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1、1《發(fā)酵工程發(fā)酵工程》第二章第二章發(fā)酵工程菌種發(fā)酵工程菌種1、發(fā)酵工程菌、發(fā)酵工程菌:發(fā)酵工業(yè)的微生物種類很多,可分為兩二類,即可培養(yǎng)微生物和未培養(yǎng)微生物。其中,可培養(yǎng)微生物包括四大類:1)細(xì)菌:單細(xì)胞原核微生物,分布最廣、數(shù)量最多,工業(yè)上常用的有枯草芽孢桿菌、醋酸桿菌、棒狀桿菌、短桿菌等,用于各種酶制劑、有機(jī)酸、氨基酸等;2)放線菌:單細(xì)胞原核,因菌落呈放線狀而得名,最大的經(jīng)濟(jì)價值在于能產(chǎn)生多種抗生素,常用的放線菌主要來自鏈霉菌屬、小
2、單孢菌屬和諾卡菌屬,如鏈霉素、紅霉素、金霉素;3)酵母菌)酵母菌:一類單細(xì)胞,兼性厭氧,出芽出芽生殖真核微生物,啤酒酵母、假絲酵母、類酵母用于生產(chǎn)啤酒、制造面包、生產(chǎn)脂肪酶和可食用、藥用和飼料用酵母菌體蛋白;4)霉菌:發(fā)霉的真菌,根霉、毛霉、紅曲霉、青霉,它們廣泛用于生產(chǎn)酶制劑等。2、發(fā)酵工程菌種的分離篩選:、發(fā)酵工程菌種的分離篩選:發(fā)酵工業(yè)對菌種的要求:1)能在廉價原料制成的培養(yǎng)基上生長,目的產(chǎn)物產(chǎn)量高、易回收;2)生長快,發(fā)酵周期短
3、;3)培養(yǎng)條件易于控制;4)抗噬菌體和雜菌污染能力強(qiáng);5)菌種不易變異退化;6)對放大設(shè)備的適應(yīng)性強(qiáng);7)菌種不是病原菌,不產(chǎn)生任何有害的生物活性物質(zhì)和毒素。菌種的獲得途徑:1)從菌種保存機(jī)構(gòu)直接購買(CCCCM中、ATCC美);2)從自然屆分離篩選;3)從發(fā)酵水平高的批號中重新進(jìn)行分離篩選。菌種的分離篩選過程:樣品的采集(土壤、海洋、空氣、極端環(huán)境微生物、動植物中,總原則是來源越廣泛,獲得新菌種的可能性越大)材料的預(yù)處理(熱處理、膜過
4、濾、離心法、添加幾丁質(zhì)分離放線菌)富集培養(yǎng)(控制營養(yǎng)成分和條件篩選目的菌)菌種分離(平板劃線分離法、涂布分離法)見P18菌種的初篩和復(fù)篩菌種鑒定,確定菌種類型。3、菌種的代謝:、菌種的代謝:1)初級代謝產(chǎn)物:把微生物產(chǎn)生的對自身生長和繁殖必需的物質(zhì)稱為初級代謝產(chǎn)物。2)次級代謝產(chǎn)物:由生物體合成,但對其自身的生長、繁殖和發(fā)育并沒有影響的一類物質(zhì),如抗生素、生物堿、色素、毒素等。代謝控制機(jī)制包括酶合成的調(diào)節(jié)(誘導(dǎo)和阻遏)和酶活性的調(diào)節(jié)。4
5、、菌種的選育方法:、菌種的選育方法:自然選育(利用菌種的自然突變而進(jìn)行菌種的篩選)、誘變育種(理論基礎(chǔ)是基因突變,誘變和篩選不斷重復(fù))、細(xì)胞工程育種、雜交育種(將兩個基因型不同的菌株接合)、原生質(zhì)體融合(去除細(xì)胞壁后選PEG作為助融劑)、基因工程育種、蛋白質(zhì)工程育種、組合生物合成育種(利用重組工程酶對一些藥物和化合物直接進(jìn)行衍生化)、反3菌、射線滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌(原理是高溫下微生物細(xì)胞的蛋白變性而死亡)和過濾除菌。2、對數(shù)殘留定
6、律、對數(shù)殘留定律:濕熱滅菌時,微生物死亡速率與殘留菌數(shù)成正比叫對數(shù)殘留定律。dNdt=KNN—?dú)埓娴幕罹鷶?shù);t—滅菌時間(s);K—滅菌速度常數(shù)(1s)與微生物種類和加熱溫度有關(guān);dNdt活菌數(shù)瞬時變化速率,即死亡速率?!駷槭裁锤邷販缇鷥?yōu)于其他滅菌方法?為什么高溫滅菌優(yōu)于其他滅菌方法?從理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐都證明,在滅菌過程中,同時會發(fā)生微生物死亡和培養(yǎng)基破壞這兩個過程,微生物死亡速率的提高超過培養(yǎng)基成分破壞速率的增加,要減少營養(yǎng)成分的破
7、壞,可升高溫度滅菌。因此,對于同一滅菌效果,選擇較高的溫度、較短的時間,這樣既可達(dá)到需要的滅菌程度,同時又可減少營養(yǎng)物質(zhì)的損失。3、分批滅菌:、分批滅菌:是將配制好的培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐或其他容器中,通入蒸汽將培養(yǎng)基和所有設(shè)備一起滅菌的操作過程。包括升溫、保溫、降溫三個階段。滅菌主要是在保溫過程中實(shí)現(xiàn),在升溫階段后期,也有一定的滅菌作用。4、連續(xù)滅菌:、連續(xù)滅菌:將配制好的培養(yǎng)基在通入發(fā)酵罐時進(jìn)行加熱、保溫、降溫的滅菌過程,也稱之為連消。其
8、流程流程為:配料—預(yù)熱(預(yù)熱桶作用是定容和預(yù)熱,目的是使培養(yǎng)基在后續(xù)加熱過程中能快速地升溫到指定的滅菌溫度)加熱(用連消泵打入加熱器,使培養(yǎng)基與蒸汽混合并迅速達(dá)到滅菌溫度,加熱器有塔式和噴射式兩種)保溫(維持滅菌溫度一段時間,是殺滅微生物的主要過程,維持罐和管式維持器)降溫(迅速降溫)5、空氣除菌:、空氣除菌:好氧性微生物需要空氣,為保證純種培養(yǎng),需要空氣滅菌。方法有:輻射殺菌(高能陰極射線、X、β、γ射線、紫外線能破壞蛋白質(zhì)活性而殺菌
9、,紫外線用的最多)化學(xué)、蒸汽滅菌、靜電除菌(利用靜電引力吸附帶電粒子)、熱殺菌、過濾除菌(介質(zhì)過濾是采用定期滅菌的介質(zhì)來阻截流過的空氣所含的微生物,常用的介質(zhì)有常用的介質(zhì)有棉花、活性炭和玻璃纖維、礦渣、金屬絲纖維、合成纖維等。棉花要選用未經(jīng)脫脂的,這樣壓緊后仍有彈性,纖維長度要適中,填充率為8.5%10%。●空氣過濾除菌過程空氣過濾除菌過程:前置空氣過濾器進(jìn)行粗濾空氣機(jī)升壓一級冷凝器對壓縮空氣降溫二級甚至多級冷凝器降溫、除水、除油空氣加
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