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1、.發(fā)酵工程概念采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段,利用微生物的某些特定功能,為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品,或直接把微 生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的一種新技術(shù)。發(fā)酵歷史:天然發(fā)酵階段、純培養(yǎng)技術(shù)的建立、通氣攪拌發(fā)酵技術(shù)、代謝發(fā)酵控制技術(shù)、開(kāi) 拓發(fā)酵新原料、基因工程階段;3、流程:菌種、活化、擴(kuò)大、種子、發(fā)酵、分離、產(chǎn)品;.微生物發(fā)酵的基本特征.微生物發(fā)酵過(guò)程是一個(gè)典型的化工過(guò)程質(zhì)量的傳遞氧的供給、代謝物的排泄等熱量的傳遞微生物呼吸產(chǎn)熱,微生物生長(zhǎng)于代謝需要穩(wěn)定的而嚴(yán)格的溫度條件。動(dòng)量的傳遞涉及到攪拌軸功率的計(jì)算,他與溶氧、氣液混合的關(guān)系微生物的反應(yīng)工程涉及到微生物的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型的建立,產(chǎn)物生成動(dòng)力學(xué)模 型的建立。.微

2、生物發(fā)酵過(guò)程是一個(gè)典型的代謝控制發(fā)酵從微生物發(fā)酵的歷史角度看,最早的微生物發(fā)酵是一個(gè)自然發(fā)酵過(guò)程,現(xiàn)代微生物 工業(yè)通常是指微生物的代謝控制發(fā)酵?定義:是指利用生物的、物里的、化學(xué)的方法,人為的改變了微生物的生長(zhǎng)代謝途 徑,使之合成、積累、分泌我們所需要的產(chǎn)品的過(guò)程。3,微生物發(fā)酵工業(yè)又是一個(gè)有別于化工過(guò)程的一個(gè)工業(yè),有以下幾個(gè)特征:反應(yīng)條件溫和通常由于微生物的生理特性,要求溫度為30-40pH值中性偏酸性酵母、霉菌、放線菌等pH值中性偏堿性細(xì)菌的發(fā)酵無(wú)菌發(fā)酵非連續(xù)性生產(chǎn)微生物的生理特性決定了發(fā)酵過(guò)程的非連續(xù)性一可實(shí)現(xiàn)部分連續(xù)一啤酒、酒精 代謝控制發(fā)酵定義:是指利用生物的、物里的、化學(xué)的方法,人

3、為的改變了微生物的生長(zhǎng)代 謝途徑,使之合成、積累、分泌我們所需要的產(chǎn)品的過(guò)程。8 .轉(zhuǎn)基因的逃逸:轉(zhuǎn)基因逃逸就是轉(zhuǎn)入基因向野生近源物種流動(dòng)。逃逸的途徑主要有兩種-第一種是轉(zhuǎn)基因植物腐爛后DNA殘留被近源植物、微生物所捕獲,而具有了某種特性(轉(zhuǎn) 基因特性)。-第二種途徑:轉(zhuǎn)基因植物花粉的飄飛。.純種分離的方法有劃線分離法、稀釋分離法。.選擇性富集選擇性富集是通過(guò)一定的方式使樣本中一種或一群微生物數(shù)量上的增加而利于分離的一種 技術(shù)。.工業(yè)菌種育種的方法誘變、基因轉(zhuǎn)移、基因重組.營(yíng)養(yǎng)缺陷型是指通過(guò)誘變而產(chǎn)生的缺乏合成某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如氨基酸、維生素和堿基等的能力,必須 在其基本培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)成分

4、才能正常生長(zhǎng)的變異株。(與營(yíng)養(yǎng)缺陷型對(duì)應(yīng)的是野 生型)能滿足野生型菌株正常生長(zhǎng)的培養(yǎng)基稱基本培養(yǎng)基(MM);在基本培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)成分的稱補(bǔ)充培養(yǎng)基(SM);能滿足各種營(yíng)養(yǎng)缺陷型生長(zhǎng)的稱完全培養(yǎng)基(CM),如牛肉膏蛋白陳培養(yǎng)基、麥芽汁 培養(yǎng)基等。篩選營(yíng)養(yǎng)缺陷型的步驟:誘變、淘汰野生型、檢出缺陷型(原理:在固體基本培養(yǎng)基和完 全培養(yǎng)基上,生長(zhǎng)情況完全不同,缺陷型在CM上生長(zhǎng)良好,而在MM上則不生長(zhǎng),野生 型都能生長(zhǎng)。具體方法:影印法、點(diǎn)種法、夾層法)、確定生長(zhǎng)譜培養(yǎng)基:霉菌類-叉氏一Czapek;放線菌的Waksman;大腸桿菌的Gray等;酵母菌為wort agar1L代謝調(diào)控的類型1、

5、誘導(dǎo)或叫去阻遏2、碳分解代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié):是分解代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)最普遍的模式3、氮分解代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)4、磷、硫的調(diào)節(jié)5、反饋調(diào)節(jié).葡萄糖效應(yīng)酶的生成被易分解碳源所阻遏,此稱葡萄糖效應(yīng).“組成型”突變突變可以消除酶合成對(duì)誘導(dǎo)物的依賴,這種突變稱之為“組成型”突變轉(zhuǎn)化是指受體細(xì)胞直接攝取供體細(xì)胞游離的DNA片段,將其同源部分進(jìn)行堿基配對(duì),組合 到自己的基因中,從而獲得供體細(xì)胞的某些遺傳性狀。(指以細(xì)菌質(zhì)粒為載體,將外源基因 導(dǎo)入受體細(xì)胞的過(guò)程).轉(zhuǎn)染和感染利用噬菌體DNA作為載體時(shí)可經(jīng)兩種方式導(dǎo)入受體菌。一種是感染,即在體外將噬菌體DNA包裝成病毒顆粒,然后使其感染受體菌。另一種方式是轉(zhuǎn)染,即在DNA連接酶

6、作用下使噬菌體DNA環(huán)化,再象重組質(zhì)粒一樣地 轉(zhuǎn)化進(jìn)受體菌但習(xí)慣上常把以噬菌體DNA為載體構(gòu)建成的重組子導(dǎo)入細(xì)胞的過(guò)程統(tǒng)稱為轉(zhuǎn) 染。.發(fā)酵對(duì)無(wú)菌空氣的要求:無(wú)菌,無(wú)灰塵,無(wú)雜質(zhì),無(wú)水,無(wú)油,正壓等幾項(xiàng)指標(biāo);發(fā)酵對(duì)無(wú)菌空氣的無(wú)菌程度要求:只要在發(fā)酵過(guò)程中不因無(wú)菌空氣染菌,而造成損失即可。.空氣除菌輻射殺菌;熱殺菌;靜電除菌;過(guò)濾除菌8、測(cè)量體積溶氧系數(shù)的方法:亞硫酸鹽氧化法:用銅離子作為催化劑,溶解在水中的氧能立即氧化其中的亞硫酸根 離子,使之成為硫酸根離子溶氧電極法:復(fù)膜電極法:分為極譜型和原電池型;(主要由兩個(gè)金屬電極、電解質(zhì)、塑料薄膜組成) 極譜型需加一定外界電壓,而原電池型不需外界加電壓

7、;陰極:。2 + 2H2。+ 4e 40H ;陽(yáng)極:Pb - 2e Pb;可在發(fā)酵過(guò)程中測(cè)定溶氧、耗氧速率等,目前較常用的方法;極譜法:溶液加入0.8V的電壓時(shí),陰極溶解氧發(fā)生氧化還原反應(yīng)被消耗,因此陰極表 面和溶液主體間存在一個(gè)氧的濃度差,溶解氧擴(kuò)散到陰極參加反應(yīng),形成擴(kuò)散電流;/電動(dòng)機(jī)加料口攪拌器/ / pH檢測(cè)及控制裝置 rcoI排氣口1冷卻水出口冷卻水進(jìn)口放料口培養(yǎng)基一無(wú)菌空氣發(fā)酵罐:承擔(dān)產(chǎn)物的生產(chǎn)任務(wù)它必須能夠提供微生物生命活動(dòng)和代謝所要求的條件,并便于操作和控制,保證工藝條件的 實(shí)現(xiàn),從而獲得高產(chǎn)。影響培養(yǎng)基滅菌的因素pH值的影響培養(yǎng)基成分培養(yǎng)基中的顆粒物質(zhì)呼吸強(qiáng)度:?jiǎn)挝毁|(zhì)量的干菌

8、體在單位時(shí)間內(nèi)所吸取的氧量,Q02,表示微生物的 絕對(duì)耗氧量。耗氧速率(攝氧率):?jiǎn)挝惑w積培養(yǎng)液在單位時(shí)間內(nèi)的吸氧量,F(xiàn)oCIP系統(tǒng)、是clean in place的簡(jiǎn)稱,意即內(nèi)部清洗系統(tǒng)。CIP循環(huán)單位設(shè)在酒庫(kù)內(nèi),包括微型 開(kāi)關(guān)(控制清洗液的進(jìn)出)、控制盤(pán)、CIP供應(yīng)泵、污水泵、水箱。CIP清洗程序:(1)預(yù)沖洗:在罐底的沉渣放了一半之后進(jìn)行,每次預(yù)沖洗時(shí)間為30秒,進(jìn)行10次,是通過(guò)回轉(zhuǎn)噴嘴進(jìn)行的。(2)堿液清洗:清洗劑為一種氯化了的堿性洗滌劑,其總堿度在3000 mg/L一3300 mg/L之間,用這種堿液循環(huán)17mins。CIP控制溫度為32度(3)清水沖洗4分及30秒的噴水清洗(4)堿液噴洗15分鐘-條件同(2)(5)用清水沖洗。(6)最后用酸性水沖洗循環(huán),以中和殘留物的堿性,放走洗滌水使罐保持弱酸狀態(tài)。至此完成了全部清洗過(guò)程。微生物對(duì)氧的需求:好氧微生物只有在溶氧存在時(shí),才能進(jìn)行生長(zhǎng)、繁殖等生命活動(dòng);兼性厭氧微生物如酵母、 乳酸菌等在有氧或無(wú)氧條

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