發(fā)酵工程資料

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1、染菌率：總?cè)揪手敢荒臧l(fā)酵染菌的批（次）數(shù)與總投料批（次）數(shù)之比的百分率。染菌批次數(shù)應(yīng)包括染菌后培養(yǎng)基經(jīng)重新滅菌，又再次染菌的批次數(shù)在內(nèi)。這是習(xí)慣的計算方法，也是我國的統(tǒng)一計算方法。2、微生物生長曲線：在適宜的培養(yǎng)基中接入少量微生物，以后每隔一定時間取樣測定細胞數(shù)目，以細胞群體量的對數(shù)對培養(yǎng)時間作圖繪制出變化曲線。3、臨界溶氧濃度及其變化曲線：CCr: 臨界溶氧濃度, 指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度。 CL：溶解氧濃度 CCr ：臨界溶解氧濃度只有使溶氧濃度高于其臨界值， 才能維持菌體的最大比攝氧率，得到最大的菌體合成量。如果溶氧濃度低于臨界值：則菌體代謝受到干

2、擾。4、自然選育：在發(fā)酵過程中，不經(jīng)過人工處理，利用菌種的自發(fā)突變，直接進行篩選，選育出優(yōu)良菌種的過程。5、誘變育種：通過誘變劑處理菌種的突變幾率，擴大變異幅度，從中選出具有優(yōu)良特性的變異菌株。（速度快、收效大、方法簡單。6、輔料分批培養(yǎng)：根據(jù)菌體生長和初始培養(yǎng)基的特點，在分批培養(yǎng)的某些階段適當(dāng)補加培養(yǎng)基，使菌體或其代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)時間延長。7、抗生素及其營養(yǎng)缺陷型突變株抗生素是生物在其生命活動過程中產(chǎn)生的、在低微濃度下能選擇性地抑制或影響他種生物功能的相對分子量低的化學(xué)物質(zhì)。營養(yǎng)缺陷型：某一野生型菌株因發(fā)生基因突變而喪失一種或幾種生長因子、堿基或氨基酸的能力，因而無法再在培養(yǎng)基上正常生長繁殖的

3、變異類型。8、前體及其作用10、 前體指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過程中合成到產(chǎn)物物分子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而有較大的提高。作用：前提必須通過產(chǎn)生菌的生物合成過程，才能參加到分子結(jié)構(gòu)中。在一定條件下，前提可以起到控制菌體代謝產(chǎn)物的合成方向和增加產(chǎn)量的作用。9、次級發(fā)酵中的分叉中間體:在微生物代謝過程中，一些中間代謝產(chǎn)物a-氨基已二酸一樣，既可以被微生物用來合成初級代謝產(chǎn)物，也可以用來合成次級代謝產(chǎn)物，這樣的中間體被稱為分叉中間體。10、種子擴大培養(yǎng)的步驟及操作（一）. 實驗室種子的制備1.孢子的制備（孢子進罐法）：產(chǎn)孢能力強

4、的、孢子發(fā)芽和生長繁殖快的菌種，可將孢子直接作為種子罐的種子。(1) 細菌孢子： 培養(yǎng)基: 碳源限量、氮源豐富 培養(yǎng)溫度：37。C 培養(yǎng)時間：細菌菌體（12d）、產(chǎn)芽孢細菌（510d）(2)霉菌孢子： 培養(yǎng)基: 天然農(nóng)產(chǎn)品 培養(yǎng)溫度：2528 。C 培養(yǎng)時間： 414d(3)放線菌孢子： 培養(yǎng)基: 瓊脂斜面、含適合產(chǎn)孢子的營養(yǎng)成分 培養(yǎng)溫度：28 。C 培養(yǎng)時間： 514d2. 液體種子的制備（種子進罐法 ）：產(chǎn)孢能力不強或孢子發(fā)芽慢的菌種(1)好氧培養(yǎng)：試管 三角瓶 搖床 種子罐(2)厭氧培養(yǎng)：試管 三角瓶 卡式罐 種子罐（二）生產(chǎn)車間種子的制備1種子制備的工藝流程：孢子或搖瓶種子接入種子罐

5、后，在罐中繁殖成為大量菌絲的過程。保藏菌種 試管斜面活化 茄瓶斜面 搖瓶 種子罐一級、 二級種子（固體培養(yǎng)基） 種子培養(yǎng) 發(fā)酵培養(yǎng) 2. 種子罐的作用 使孢子發(fā)芽生長繁殖成菌絲體，接入發(fā)酵罐后能迅速生長，達到一定的菌體量，以利于產(chǎn)物的合成。3.種子罐級數(shù)的確定 （1）菌種的生長特征、孢子發(fā)芽及菌體繁殖速度 （2）發(fā)酵罐的容積11、 生理酸性物質(zhì)，堿性物質(zhì)，及代表物？無機氮源被菌體作為氮源利用后，培養(yǎng)液中就留下了酸性或堿性物質(zhì)，這種經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質(zhì)的無機氮源叫生理酸性物質(zhì)，如硫酸胺，若菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的則此種無機氮源稱為生理堿性物質(zhì)，如硝酸鈉。 正確使用生理酸堿性

6、物質(zhì)，對穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的pH有積極作用。所以選擇合適的無機氮源有兩層意義： 滿足菌體生長。穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的pH 12、連續(xù)滅菌：(連消法)培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外經(jīng)過一套滅菌設(shè)備連續(xù)的加熱滅菌，冷卻后送入已滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)的工藝過程。13、間歇滅菌：分批滅菌（實消）：將配制好的培養(yǎng)基輸入發(fā)酵罐內(nèi)，直接用蒸汽加熱，達到滅菌要求的溫度和壓力后維持一定時間，再冷卻的工藝過程。14、菌種衰退：一般菌種經(jīng)過多次傳代或長期保藏后，由于自然突變或異核體和多倍體的分離，使有些細胞的遺傳性狀發(fā)生改變，造成菌種不純，甚至?xí)?dǎo)致生產(chǎn)能力下降。原因：A.菌種遺傳特性的改變：異核現(xiàn)象：某些菌絲在生長時會和鄰近的菌絲細胞

7、間發(fā)生融合，形成異核體，使一條菌絲里含有幾個遺傳性狀不同的細胞核。由于異核體所產(chǎn)生的單核或多核的孢子具有不同的遺傳性狀和生長繁殖速度，伴隨著菌種的傳代培養(yǎng)，使菌種的遺傳特性發(fā)生改變。自發(fā)突變：由于DNA在復(fù)制過程中出現(xiàn)偶然的差錯，以及環(huán)境中某些物質(zhì)和微生物自身的代謝產(chǎn)物對微生物有微弱的誘變作用，菌種發(fā)生低頻率的自發(fā)突變，導(dǎo)致菌種遺傳特性改變。回復(fù)突變：由于突變所產(chǎn)生的變種或雜交重組所形成的遺傳特性不穩(wěn)定，經(jīng)過第二次突變又完全地或部分地恢復(fù)為原來的基因型和表現(xiàn)型，導(dǎo)致一個群體中形成具有不同基因型的個體。菌種傳代的次數(shù)過多和菌種保藏條件不佳都會導(dǎo)致菌種衰退性變異。B. 菌種生理狀態(tài)的改變：菌種培養(yǎng)

8、基的性質(zhì)差異影響菌落類型的比例，進而影響發(fā)酵產(chǎn)量。培養(yǎng)基的營養(yǎng)通過影響菌種的生理狀態(tài)而影響發(fā)酵產(chǎn)量。菌種培養(yǎng)基中含有誘導(dǎo)劑或阻遏物，使菌體的某些產(chǎn)量與發(fā)酵產(chǎn)量有關(guān)的基因處于活化或阻遏狀態(tài)。15、微生物致死時間：在致死溫度下，殺死全部微生物所用的時間。16、生長因子：從廣義上講，凡是微生物生長不可缺少的微量的有機物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生長因子。17、產(chǎn)物促進劑：產(chǎn)物促進劑是指那些非細胞生長所必須的營養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。18、各種抗生素的產(chǎn)生菌19、微生物發(fā)酵類型:一 按投料方式分類 分批發(fā)酵、補料分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵二 按與氧的關(guān)系分類 需氧發(fā)酵、厭氧發(fā)

9、酵三 按發(fā)酵動力學(xué)參數(shù)的關(guān)系分類 生長偶聯(lián)型、部分生長偶聯(lián)型、非生長偶聯(lián)型分批發(fā)酵：一次性投入料液，發(fā)酵過程中不補料，一直到放罐。（只完成一個生長周期）補料分批發(fā)酵（流加培養(yǎng)）：在發(fā)酵過程中一次或多次補入含有一種或多種營養(yǎng)成分的新鮮料，以達到延長發(fā)酵周期，提高產(chǎn)量的目的。連續(xù)發(fā)酵：一邊連續(xù)不斷地輸入新鮮無菌料液，同時一邊連續(xù)不斷地放出發(fā)酵液。20、初級次級產(chǎn)物發(fā)生了哪些變化？初級代謝產(chǎn)物發(fā)酵的代謝變化 次級代謝產(chǎn)物發(fā)酵的代謝變化次級代謝發(fā)酵的菌體生長(生長期)和產(chǎn)物合成期(生產(chǎn)期)是分開的。發(fā)酵過程可分為：菌體生長、產(chǎn)物合成、菌體自溶三個階段。1 菌體生長階段(1) 營養(yǎng)成分的變化 碳源、氮源

10、和磷酸鹽等營養(yǎng)物質(zhì)不斷被消耗，濃度明顯減少，而新菌體不斷合成，菌濃明顯增加(2) 攝氧率的變化 隨菌濃增加，攝氧率不斷增加，溶氧濃度下降，菌濃至臨界，溶氧至最低。(3) pH 先下降后下升：利用葡萄糖產(chǎn)生酸，而后再被利用。 先上升后下降：利用氨基酸的碳骨架，剩下氨，而后氨又被利用。 限制性因素的出現(xiàn)，使菌體由生長向生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。2 產(chǎn)物合成階段產(chǎn)物產(chǎn)量不斷增多，直至達到最大值，生產(chǎn)速率也達最大，直至產(chǎn)物合成能力衰退。該階段要嚴格控制發(fā)酵條件，對產(chǎn)物的合成最為關(guān)鍵。例如營養(yǎng)濃度。3 菌體自溶階段 菌體衰老、開始自溶，氨氮含量升高，pH上升，產(chǎn)物合成能力衰退，生產(chǎn)速率下降。此時結(jié)束發(fā)酵21、菌種保存方

11、法及特點一. 保藏方法及各自優(yōu)缺點：（1）斜面低溫保藏法：碳源比例應(yīng)少，營養(yǎng)成分缺乏比較好，菌種特性短時期內(nèi)保持不變（2）液體石蠟封存法：適用于不能與石蠟為碳源的菌種（3）固體曲保藏法：適用于產(chǎn)孢子的真菌（4）沙土管保藏法：將沙、土充分洗凈（5）冷凍干燥法：保護劑注意加熱后不分解或變質(zhì)，冷凍干燥時，速度要快，防止破壞細菌結(jié)構(gòu)（6）濾紙保藏法（7）液氮超低溫保藏法：可永久性的保持微生物的菌種二. 菌種保藏的注意事項1.菌種應(yīng)保藏其休眠體，如孢子或芽孢。2.菌種保藏所用的基質(zhì)：斜面低溫保藏：碳源比例應(yīng)少，營養(yǎng)成分缺乏比較好沙土保藏：將沙、土充分洗凈 冷凍保藏的保護劑注意加熱后不分解或變質(zhì)3.冷凍干

12、燥時，速度要快，防止破壞細菌結(jié)構(gòu)速效碳源：能被為微生物快速利用的碳源（葡萄糖、蔗糖）。遲效氮源：有機氮源中所含的氮存在于蛋白質(zhì)中，必須在微生物分泌的蛋白酶的作用下，水解成氨基酸和多肽以后，才能被菌體直接利用。遲效碳源：被微生物利用速度相對緩慢的碳源（乳糖、淀粉）。22、 怎么進行無菌檢查 顯微鏡檢查法 平板劃線培養(yǎng)檢查法 肉湯培養(yǎng)檢查法25、空氣除菌可進行哪些操作？1、輻射殺菌 2、藥物噴灑滅菌3、加熱滅菌：工業(yè)上常利用空氣壓縮時所產(chǎn)生的熱量進行滅菌?？諝鈮嚎s后溫度能達到200度以上，保持一定時間后，便可實行干熱殺菌4、靜電除菌：利用靜電引力來吸附帶電粒子而達到除塵滅菌目的。靜電除塵器可除去空

13、氣中的水霧、油霧、塵埃，同時也除去微生物。對于一些直徑小的微粒，所帶電荷小，不能被吸附而沉降。5、介質(zhì)過濾除菌：介質(zhì)過濾除菌是使空氣通過經(jīng)高溫滅菌的介質(zhì)過濾層，將空氣中的微生物等顆粒阻截在介質(zhì)層中，而達到除菌的目的。從可靠性，經(jīng)濟適用與便于控制等方面考慮，目前仍以介質(zhì)過濾法較好，也是大多數(shù)發(fā)酵廠廣泛采用的方法。26、 發(fā)酵控制（補料、泡沫、）氮源的控制:發(fā)酵培養(yǎng)基一般選用含有快速和慢速利用的混合氮源。在發(fā)酵過程中補加氮源來控制其濃度：1.補加某些具有調(diào)節(jié)生長代謝作用的有機氮源，如酵母粉、玉米漿、尿素等。2.補加氨水或硫酸銨等無機氮源 當(dāng)pH偏低又需補氮時，可通入氨氣；當(dāng)pH偏高又需補氮時，可加

14、入生理酸性物質(zhì)如硫酸銨等。泡沫的控制:（一）調(diào)整培養(yǎng)基成分，減少泡沫的產(chǎn)生1、減少易起泡成分的用量。2、更換原材料的品種、產(chǎn)地或加工方法。3、將易起泡的培養(yǎng)基成分通過補料的方式逐漸加入。4、在發(fā)酵培養(yǎng)基中加入一定量的消沫劑抑制泡沫的產(chǎn)生。（二）消除生成的泡沫1、機械消泡（物理消泡） 利用機械強烈振動或壓力變化而使泡沫破裂。節(jié)省原料，減少染菌機會，但消泡效果不理想。2、消泡劑消泡 消泡劑都是表面活性劑，具有較低的表面張力，可降低泡沫液膜的表觀粘度，消除泡沫。碳源的控制:在工業(yè)上，發(fā)酵培養(yǎng)基常采用含迅速和緩慢利用的混合碳源，來控制菌體的生長和產(chǎn)物的合成。采用經(jīng)驗性方法和動力學(xué)方法來控制適當(dāng)量的碳源

15、濃度，對工業(yè)發(fā)酵很重要。經(jīng)驗性方法：根據(jù)不同代謝類型來確定發(fā)酵過程補糖時間、補糖量、補糖方式。動力學(xué)方法：根據(jù)動力學(xué)參數(shù)來控制。磷酸鹽的控制:在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中采用適當(dāng)?shù)牧姿猁}濃度抗生素發(fā)酵中常采用亞適量的磷酸鹽濃度 亞適量：對菌體生長不是最適量但又不影響菌體生長的量。磷酸鹽的最適濃度必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w條件和使用的原材料進行實驗確定初級代謝產(chǎn)物發(fā)酵對磷酸鹽的要求不如次級代謝產(chǎn)物發(fā)酵嚴格營養(yǎng)基質(zhì)的控制:發(fā)酵過程中，必須根據(jù)產(chǎn)生菌的特性和各個產(chǎn)品生物合成的要求，對基質(zhì)的品種及用量進行深入細致的研究，方可取得良好的效果。如何確定發(fā)酵pH值:將發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)節(jié)成不同的出發(fā)pH值，進行發(fā)酵，在發(fā)酵過程中，定時

16、測定和調(diào)節(jié)pH值，以分別維持出發(fā)pH值，或者利用緩沖液來配制培養(yǎng)基來維持。定時觀察菌體的生長情況，以菌體生長達到最高值的pH值為菌體生長的合適pH值。用同樣的方法，可測得產(chǎn)物合成的合適pH值。同一產(chǎn)品的合適pH值，與所用的菌種、培養(yǎng)基組成和培養(yǎng)條件有關(guān)。在確定合適發(fā)酵pH值時，不定期要考慮培養(yǎng)溫度的影響。pH的控制: 1、調(diào)節(jié)好基礎(chǔ)料的pH。基礎(chǔ)料中若含有玉米漿，pH呈酸性，必須調(diào)節(jié)pH。若要控制滅菌后pH在6.0，滅菌前pH往往要調(diào)到6.56.82、 在基礎(chǔ)料中加入維持pH的物質(zhì)，如CaCO3 ，或具有緩沖能力的試劑，如磷酸緩沖液等3、 通過補料調(diào)節(jié)pH在發(fā)酵過程中根據(jù)糖氮消耗需要進行補料。

17、在補料與調(diào)pH沒有矛盾時采用補料調(diào)pH如(1)調(diào)節(jié)補糖速率，調(diào)節(jié)空氣流量來調(diào)節(jié)pH(2)當(dāng)NH2-N低，pH低時補氨水；當(dāng)NH2-N低，pH高時補(NH4)2SO44、當(dāng)補料與調(diào)pH發(fā)生矛盾時，加酸堿調(diào)pH 2、補料的內(nèi)容 補充微生物能源和碳源的需要。碳源是微生物長菌體時需要量最大的物質(zhì)，在發(fā)酵前期消耗很快，到了產(chǎn)物合成階段菌體要維持活性必須補充碳源，以便延長產(chǎn)物合成期。補充菌體所需要的氮源。補氮是發(fā)酵控制的另一個重要項目，主要作用是調(diào)節(jié)pH和補充產(chǎn)生菌所需的氮源，從而控制代謝活動。生產(chǎn)上補氮有兩種：補充有機氮源 (酵母粉 、玉米漿 、尿素) 補充無機氮源 通氨、補硫酸銨 補充有機氮源:添加某

18、些具調(diào)節(jié)生長代謝作用的有機氮源如尿素、酵母粉、蛋白胨、玉米漿，保持菌的活性，補充產(chǎn)物合成所需的氮源。有時與碳源一起配合補料，工廠稱作補混合料。補充微量元素或無機鹽。補前體和無機鹽:在發(fā)酵過程中添加前體可以顯著增加產(chǎn)量及控制發(fā)酵方向。 前體。補水和無機鹽:當(dāng)發(fā)酵液過于粘稠時補水可以稀釋發(fā)酵液，增加氧的溶解度，提高供氧能力。有的抗生素發(fā)酵中采用帶放措施，提高總產(chǎn)量。有些金屬離子特別是二價陽離子是酶的激活劑，適當(dāng)時間補入無機鹽，可以提高酶活，從而提高產(chǎn)量。27、怎么選擇不同最適的發(fā)酵條件？碳源的影響:按被菌體利用速度的不同，碳源可分為迅速利用的碳源（速效碳源）和緩慢利用的碳源（遲效碳源）。快速利用的

19、碳源對很多產(chǎn)物的生物合成產(chǎn)生阻遏作用；緩慢利用的碳源，有利于延長代謝產(chǎn)物的合成。選擇最適碳源對提高代謝產(chǎn)物產(chǎn)量是很重要的。氮源的影響:氮源也分迅速利用的氮源（速效氮源）和緩慢利用的氮源（遲效氮源）。迅速利用的氮源：氨基態(tài)的氮，如氨基酸和玉米漿等，或銨態(tài)氮，如硫酸銨、醋酸銨等緩慢利用的氮源：黃豆餅粉、花生餅粉、棉子餅粉等，需經(jīng)微生物胞外酶消化才能釋放出氨基酸或NH4不同的氮源種類和不同的濃度都能影響產(chǎn)物合成的方向和產(chǎn)量。迅速利用的氮源促進菌體生長，但對某些代謝產(chǎn)物的合成，特別是對某些抗生素的生物合成產(chǎn)生抑制或阻遏作用，降低產(chǎn)量。緩慢利用的氮源對延長次級代謝產(chǎn)物的分泌期，提高產(chǎn)物的產(chǎn)量有利。但一次投入過多，也容易促進菌體生長和養(yǎng)分過早耗盡，縮短產(chǎn)物的分泌期 磷酸鹽的影響:菌體生長所允許的磷酸鹽濃度比次級代謝產(chǎn)物合成所允許的濃度大得多，兩者平均相差幾十至幾百倍。 10mmol的磷酸鹽就明顯地抑制次級代謝產(chǎn)物的合成。適合微生物生長的磷酸鹽濃度是0.3300mmol，適合次級代謝產(chǎn)物合成所需的濃度平均僅為0.1mmol。磷酸鹽對初級代謝產(chǎn)物合成的調(diào)節(jié)往往是通過促進生長而間接產(chǎn)生的，對次級代謝產(chǎn)物生物合成的調(diào)節(jié)有多種