發(fā)酵過程簡介和發(fā)酵實驗室的建立

1、發(fā)酵工程實驗技術發(fā)酵過程簡介和發(fā)酵實驗室的建立 發(fā)酵的基本內(nèi)容 發(fā)酵實驗室的基本條件 發(fā)酵實驗室的公用設施 生物反應器及附屬設備 發(fā)酵實驗室的安全性發(fā)酵的基本內(nèi)容 發(fā)酵過程的范圍 發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展過程 發(fā)酵過程的組成部分發(fā)酵過程的范圍 1、微生物物質(zhì) 把生物細胞或微生物物質(zhì)作為最終產(chǎn)品的發(fā)酵過程（ 如面包酵母） 2、微生物酶 微生物代謝體系中酶的發(fā)酵過程（如淀粉酶、蛋白酶） 3、微生物的中間代謝物 把微生物的代謝產(chǎn)物作為產(chǎn)品的發(fā)酵過程 （如乙醇 谷氨酸 4、轉(zhuǎn)化過程 利用微生物對某中物質(zhì)進行特定修飾的發(fā)酵過程（生產(chǎn)抗生素、類固醇）發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展過程發(fā)展階段主要產(chǎn)品容器過程控制培養(yǎng)方法質(zhì)量控制中試

2、設備菌種篩選第一階段1900年前酒精、醋生產(chǎn)能力達1500桶的木制容器使用溫度計、比重計和熱交換器分批沒有沒有在Carlsberg釀造廠使用純酵母培養(yǎng)物(1896),用優(yōu)質(zhì)醋接種發(fā)酵第二階段19001940年面包酵母，甘油，檸檬酸和丙酮丁醇生產(chǎn)丙酮丁醇能力達2*105L的鐵質(zhì)容器。用于面包酵母生產(chǎn)的空氣噴霧器。在小型容器中應用機械攪拌PH電極用于離線控制，溫度控制分批和補料系統(tǒng)沒有沒有應用純培養(yǎng)技術第三階段1940年至今青霉素，鏈霉素，其他抗生素，赤霉素，氨基酸，核苷酸，轉(zhuǎn)化作用機械通氣容器，無菌操作真正的發(fā)酵罐可滅菌的PH和溶氧電極，后被計算機化得循環(huán)控制分批和補料分批很常用，連續(xù)培養(yǎng)被引入

3、釀造和一些初級代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)過程非常重要普遍應用突變和篩選程序非常重要第四階段1960年至今用傾和別的儲存物生產(chǎn)單細胞蛋白質(zhì)開發(fā)出壓力循環(huán)和壓力噴射容器以克服氣和熱交換問題使用計算機連用控制循環(huán)連續(xù)培養(yǎng)+培養(yǎng)基再循環(huán)非常重要非常重要生產(chǎn)菌株的遺傳工程技術第五階段1979年至今通常微生物不產(chǎn)生的異質(zhì)化合物，如胰島素，干擾素在第3階段和第4階段開發(fā)出來的發(fā)酵罐在第3階段和第4階段發(fā)展起來的控制手段和感應器可以是分批，補料分批或連續(xù)非常重要非常重要用基因工程技術將外源基因引入微生物宿主發(fā)酵過程組成部分種子（斜面） 搖瓶 種子罐 發(fā)酵罐 培養(yǎng)液 細胞分離 培養(yǎng)基滅菌 無細胞上清液 產(chǎn)物提取 培養(yǎng)基配置

4、 廢液處理 產(chǎn)物純化 培養(yǎng)基原料 產(chǎn)品包裝發(fā)酵實驗室的基本條件 建立發(fā)酵實驗室需要考慮的因素 發(fā)酵工程實驗室建立發(fā)酵實驗室需要考慮的因素 1、運行規(guī)模 2、發(fā)酵罐的類型 3、發(fā)酵罐的數(shù)量 4、發(fā)酵過程的特點發(fā)酵工程實驗室發(fā)酵工程實驗室主要是安裝了一些先進裝裝置的微生物學實驗室，應該設計成維持高安全標準的同時具有最大效率的實驗室。實驗室提供舒適的研究環(huán)境，具有設計合理的操作區(qū)。實驗室一般分為三個區(qū)1、濕地區(qū) 這里安裝所有的發(fā)酵罐、整流裝置、高壓滅菌鍋2、通用實驗室 用于培養(yǎng)基的配置、細胞干重以及粘度的測定等操作3、分析區(qū) 用于發(fā)酵液的分析，在一個裝備良好的實驗室中，分析區(qū)應具備如液相色譜（HPL

5、C）、氣相色譜（GLC）、分光光度計等。分析區(qū)應遠離濕地板區(qū)，以防損壞精密的分析儀器。發(fā)酵區(qū)產(chǎn)生的濕度會嚴重影響分析儀器，導致測量的不準確甚至完全失靈。發(fā)酵罐和離心機的振動，也可能引起讀數(shù)不準確，這對于天平尤為明顯。發(fā)酵實驗室的公用設施1、空氣發(fā)酵過程需要向發(fā)酵罐中不斷供給無雜質(zhì)無菌的潔凈空氣，因此需要的空氣壓縮機必須是無油裝置2、蒸汽發(fā)酵實驗室中需用蒸汽來對發(fā)酵罐進行滅菌、控制大型發(fā)酵罐的溫度，對培養(yǎng)基進行高溫高壓滅菌等。3、水發(fā)酵實驗室需用恒定供水，用于維持發(fā)酵罐的運行、發(fā)酵產(chǎn)品的下游處理高壓滅菌鍋操作以及樣品的分析等。4、電實驗室需用電來照明和向各種機械裝置及設備提供能量。5、氣如果條件

6、允許，天然氣供應可通到實驗室，用于一般操作。如二氧化碳、氧氣和校準氣等專用氣體，通常以壓縮瓶的形式提供。要注意安全，使用時要帶一些保護措施。生物反應器及附屬設備 一、發(fā)酵罐 二、附屬設備一、發(fā)酵罐二、附屬設備1、高壓滅菌鍋 （臺式或便攜式滅菌鍋、標準滅菌鍋模式垂直或頂部及前面裝料、大型滅菌鍋）2、一般培養(yǎng)箱、軌道式培養(yǎng)箱、振蕩器3、烘箱（熱空氣烘箱、微波爐）4、泵（微型泵具有固定速度如添加酸、堿、消泡劑，較大泵用于連續(xù)培養(yǎng)或補料分批培養(yǎng)）5、泵管（硅膠管常用、氯丁橡膠用于厭氧）6、連接管及夾子（連接管一般使用硅橡膠管，夾子可以使用各種）7、過濾器 （從空氣中除去顆粒物質(zhì)）8、培養(yǎng)基儲罐9、氣流

7、裝置（氣體的測量及調(diào)節(jié)、質(zhì)量流量控制器）10、O形環(huán)發(fā)酵實驗室的安全性發(fā)酵實驗室的安全工作極為重要，不安全的操作不僅會出現(xiàn)安全事故，也會打亂正常的實驗進程。因此，實驗室的所以工作人員需要知道并堅守良好的實驗室操作規(guī)則，尤其應建立定期清洗并檢查裝置的操作規(guī)程。發(fā)酵實驗室的危險在某些方面類似于其他實驗室，但許多潛在危險的程度卻相差很大。發(fā)酵實驗室的安全性主要有如下幾個方面一、電的安全性二、化學的安全性三、微生物的安全性一、電的安全性 發(fā)酵實驗室存在大量的用電設備，因而存在觸電和失火的危險。實驗操作人員由于接近水、發(fā)酵液及電力設備而具有潛在危險。需要專業(yè)人員定期檢修電力設備、接地線、插座、電線等，以

8、使實驗室潛在的危險降低到最低程度。二、化學的安全性 這涉及多種潛在的或?qū)嶋H的危險，如苯乙酸、苯氧基乙酸等有毒營養(yǎng)成分。實際操作人員需要知道如何安全低儲存、操作和處置所用的化學藥品。 另一個較為普遍的情況與發(fā)酵有關的是酸或堿液及其他腐蝕性試劑，使用酸堿的時候要戴手套及安全眼睛。 使用高壓滅菌鍋的時候，勿將儲罐裝的過滿（不超過總?cè)莘e的2/3）。鍋內(nèi)有腐蝕性材料時，要及時通知高壓滅菌鍋操作人員。三、微生物的安全性 多數(shù)情況下，對微生物進行操作時，微生物對實驗人員或環(huán)境產(chǎn)生的危害并不大，應堅守標準的微生物操作。具體為： 1、限制實驗室人員的進出 2、每天對工作區(qū)進行消毒，尤其是當任何液體噴濺時 3、對

9、所有的生物廢水進行滅菌 4、使用移液管時不要用嘴進行吸液 5、在試驗區(qū)不準吃、喝、吸煙或用化妝品，不要在實驗室的櫥柜或冰箱里儲存食物等 6、在處理具有毒性的藥劑后或離開實驗室前，要用殺菌肥皂洗手 7轉(zhuǎn)移培養(yǎng)基等時要盡量減少氣溶膠的形成 8需穿實驗服或微生物工作的專業(yè)服 對于具有高風險的微生物，操作時u更需要謹慎。在最終的試驗結(jié)果分析中，發(fā)酵罐運行人員有責任查明具有風險的微生物種類，以便在開始工作之前就準備好合適的安全性措施。切記進行微生物的大容積培養(yǎng)時，會增加潛在的危險。 通常發(fā)酵罐需要進行通氣及攪拌，這會形成大量的氣溶膠，因此需要在排氣口安裝一個防細菌擴散的過濾器。發(fā)酵罐頂部空間正壓運行時，可能迫使微生物從任何泄漏點向外擴散。為此，應檢查包括管路在內(nèi)的所有發(fā)酵裝置，定期檢查損壞、磨損、破裂及明顯泄漏，并進行修理或替換