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微生物与 发酵工程



录入时间:2011-6-2 11:02:05 来源:青岛海博

一、发酵工程概念
    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中的一种新技术。
二、发酵工程的内容
    发酵工程的内容包括了以下的基本步骤:
    菌种的选育
    培养基的配置
    灭菌
    扩大培养和接种
    发酵过程
    分离提纯
1、菌种的选育
       选育的方法:
       从自然界中先分离出相应的菌种;
       利用诱变筛选出符合生产要求的优良菌种 ;
       利用基因工程、细胞工程的方法构建工程细胞或工程菌。
       举例:
    可将人工合成的人的胰岛素基因与大肠杆菌的质粒结合,形成重组DNA,再把重组DNA导入大肠杆菌细胞内形成工程菌。通过筛选则可培养出能生产人的胰岛素的菌种。
2、培养基的配置
    培养基配置的原则:
    根据不同的菌种,选择不同的材料配制培养基。
    配制的培养基应满足微生物在碳源、氮源长因子、水、无机盐等方面的营养要求,并为微生物提供适宜的PH。
    培养基的营养要协调,以利于产物的合成。
    培养基在满足微生物的营养需求的基础上应尽量降低生产成本,以得到更高的经济效益。
    举例:
    发酵生产常采用天然成分的液体培养基。而且,经常用野生的植物淀粉、甘蔗渣、秸秆,以及乙醇、醋酸等石化产品代替粮食来配制培养基。
3、灭菌
    灭菌的原因:
    在发酵过程中如混入其他微生物,将与菌种形成竞争关系,对发酵过程造成不良影响 。
    举例:
    如果在谷氨酸发酵过程中混人放线菌,则放线菌分泌的抗生素就会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡。如果在青霉素生产过程中污染了杂菌,这些杂菌则会分泌青霉素酶,将合成的青霉素分解掉。 
4、扩大培养和接种
    扩大培养:
    扩大培养是将培养到对数期的菌体分开,分头进行培养,以促使菌体数量快速增加,能在短时间里得到大量的菌体
    接种:
    有了用于生产的充足的菌体,在接种时要注意什么事项呢?
      接种过程中要注意防止杂菌污染
5、发酵过程
    发酵产物:
    发酵产物主要在菌体生长的稳定期产生。
    发酵进程
    在发酵过程中随时取样检测培养液中细菌数目、产物浓度以了解发酵进程,及时添加必需的培养基成分来延长菌体生长稳定期的时间,以得到更多的发酵产物 。
    发酵条件
    发酵生产中温度、pH、溶氧量等对发酵过程有重大影响。
6、分离提纯
    发酵产物不同,分离提纯的方法会有所不同,产物分离、提纯的一般方法是:
 
    代谢产物:蒸馏、萃取、离子交换等方法。
 
    菌体本身:过滤、沉淀。
 
三、发酵工程的应用
    在医药方面:
    发酵工程能生产人们所需的药品。例如:通过青霉发酵能生产青霉素。
    通过发酵工程能生产基因药品。例如:将合成的人的胰岛素基因转移到大肠杆菌细胞内构建成“工程菌”,再通过培养“工程菌”即可获得人的胰岛素。
四、发酵工程的应用
    在食品工业方面:
    发酵工程能为人们提供丰富优质的传统发酵产品。如:生产呻酒,果酒等。
    发酵工程能生产各种食品添加剂。例如,
酸味剂:柠檬酸、乳酸等;鲜味剂:谷氨酸等;
色    素:β-胡萝卜素等;  甜味剂:高果糖浆等。
    发酵工程能为解决人类粮食短缺问题开辟新途径。例如:通过发酵可获得大量的微生物菌体——单细胞蛋白。20世纪80年代中期全世界的单细胞蛋白年产量已达2.0x107t,广泛用于食品加工和饲料中。
 

 

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