文档介绍：微生物工程 1 第一章总论生物技术:是以现代生命科学为基础,利用生物(或生物组织、细胞及其他组成部分)的特性和功能,设计、构建具有预期性能的新物质或新品系,以及与工程原理相结合,加工生产产品或提供服务的综合性技术。生物工程,是以生物学的理论和技术为基础,结合现代工程技术,充分运用分子生物学的最新成就,定向地改造生物或其功能,再通过合适的生物反应器对这类工程菌进行大规模培养,以生产大量有用代谢产物或发挥它们独特生理功能的一门新兴技术。生物工程包括五大工程: 遗传工程( 基因工程)、细胞工程、微生物工程( 发酵工程)、酶工程( 生化工程)和生物反应器工程。微生物工程:又叫发酵工程(Fermentation Engineering) ,是大规模发酵生产工艺的总称,就是利用微生物发酵作用, 通过现代工程技术手段来生产有用物质,或者把微生物直接应用于生物反应器的技术。它是在发酵工艺基础上吸收基因工程、细胞工程和酶工程以及其他技术的成果而形成的。发酵工程主要包括菌种的培养和选育, 发酵条件的优化, 发酵反应器的设计和自动控制, 产品的分离纯化和精制等。除食品工业外,化工、医药、冶金、能源开发、污水处理、防腐、防霉等开发,给发酵工程带来新的发展前景。生物反应过程的实质:利用生物催化剂从事生物技术产品的生产过程。工程理念: 理论上的正确性( Valid Theory ); 技术上的可行性( Technical Feasibility ); 操作上的安全性( Safety Operation ) ;经济上的合理性( Economical Rationality )。工程学基本概念: 衡算概念、速率概念、最优化概念、技术经济概念、上游生物技术工程化的概念、细胞代谢和培养工艺过程一体化的概念生物反应过程的组成:(1 )原料的预处理和培养基的制备( 2 )生物催化剂的制备(3 )生物反应器及反应条件的选择( 4 )产品的分离与纯化微生物产品的类型( 1 )菌体;( 2)酶;( 3 )代谢产物; 初级代谢产物,次级代谢产物天然发酵/ 传统发酵阶段产品:酒类、醋、酱油、泡菜、干酪、面包、臭豆腐、沼气发酵等。纯培养技术的建立/ 第一代发酵技术产品:主要是厌氧发酵和发酵产生的初级代谢产物,如酒精、***、丁醇、柠檬酸和酶制剂等表面固体。深层培养技术/ 第二代发酵技术产品:各种有机酸、酶制剂、维生素等。微生物工程/ 第三代发酵技术产品:胰岛素、生长激素、单克隆抗体等,大部分为高附加值的医药产品。微生物工程的应用范围: 1. 医药工业抗生素、氨基酸、维生素、甾体激素、生物制品、治疗用酶、酶抑制剂、其它核酸类药物 2. 食品工业食品加工、酒类饮料、调味品、发酵食品、食品添加剂、甜味剂 3. 能源化工清洁能源、醇类及溶剂、有机酸、烷烃、化工冶金 、生物除草剂、生物增产剂、食用菌和药用真菌 5. 环境保护三废(废水、废气、废渣) 、活性污泥法(主要是针对 COD 和 BOD 的降解) 、厌氧法(将大分子化合物分解成易被微生物利用的酸类和醇类等小分子物质,并产生甲烷气体。用于高负荷废水(高 COD )处理) 、好养法(废水处理的常用方法) 第二章生物工业菌种与种子扩大培养菌种衰退:菌种经过长期人工培养或保藏,由于自发突变的作用而引起某些优良特性变弱或消失的现象。种子扩大培养是指将保藏起来的处于休眠状态的菌种接入试管斜面活化后,再经过摇瓶及种子罐逐级放大培养而获微生物工程 2 得一定数量和质量的纯种的过程。这些纯种培养物称为种子菌种的保藏目的:不死,不衰,不被污染,便于研究、交换使用▲菌种保藏的原理:挑选优良纯种,最好是它们的休眠体(如孢子、芽孢) ,创造一个使微生物代谢不活泼、生长受抑制的环境条件(如干燥、低温、缺氧、缺乏营养、添加保护剂或酸度中和剂等) ,使微生物在保藏中不增殖,也就很少发生突变。工业微生物菌种选育的目的在于通过改良菌种的特性,挑选符合工业化生产的菌种。增殖培养给混合菌群提供有利于目的菌株生长或不利于其它菌株生长的条件, 以促进目的菌株大量繁殖, 便于分离。育种的目的就是要改善菌种的特性,以提高产量、改进质量、降低成本、改革工艺、方便管理和综合利用等。其中诱变育种是有效方法之一。种子罐并非级数越多越好(判断) ★微生物工业对菌种的要求有哪些? 菌种是基本材料(1) 能在廉价原料制成的培养基上迅速生长和生成目的产物产量高的菌种;(2) 易于控制培养条件(T、 pH 、溶氧等), 所需的酶活性高, 发酵周期较短;( 3) 抗杂菌和噬菌体的能力较强;( 4) 菌种纯, 遗传性能稳定, 不容易变异和退化;( 5 )菌种不是病原菌,不会产生任何有害物质。工业微生物的育种和改良方法有哪些? 菌种选育包括自然选育和诱变选育。不经过人工诱变处理,根据菌种