文档介绍：绪论:一、概念:发酵工程(FermentationEngineering)指在最适发酵条件下,在发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的技术。二、发酵工程研究的主要内容发酵工程主要包括代谢工程和发酵工艺两个主要内容具体来说它一般包括微生物细胞或动植物细胞的悬浮培养,或利用固定化酶,固定化细胞所做的反应器加工底物,以及培养加工后产物大规模的分离提取等工艺。发酵工艺主要是在生物反应过程中提供各种所需的最适环境条件。如酸碱度、湿度、底物浓度、通气量以及保证无菌状态等研究内容。四、发酵工程的特点一个完整的发酵过程包括:1材料的预处理2生物催化剂的制备3生化反应器及发应条件的选择与监控第二章:菌种的来源一、工业化生产菌种的要求能够利用廉价的原料,简单的培养基,大量高效地合成产物有关合成产物的途径尽可能地简单,或者说菌种改造的可操作性要强遗传性能要相对稳定不易感染它种微生物或噬菌体产生菌及其产物的毒性必须考虑(在分类学上最好与致病菌无关)生产特性要符合工艺要求二、自然界中菌种分离的一般过程(步骤):土样的采取→预处理→培养→菌落的选择→:、采样时要注意的问题:气候、水分、空气;来源要广;结合产品的特点;标签:地点、时间、气候等四、目的微生物富集的一些基本方法富集的目的:让目的微生物在种群中占优势,使筛选变得可能。富集的三种方案:定向培养:采用特定的有利于目的微生物富集的条件,进行培养。当不可能采用定向培养时,则可设计在一个分类学中考虑,不能提供任何有助于筛选产生菌的信息,:加热、膜过滤等但主要是通过培养的方法定向培养的富集方法1、底物2、pH条件3、培养时间4、培养温度等一切能提高目的微生物相对生长速度的手段,培养(固体、液体;分批连续)后使目的微生物在种群中占优势。五、:在培养时以产物的形成有目的的设计培养基利用简单、快速的鉴定方法,:菌落的外观形态,是微生物的一个重要表征。如多糖产生菌在适当的培养基上生长,从具有粘液性的菌落外观上就可以初步识别。六、菌株选育、分子改造方法:基因突变:自然选育、诱变育种基因重组:杂交、原生质体融合、基因工程基因的直接进化:点突变、易错PCR、同序法DNAShuffling等第三章:发酵培养基一、发酵培养基所需成分1、碳源1)、作用:提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需的碳成分 提供合成目的产物所必须的碳成分2)、来源:糖类、油脂、有机酸、正烷烃3)、工业上常用的糖类①葡萄糖②糖蜜③淀粉、糊精2、氮源氮源主要用于构成菌体细胞物质(氨基酸,蛋白质、核酸等)和含氮代谢物。常用的氮源可分为两大类:有机氮源和无机氮源。1)、无机氮源选择合适的无机氮源有两层意义:满足菌体生长稳定和调节发酵过程中的pH2)、有机氮源成分复杂:除提供氮源外,有些有机氮源还提供大量的无机盐及生长因子3、无机盐和微量元素来源:C、N源,以盐的形式补充使用注意点:A对于其它渠道有可能带入的过多的某种无机离子和微量元素在发酵过程中必须加以考虑B使用时注意盐的形式(pH的变化)4、生长因子、前体和产物促进剂前体作用:前体有助于提高产量和组份用法:前体使用时普遍采用流加的方法5、水三、发酵培养基的设计和优化:1、培养基成分选择的原则:菌种的同化能力、代谢的阻遏和诱导、合适的C、N比:100∶~、pH的要求2、成分含量的确定1)、理论转化率与实际转化率理论转化率是指理想状态下根据微生物的代谢途径进行物料衡算,所得出的转化率的大小。实际转化率是指实际发酵过程中转化率的大小2)、实验设计培养基成分的含量最终都是通过实验获得的合理的实验方法:多因子实验:均匀设计、正交实验设计、响应面分析等3、培养基设计的步骤:①根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问题,初步确定可能的培养基成分;②通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分;③当培养基成分确定后,剩下的问题就是各成分最适的浓度,由于培养基成分很多,为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法。4、摇瓶水平到反应器水平的优化配方摇瓶——培养基设计的第一步反应器—最终的优化的基础配方5、培养基设计时注意的一些相关问题:原料及设备的预处理、原材料的质量、发酵特性的影响、灭菌第四章种子的扩大培养一、种子扩大培养的概念:种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后,再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。二、种子扩大培养的目的:接种量的需要菌种的驯化缩短发酵时间、保证生产水平三、种子的要求:总量及浓度能满足要求生理状况稳定,个体与群体活力