胞透性,發(fā)酵液中磷酸鹽含量從廣義上講,凡是微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量的有機(jī)物質(zhì),如嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生長(zhǎng)因子。前體指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中,能直接被微生物在生物合成過程中合成到產(chǎn)物分子中去,而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化,可是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而有較大的提高。所謂產(chǎn)物促進(jìn)劑是指那些非細(xì)胞生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)物,又非前體,但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。影響工業(yè)培養(yǎng)基質(zhì)量的因素1.原料質(zhì)量2.培養(yǎng)基的配制工藝3.滅菌4.其它第四章滅菌滅菌與消毒的區(qū)別滅菌:采用強(qiáng)烈的理化因素使任何物體內(nèi)外部的一切微生物永遠(yuǎn)喪失其生長(zhǎng)繁殖能力的措施。消毒:是指殺死病原微生物、但不一定能殺死細(xì)菌芽孢的方法。一般見化學(xué)的方法來達(dá)到消毒的作用。滅菌實(shí)質(zhì):殺菌:指菌體雖死,但形體尚存溶菌:指菌體殺死后,其細(xì)胞發(fā)生溶化連續(xù)滅菌(連消)配好的培養(yǎng)基在通入發(fā)酵罐時(shí)進(jìn)行的加熱、保溫、降溫的滅菌過程,稱為連續(xù)滅菌滅菌方法:化學(xué)滅菌物理滅菌:輻射滅菌干熱滅菌濕熱滅菌過濾除菌1.培養(yǎng)基的過濾除菌:對(duì)于含酶、血清、維生素和氨基酸等熱敏物質(zhì)的培養(yǎng)基,無法采用高溫滅菌法,但能夠經(jīng)過過濾手段除去菌體。2.空氣過濾除菌無菌空氣制備過程p93第五章生產(chǎn)菌種的培養(yǎng)與保藏種子擴(kuò)大培養(yǎng)是指將保存在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后,再經(jīng)過搖瓶及種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng),最終獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。這些純種培養(yǎng)物稱為種子。種子擴(kuò)培的目的獲得純而壯活力旺盛的菌種獲得滿足接種量要求的培養(yǎng)物在擴(kuò)大過程中,對(duì)菌種進(jìn)行馴化最終實(shí)現(xiàn)縮短發(fā)酵時(shí)間,保證生產(chǎn)水平發(fā)酵級(jí)數(shù)的確定制備種子需逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的次數(shù),一般根據(jù)菌種生長(zhǎng)特性,孢子發(fā)芽及菌體繁殖速度以及采用發(fā)酵罐體積而定。接種量:移入種子的體積接種量＝—————————接種后培養(yǎng)液的體積過大過小都不好,最終以實(shí)踐定,如大多數(shù)抗生素為7-15%?？墒且话阏J(rèn)為大一點(diǎn)好。種齡:種齡是指種子罐中培養(yǎng)的菌體開始移入下一級(jí)種子罐或發(fā)酵罐時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間。種子異常往往表現(xiàn)為:1)菌種生長(zhǎng)發(fā)育緩慢或過快2)菌絲結(jié)團(tuán)3)菌絲粘壁菌種保藏的原理根據(jù)菌種的生理、生化特性,人工創(chuàng)造條件使菌種的代謝活動(dòng)處于休眠狀態(tài)。理想的菌種保藏方法應(yīng)具備的條件低溫、干燥、真空。工業(yè)微生物菌種保藏技術(shù)1.定期移植保藏法2.

液體石蠟保藏法3.沙土保藏法4.真空冷凍干燥保藏法5.

液氮超低溫保藏法6.固體曲保藏法等定期移植保藏法將菌種接種于適宜的斜面或液體培養(yǎng)基,待生長(zhǎng)成健壯的菌體(對(duì)數(shù)期細(xì)胞)后,將菌種放置4℃冰箱保藏,每間隔一定時(shí)間需重新移植培養(yǎng)一次。缺點(diǎn):微生物依然有活動(dòng),保藏的時(shí)間較短,菌種容易退化。第六章發(fā)酵的工藝控制發(fā)酵過程操作方式A.分批發(fā)酵B.補(bǔ)料分批發(fā)酵C.連續(xù)發(fā)酵補(bǔ)料分批培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:(1)能夠消除底物抑制。(2)能夠達(dá)到高密度細(xì)胞培養(yǎng)。(3)延長(zhǎng)次級(jí)代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)時(shí)間。(4)稀釋有毒代謝產(chǎn)物。

(5)操作和控制都比較簡(jiǎn)單初級(jí)代謝的代謝變化產(chǎn)物:隨菌體的生長(zhǎng)在不斷的進(jìn)行,有的與菌體的生長(zhǎng)呈平行關(guān)系。次級(jí)代謝的代謝變化菌體生長(zhǎng)繁殖階段(生長(zhǎng)期)與產(chǎn)物形成階段(生產(chǎn)期)是分開的,即非偶聯(lián)型。菌體生長(zhǎng)階段營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度減少,菌體濃度明顯增加,溶解氧不斷下降,pH值也發(fā)生一定改變。營(yíng)養(yǎng)物降到一定程度,菌體生長(zhǎng)減慢,直至達(dá)到菌體的臨界濃度。期間,積累了代謝中間體;與次級(jí)代謝有關(guān)酶被解除了控制,為產(chǎn)物合成做好了準(zhǔn)備。產(chǎn)物合成階段菌體的生長(zhǎng)達(dá)到恒定貯藏期:細(xì)胞干重繼續(xù)增加,開始形成產(chǎn)物持續(xù)期:細(xì)胞干重不變,繼續(xù)耗糖和分泌產(chǎn)物。碳源種類速效碳源:較迅速的被利用,有利于菌體的生長(zhǎng),如葡萄糖遲效碳源:被菌體緩慢利用,有利于代謝產(chǎn)物的合成,如乳糖等速效氮源:較迅速的被利用,有利于菌體的生長(zhǎng)。如氨基酸、玉米漿等遲效氮源:被菌體緩慢利用,有利于延長(zhǎng)次級(jí)代謝產(chǎn)物的分泌期,如黃豆餅粉、花生餅粉等溶氧高,有利于菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成,但太大,也會(huì)出現(xiàn)抑制產(chǎn)物的形成臨界溶氧濃度:指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度。發(fā)酵過程中氧的控制(一)從供氧方面考慮:a.改變通氣速率(供氣量)b.提高罐壓c.在通入的空氣中摻入純氧,提高氧分壓d.提高設(shè)備的供氧能力(KLa)增加攪拌,改變供氣方式(二)從需氧方面考慮:a.養(yǎng)料的豐富程度影響菌體的生長(zhǎng)b.溫度的影響在微生物培養(yǎng)過程中,由于通氣和攪拌、代謝氣體的逸出以及培養(yǎng)基中的糖、蛋白質(zhì)、代謝物等穩(wěn)定泡沫的表面活性物質(zhì)的存在,使發(fā)酵液中產(chǎn)生一定數(shù)量的泡沫。起泡的危害1、降低生產(chǎn)能力降低了發(fā)酵罐的裝料系數(shù),大多數(shù)罐的裝料系數(shù)為0.6-0.72、引起原料浪費(fèi)如果設(shè)備容積不能留有容納泡沫的余地,氣泡會(huì)引起原料流失,造成浪費(fèi)。3、影響菌的呼吸泡沫嚴(yán)重,無法進(jìn)行攪拌,促進(jìn)氧傳遞,如果氣泡穩(wěn)定,不破碎,那么隨著微生物的呼吸,氣泡中充滿二氧化碳,而且又不能與空氣中氧進(jìn)行交換,這樣就影響了菌的呼吸。4、引起染菌由于泡沫增多而引起逃液,于是在排氣管中粘上培養(yǎng)基,就會(huì)長(zhǎng)菌。隨著時(shí)間延長(zhǎng),雜菌會(huì)長(zhǎng)入發(fā)酵罐而造成染菌。大量泡沫由罐頂進(jìn)一步滲到軸封,軸封處的潤(rùn)滑油可起點(diǎn)消泡作用,從軸封處落下的泡沫往往引起雜菌污染。5、消泡劑的加入會(huì)使下游工程的分離帶來困難常見消泡劑的種類和性能1)天然油脂:玉米油、米糠油、豆油、棉子油、魚油及豬油2)聚醚類消泡劑3)高碳醇、脂肪酸和酯類4)硅酮類發(fā)酵終點(diǎn)的判斷生產(chǎn)需要考慮成本和生產(chǎn)能力確定放罐時(shí)間,須考慮因素:1、經(jīng)濟(jì)因素2、產(chǎn)品質(zhì)量因素3、特殊因素造成染菌的主要原因總結(jié)1、設(shè)備滲漏設(shè)備滲漏包括夾套穿孔、盤管穿孔、接種管穿孔、閥門滲漏、攪拌軸滲漏、罐蓋漏和其它設(shè)備漏等。2、空氣帶菌從日本工業(yè)技術(shù)院和上海第四制藥廠分析空氣帶菌而造成的染菌分別為19.96％和26%。國(guó)內(nèi)外空氣除菌技術(shù)雖已有較大改進(jìn),但依然沒有使染菌率降低到理想的程度。因?yàn)榭諝獬到y(tǒng)較為復(fù)雜,環(huán)節(jié)多,偶遇不慎便會(huì)導(dǎo)致空氣除菌失敗。3、種子帶菌種子帶菌又分為種子本身帶菌和種子培養(yǎng)過程中染菌。加強(qiáng)種子管理,嚴(yán)格無菌操作,種子本身帶菌是能夠克服的。種子培養(yǎng)過程染菌與發(fā)酵一樣有許多因素造成。4、滅菌不徹底滅菌技術(shù)的好壞與滅菌質(zhì)量很有關(guān)系升溫快慢、保溫時(shí)間長(zhǎng)短蒸汽總壓是否達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中的雜菌數(shù)量因季節(jié)而有很大差別原材料儲(chǔ)存和保管如:玉米漿、母液糖等有機(jī)原料——雜菌的數(shù)量發(fā)酵罐、培養(yǎng)基配制罐等設(shè)備的清洗質(zhì)量——有無滅菌的死角對(duì)減少或避免染菌依然是十分必要的。5、技術(shù)管理不善技術(shù)管理就是要對(duì)發(fā)酵每個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制,發(fā)酵中稍有不慎就可能染菌,因此不能有僥幸心理而放松管理