發(fā)酵五六七八章10-20課件

第五章發(fā)酵設(shè)備第一節(jié)通氣攪拌式發(fā)酵設(shè)備第二節(jié)厭氧型發(fā)酵設(shè)備第三節(jié)固體發(fā)酵設(shè)備第五章發(fā)酵設(shè)備第一節(jié)通氣攪拌式發(fā)酵設(shè)備1第一節(jié)通氣攪拌式發(fā)酵設(shè)備一、機械攪拌通氣發(fā)酵罐是最通用的發(fā)酵罐二、氣升式通氣發(fā)酵罐第一節(jié)通氣攪拌式發(fā)酵設(shè)備一、機械攪拌通氣發(fā)酵罐是最通用的發(fā)2一、機械攪拌通氣發(fā)酵罐是最通用的發(fā)酵罐1、罐體2、攪拌器和擋板3、換熱裝置4、軸封5、機械消沫裝置6、通氣裝置一、機械攪拌通氣發(fā)酵罐是最通用的發(fā)酵罐1、罐體3機械攪拌通氣發(fā)酵罐是最通用的發(fā)酵罐電動機pH檢測及控制裝置培養(yǎng)液排氣口冷卻水出口攪拌器加料口冷卻水進口放料口無菌空氣機械攪拌通氣發(fā)酵罐是最通用的發(fā)酵罐電動機pH檢測及培養(yǎng)液排氣4二、氣升式通氣發(fā)酵罐

氣升式發(fā)酵罐是應(yīng)用最為廣泛的生物反應(yīng)器。它是利用空氣的噴射功能和流體重度差造成反應(yīng)液循環(huán)流動，來實現(xiàn)液體的攪拌、混合和傳遞氧。即不用機械攪拌，完全依靠氣體的帶升使液體產(chǎn)生循環(huán)并發(fā)生湍動，從而達到氣液混合和傳遞的目的。二、氣升式通氣發(fā)酵罐氣升式發(fā)酵罐是應(yīng)用最為廣泛的生物反5氣升式通氣發(fā)酵罐氣升式發(fā)酵罐按其所采取的液體循環(huán)方式的不同，可劃分為內(nèi)循環(huán)氣升式發(fā)酵罐和外循環(huán)氣升式發(fā)酵罐。

氣升式通氣發(fā)酵罐氣升式發(fā)酵罐按其所采取的液體循環(huán)方式的6氣升式通氣發(fā)酵罐氣升式通氣發(fā)酵罐7氣升式通氣發(fā)酵罐氣升式通氣發(fā)酵罐8氣升式通氣發(fā)酵罐氣升式通氣發(fā)酵罐9氣升式通氣發(fā)酵罐氣升式通氣發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)較簡單，不需攪拌，易于清洗，維修，不易染菌，能耗低，溶氧效率高。目前內(nèi)循環(huán)氣升式發(fā)酵罐已廣泛應(yīng)用于生物工程領(lǐng)域的好氧發(fā)酵方面，如動植物細胞的培養(yǎng)、單細胞蛋白的培養(yǎng)、某些微生物細胞的培養(yǎng)及污水處理等。由此生產(chǎn)的產(chǎn)品有單細胞蛋白、酒精、抗生素、生物表面活性劑等。我國利用生物反應(yīng)器生產(chǎn)了大量生物制劑，多采用的是氣升式細胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器。氣升式細胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器是空氣提升式生物反應(yīng)器的簡稱。氣升式通氣發(fā)酵罐氣升式通氣發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)較簡單，不需攪10第二節(jié)厭氧型發(fā)酵設(shè)備酒精發(fā)酵罐和啤酒發(fā)酵設(shè)備密閉式酒精發(fā)酵罐第二節(jié)厭氧型發(fā)酵設(shè)備酒精發(fā)酵罐和啤酒發(fā)酵設(shè)備11第三節(jié)固體發(fā)酵設(shè)備固態(tài)發(fā)酵(solidstatefermentation)又稱固體發(fā)酵，是指微生物在濕的固體培養(yǎng)基上生長、繁殖、代謝的發(fā)酵過程。1、淺盤式固體發(fā)酵設(shè)備2、轉(zhuǎn)鼓式固體發(fā)酵設(shè)備第三節(jié)固體發(fā)酵設(shè)備固態(tài)發(fā)酵(solidstatefer121、淺盤式固體發(fā)酵設(shè)備淺盤式生物反應(yīng)器是比較常用的一種固態(tài)發(fā)酵設(shè)備，這種反應(yīng)器構(gòu)造簡單，由一個密室和許多可移動的托盤組成，托盤可以是木料、金屬(鋁或鐵)、塑料等制成，底部打孔，以保證生產(chǎn)時底部通風良好。培養(yǎng)基經(jīng)滅菌、冷卻、接種后裝入托盤，托盤放在密室的架子上。一般地托盤在架上層層放置，兩托盤間有適當空間，保證通風。發(fā)酵過程在可控制濕度的密室中進行，培養(yǎng)溫度由循環(huán)的冷(熱)空氣來調(diào)節(jié)。1、淺盤式固體發(fā)酵設(shè)備淺盤式生物反應(yīng)器是比較常用的一種固13淺盤式固體發(fā)酵設(shè)備淺盤式固體發(fā)酵設(shè)備142、轉(zhuǎn)鼓式固體發(fā)酵設(shè)備

轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵生物反應(yīng)器通常為臥式、或略微傾斜，鼓內(nèi)有帶擋板的也有不帶擋板的，有通氣的，也有不通氣的，有連續(xù)旋轉(zhuǎn)的，也有間歇旋轉(zhuǎn)的。轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速通常很低，否則剪切力會使菌體受損。采用轉(zhuǎn)鼓式反應(yīng)器與填充床相比其優(yōu)點在于可以防止菌絲體與反應(yīng)器黏連，轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)使筒內(nèi)的基質(zhì)達到一定的混合程度，菌體所處的環(huán)境比較均一，改善傳質(zhì)和傳熱狀況。2、轉(zhuǎn)鼓式固體發(fā)酵設(shè)備轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵生物反應(yīng)器通常為臥15轉(zhuǎn)鼓式固體發(fā)酵設(shè)備轉(zhuǎn)鼓式固體發(fā)酵設(shè)備16正交試驗在培養(yǎng)基確定中的應(yīng)用因素水平玉米粉（％）A豆餅粉（％）B蛋白胨（％）CPH

D10.540.55.021.050.65.531.560.76.0正交表因素水平正交試驗在培養(yǎng)基確定中的應(yīng)用因素水平玉米粉豆餅粉蛋白胨PH117發(fā)酵五六七八章10-20課件18發(fā)酵五六七八章10-20課件19發(fā)酵五六七八章10-20課件20發(fā)酵五六七八章10-20課件21第六章工業(yè)發(fā)酵污染的防治第一節(jié)工業(yè)發(fā)酵染菌的危害第二節(jié)染菌的檢查、原因分析和防治措施第六章工業(yè)發(fā)酵污染的防治第一節(jié)工業(yè)發(fā)酵染菌的危害22第一節(jié)工業(yè)發(fā)酵染菌的危害一、概述二、不同染菌時間對發(fā)酵的影響三、不同染菌途徑對發(fā)酵的影響四、染菌對產(chǎn)物提取和產(chǎn)品質(zhì)量的影響第一節(jié)工業(yè)發(fā)酵染菌的危害一、概述23一、概述雜菌：在發(fā)酵培養(yǎng)中侵入了妨礙生產(chǎn)的其他微生物。一、概述雜菌：在發(fā)酵培養(yǎng)中侵入了妨礙生產(chǎn)的其他微生物。24二、不同染菌時間對發(fā)酵的影響1、種子培養(yǎng)期染菌2、發(fā)酵前期染菌3、發(fā)酵中期染菌4、發(fā)酵后期染菌二、不同染菌時間對發(fā)酵的影響1、種子培養(yǎng)期染菌25三、不同染菌途徑對發(fā)酵的影響1、種子帶菌2、空氣帶菌3、培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底4、設(shè)備滲漏三、不同染菌途徑對發(fā)酵的影響1、種子帶菌26四、染菌對產(chǎn)物提取和產(chǎn)品質(zhì)量的影響1、對過濾的影響?zhàn)ざ燃哟?、對提取的影響乳化3、對產(chǎn)品質(zhì)量的影響4、對三廢處理的影響四、染菌對產(chǎn)物提取和產(chǎn)品質(zhì)量的影響1、對過濾的影響27乳化一種液體以極微小液滴均勻地分散在互不相溶的另一種液體中的作用。

乳化是液-液界面現(xiàn)象，兩種不相溶的液體，如油與水，在容器中分成兩層，密度小的油在上層，密度大的水在下層。若加入適當?shù)谋砻婊钚詣┰趶娏业臄嚢柘?，油被分散在水中，形成乳狀液，該過程叫乳化。

乳化一種液體以極微小液滴均勻地分散在互不相溶的另一種液體中的28乳狀液

乳狀液（或稱乳化體）是一種（或幾種）液體以液珠形式分散在另一不相混容的液體之中所構(gòu)成的分散體系。乳狀液的分散相液珠直徑約在0.1－10μm，故乳狀液是粗分散體系的膠體。乳狀液乳狀液（或稱乳化體）是一種（或幾種）液體以液珠形29第二節(jié)染菌的檢查、原因分析和防治措施一、染菌的檢查二、染菌的分析三、發(fā)酵染菌的防止第二節(jié)染菌的檢查、原因分析和防治措施一、染菌的檢查30一、染菌的檢查1、染菌的種類2、染菌檢查顯微鏡檢查、平板劃線檢查、肉湯培養(yǎng)檢查。3、檢查的工序和時間一、染菌的檢查1、染菌的種類31二、染菌的分析1、發(fā)酵染菌率2、染菌原因的分析種子帶菌、設(shè)備滲漏、存在設(shè)備死角二、染菌的分析1、發(fā)酵染菌率321、發(fā)酵染菌率總?cè)揪剩阂荒陜?nèi)發(fā)酵染菌的批次與總投料批次數(shù)之比乘以100得到的百分率。設(shè)備染菌率。不同品種發(fā)酵的染菌率。不同發(fā)酵階段的染菌率。季節(jié)染菌率。操作染菌率。1、發(fā)酵染菌率總?cè)揪剩阂荒陜?nèi)發(fā)酵染菌的批次與總投料批次數(shù)之332、染菌原因的分析種子帶菌、設(shè)備滲漏、存在設(shè)備死角2、染菌原因的分析種子帶菌、設(shè)備滲漏、存在設(shè)備死角34法蘭法蘭是使管子與管子相互連接的零件，連接于管端。是指由法蘭、墊片及螺栓三者相互連接作為一組組合密封結(jié)構(gòu)的可折連接，管道法蘭系指管道裝置中配管用的法蘭，用在設(shè)備上系指設(shè)備的進出口法蘭。法蘭上有孔眼，螺栓使兩法蘭緊連。法蘭間用襯墊密封。法蘭分螺紋連接（絲接）法蘭和焊接法蘭。法蘭法蘭是使管子與管子相互連接的零件，連接于管端。35法蘭法蘭36法蘭

法蘭連接(flange，joint)由一對法蘭、一個墊片及若干個螺栓螺母組成。墊片放在兩法蘭密封面之間，擰緊螺母后，墊片表面上的比壓達到一定數(shù)值后產(chǎn)生變形，并填滿密封面上凹凸不平處，使聯(lián)接嚴密不漏。

法蘭法蘭連接(flange，joint)由一對法蘭、一37壓力表

不銹鋼壓力表由導(dǎo)壓系統(tǒng)(包括接頭、彈簧管、限流螺釘?shù)?、齒輪傳動機構(gòu)、示數(shù)裝置(指針與度盤)和外殼(包括表殼、表蓋、表玻璃等)所組成。壓力表不銹鋼壓力表由導(dǎo)壓系統(tǒng)(包括接頭、彈簧管、限流螺38壓力表壓力表39三、發(fā)酵染菌的防止1、種子帶菌的防止2、發(fā)酵設(shè)備的檢查3、設(shè)計合理的管道網(wǎng)絡(luò)4、空氣過濾器的檢查5、生產(chǎn)環(huán)境消毒6、噬菌體污染的處理三、發(fā)酵染菌的防止1、種子帶菌的防止401、種子帶菌的防止種子容易帶雜菌1、種子帶菌的防止種子容易帶雜菌412、發(fā)酵設(shè)備的檢查冷卻管的滲漏、管件的滲漏、罐體的穿孔。2、發(fā)酵設(shè)備的檢查冷卻管的滲漏、管件的滲漏、罐體的穿孔。423、設(shè)計合理的管道網(wǎng)絡(luò)排氣管與下水管、發(fā)酵罐的管路。3、設(shè)計合理的管道網(wǎng)絡(luò)排氣管與下水管、發(fā)酵罐的管路。434、空氣過濾器的檢查氧化鐵4、空氣過濾器的檢查氧化鐵445、生產(chǎn)環(huán)境消毒石炭酸苯酚，又稱石炭酸，可作消毒劑，常用的藥皂就含苯酚

苯酚為一種原漿毒，能使細菌細胞的原生質(zhì)蛋白發(fā)生凝固或變性而殺菌。濃度約0．2％即有抑菌作用，大于1％能殺死一般細菌，1．3％溶液可殺死真菌。本品稀溶液可使人體感覺神經(jīng)末梢麻痹，產(chǎn)生局部麻醉作用，可止癢。苯酚對組織的穿透性強，易從皮膚黏膜及創(chuàng)面吸收，故不宜大面積長期使用。酚軟膏（2％）用于皮膚防腐止癢。石炭酸對組織的穿透力極強5、生產(chǎn)環(huán)境消毒石炭酸456、噬菌體污染的處理徹底滅菌、更換菌種。6、噬菌體污染的處理徹底滅菌、更換菌種。46新潔爾滅十二烷基二甲基芐基溴化銨苯扎溴銨/溴化芐烷銨新潔爾滅兼有殺菌和去垢效力,作用強而快,對金屬無腐蝕作用,不污染衣服,性質(zhì)穩(wěn)定,易于保存,屬消毒防腐類藥.稀釋液可用于外科手術(shù)前洗手(0.05~0.1%,浸泡5分鐘),皮膚消毒和霉菌感染(0.1%),黏膜消毒(0.01~0.05%),器械消毒(置于0.1%的溶液中煮沸15分鐘后再浸泡30分鐘)新潔爾滅十二烷基二甲基芐基溴化銨47第七章發(fā)酵產(chǎn)物的提取和精制

下游加工過程的特點：1、成分復(fù)雜2、產(chǎn)品濃度低3、失活問題（容易失活）4、具有一定的靈活性5、發(fā)酵最后產(chǎn)品對于純度和安全性要求高第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理及菌體分離第二節(jié)發(fā)酵產(chǎn)物的提取第三節(jié)發(fā)酵產(chǎn)物的精制第七章發(fā)酵產(chǎn)物的提取和精制下游加工過程的特點：48幾種產(chǎn)品在發(fā)酵液中的濃度產(chǎn)品典型濃度（g/L）抗生素25氨基酸100酒精100有機酸100酶20蛋白質(zhì)10幾種產(chǎn)品在發(fā)酵液中的濃度產(chǎn)品典型濃度（g/49第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理及菌體分離一、離心過濾與菌體分離二、發(fā)酵液的固-液分離三、細胞的破碎與分離第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理及菌體分離一、離心過濾與菌體分離50一、離心過濾與菌體分離1、凝聚和絮凝技術(shù)凝聚作用凝聚是在中性鹽的作用下，由于膠體粒子之間的雙電子層電位降低，使膠體體系變得不穩(wěn)定的現(xiàn)象。膠體又稱膠狀分散體（colloidaldispersion）是一種均勻混合物，在膠體中含有兩種不同狀態(tài)的物質(zhì)，一種分散，另一種連續(xù)。分散的一部分是由微小的粒子或液滴所組成，分散質(zhì)粒子直徑在1nm—100nm之間的分散系；膠體是一種分散質(zhì)粒子直徑介于粗分散體系和溶液之間的一類分散體系，這是一種高度分散的多相不均勻體系。FeSO4、ZnSO4、FeCl3等。一、離心過濾與菌體分離1、凝聚和絮凝技術(shù)51膠體膠體的穩(wěn)定性介于溶液和濁液之間,在一定條件下能穩(wěn)定存在,屬于介穩(wěn)體系.有丁達爾效應(yīng)當一束光通過膠體時，從入射光的垂直方向上可看到有一條光帶，這個現(xiàn)象叫丁達爾現(xiàn)象。利用此性質(zhì)可鑒別膠體與溶液、濁液。

膠體膠體的穩(wěn)定性介于溶液和濁液之間,在一定條件下能穩(wěn)定存在,52膠體膠體53膠體膠體具有介穩(wěn)性的兩個原因:原因一膠體粒子可以通過吸附而帶有電荷，同種膠粒帶同種電荷，而同種電荷會相互排斥，要使膠體聚沉，就要克服排斥力，消除膠粒所帶電荷原因二膠體粒子在不停的做布朗運動膠體膠體具有介穩(wěn)性的兩個原因:54離心過濾與菌體分離(2)絮凝作用是指在某些高分子絮凝劑的作用下，在懸浮粒子之間產(chǎn)生架橋作用而使膠粒形成粗大的絮凝團的作用。絮凝劑殼聚糖、明膠、海藻酸鈉、骨膠、聚丙烯酰胺、聚苯乙烯等。2、去除雜蛋白的其他方法(1)等電點沉淀法(2)變性沉淀(3)加各種蛋白沉淀劑沉淀(4)吸附離心過濾與菌體分離(2)絮凝作用55離心過濾與菌體分離3、高價態(tài)金屬離子的去除(1)去除鈣離子草酸納或草酸(2)去除鎂離子草酸或磷酸鹽(3)去除鐵離子黃血鹽亞鐵氰化鉀（黃血鹽鉀，黃血鹽，黃鉀）。淺黃色結(jié)晶顆粒。溶于水，不溶于乙醇，遇酸分解。鐵(Ⅲ)鹽溶液與亞鐵氰化鉀反應(yīng)，得到藍色的普魯士藍沉淀，化學(xué)式為K[FeⅡ(CN)6FeⅢ]，此反應(yīng)用于檢驗Fe3+。亞鐵氰化鉀用于制造藍色顏料、染料、曬圖紙，用作鋼鐵生產(chǎn)的淬火劑。離心過濾與菌體分離3、高價態(tài)金屬離子的去除56二、發(fā)酵液的固-液分離1、影響固-液分離的因素(1)發(fā)酵液中各種懸浮粒子越小，分離的難度越大，費用越高。(2)發(fā)酵液的黏度(3)發(fā)酵液的酸堿度、溫度、加熱時間等。2、設(shè)備(1)板框壓濾機(2)真空鼓式過濾機(3)離心分離機二、發(fā)酵液的固-液分離1、影響固-液分離的因素57三、細胞的破碎與分離1、機械法(1)高壓勻漿(2)珠磨法(高速珠磨機)(3)超聲波破碎(4)撞擊破碎2、物理法(1)滲透壓沖擊法(2)凍結(jié)-融化法三、細胞的破碎與分離1、機械法58細胞的破碎與分離3、化學(xué)法有機溶劑：丙酮、氯仿、丁醇。4、酶解法：溶菌酶葡聚糖酶

細胞的破碎與分離3、化學(xué)法59第二節(jié)發(fā)酵產(chǎn)物的提取一、沉淀提取法二、樹脂法和吸附法三、萃取法四、蒸餾分離提取法五、凝膠層析法六、膜分離技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵產(chǎn)物的提取一、沉淀提取法60一、沉淀提取法

1、鹽析法中性鹽對蛋白質(zhì)的溶解度有顯著影響，一般在低鹽濃度下隨著鹽濃度升高，蛋白質(zhì)的溶解度增加，此稱鹽溶；當鹽濃度繼續(xù)升高時，蛋白質(zhì)的溶解度不同程度下降并先后析出，這種現(xiàn)象稱鹽析，將大量鹽加到蛋白質(zhì)溶液中，高濃度的鹽離子（如硫酸銨的SO4和NH4)有很強的水化力，可奪取蛋白質(zhì)分子的水化層，使之“失水”，于是蛋白質(zhì)膠粒凝結(jié)并沉淀析出。鹽析時若溶液pH在蛋白質(zhì)等電點則效果更好。由于各種蛋白質(zhì)分子顆粒大小、親水程度不同，故鹽析所需的鹽濃度也不一樣，因此調(diào)節(jié)混合蛋白質(zhì)溶液中的中性鹽濃度可使各種蛋白質(zhì)分段沉淀。一、沉淀提取法1、鹽析法612、等電沉淀法蛋白質(zhì)在靜電狀態(tài)時顆粒之間的靜電斥力最小，因而溶解度也最小，各種蛋白質(zhì)的等電點有差別，可利用調(diào)節(jié)溶液的pH達到某一蛋白質(zhì)的等電點使之沉淀，但此法很少單獨使用，可與鹽析法結(jié)合用。2、等電沉淀法蛋白質(zhì)在靜電狀態(tài)時顆粒之間的靜電斥力最小，623、有機溶劑沉淀法丙酮、乙醇、甲醇等親水溶劑3、有機溶劑沉淀法丙酮、乙醇、甲醇等親水溶劑63二、樹脂法和吸附法1、樹脂法應(yīng)用合成的離子交換樹脂作為吸附劑，將溶液中的物質(zhì)，吸附在樹脂上，然后用合適的洗脫劑從上面洗脫下來，達到分離、提純的目的。2、吸附法溶質(zhì)從液相轉(zhuǎn)移到固相而達到分離濃縮的現(xiàn)象。二、樹脂法和吸附法1、樹脂法641、樹脂法(1)離子交換樹脂(2)樹脂的選擇及操作方法1、樹脂法(1)離子交換樹脂65樹

脂

法樹

脂

法662、吸附法吸附層析（adsorptionchromatography）原理：利用吸附劑對組分吸附能力的差異進行分離。吸附作用是物體表面的一個重要性質(zhì)，理論上任何倆相都可以形成界面，其中一相或溶于其中或與另一相發(fā)生吸附。通過范德華力、靜電引力、疏水作用等與待分離物質(zhì)的極性官能團作用。常用吸附劑：活性炭、氧化鋁、碳酸鈣、磷酸鈣（羥基磷灰石）、硅膠等。2、吸附法吸附層析（adsorptionchromatog67三、萃取法1、萃取的基本概念:使用一種溶劑將物質(zhì)從另一種溶劑中提取出來的方法。2、乳化和破乳化乳化：一種液體分散到另一種本不相溶的液體中的現(xiàn)象。(1)離心分離。(2)升高溫度。(3)稀釋法。(4)吸附法。(5)轉(zhuǎn)型法。三、萃取法1、萃取的基本概念:使用一種溶劑將物質(zhì)從另一種溶劑68萃取法3、常用的去乳化劑:十二烷基磺酸鈉、溴代十五烷基吡啶4、萃取方式:混合、分離、溶劑回收萃取法3、常用的去乳化劑:十二烷基磺酸鈉、溴代十五烷基吡啶69四、蒸餾分離提取法主要依據(jù)混合液中的組分的蒸汽壓不同，將混合液加熱至沸騰，再冷凝。四、蒸餾分離提取法主要依據(jù)混合液中的組分的蒸汽壓不同，將混合70五、凝膠層析法也稱分子排阻層析或分子篩層析，這是根據(jù)分子大小分離蛋白質(zhì)混合物最有效的方法之一。柱中最常用的填充材料是葡萄糖凝膠（Sephadex

ged）和瓊脂糖凝膠（agarose

gel）。

五、凝膠層析法也稱分子排阻層析或分子篩層析，這是根據(jù)分子大小71六、膜分離技術(shù)膜分離：以壓力為動力，依靠膜的選擇性，將液體進行分離的方法。特點：（1）不涉及相變，對能量要求低。（2）條件較溫和，適于熱敏性物質(zhì)的分離。微濾：0.2-2mm；<0.1MPa超濾：20A-0.2mm；0.1-1.0MPa反滲透：<20A；1.0-10MPa透析六、膜分離技術(shù)膜分離：以壓力為動力，依靠膜的選擇性，將液體進721、膜分離法的應(yīng)用發(fā)酵液的過濾、回收小分子產(chǎn)物、濃縮、除熱原

1、膜分離法的應(yīng)用發(fā)酵液的過濾、回收小分子產(chǎn)物、濃縮、除熱原732、膜的污染與清洗膜污染膜清洗2、膜的污染與清洗膜污染74第三節(jié)發(fā)酵產(chǎn)物的精制一、濃縮二、結(jié)晶結(jié)晶：使溶質(zhì)呈晶態(tài)從溶液中析出的過程。三、成品干燥第三節(jié)發(fā)酵產(chǎn)物的精制一、濃縮75一、濃縮1、薄膜蒸發(fā)濃縮2、真空減壓濃縮3、超濾濃縮4、用葡聚糖凝膠濃縮5、用聚乙二醇濃縮一、濃縮1、薄膜蒸發(fā)濃縮76二、結(jié)晶(1)樣品的純度(2)溶液的濃度(3)pH(4)溫度(5)晶種二、結(jié)晶(1)樣品的純度77三、成品干燥(1)常壓干燥(2)減壓干燥(3)噴霧干燥(4)冷凍干燥三、成品干燥(1)常壓干燥78第八章糖嫌氣性發(fā)酵產(chǎn)物積累機制第一節(jié)糖嫌氣性發(fā)酵產(chǎn)物積累機制第二節(jié)酒精發(fā)酵第八章糖嫌氣性發(fā)酵產(chǎn)物積累機制第一節(jié)糖嫌氣性發(fā)酵產(chǎn)物積累79第一節(jié)糖嫌氣性發(fā)酵產(chǎn)物積累機制一、糖酵解途徑二、磷酸戊糖途徑三、2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸裂解途徑第一節(jié)糖嫌氣性發(fā)酵產(chǎn)物積累機制一、糖酵解途徑80第二節(jié)酒精發(fā)酵一、乙醇的生成機制二、巴斯德效應(yīng)三、酒精發(fā)酵中副產(chǎn)物的生產(chǎn)第二節(jié)酒精發(fā)酵一、乙醇的生成機制81第五章發(fā)酵設(shè)備第一節(jié)通氣攪拌式發(fā)酵設(shè)備第二節(jié)厭氧型發(fā)酵設(shè)備第三節(jié)固體發(fā)酵設(shè)備第五章發(fā)酵設(shè)備第一節(jié)通氣攪拌式發(fā)酵設(shè)備82第一節(jié)通氣攪拌式發(fā)酵設(shè)備一、機械攪拌通氣發(fā)酵罐是最通用的發(fā)酵罐二、氣升式通氣發(fā)酵罐第一節(jié)通氣攪拌式發(fā)酵設(shè)備一、機械攪拌通氣發(fā)酵罐是最通用的發(fā)83一、機械攪拌通氣發(fā)酵罐是最通用的發(fā)酵罐1、罐體2、攪拌器和擋板3、換熱裝置4、軸封5、機械消沫裝置6、通氣裝置一、機械攪拌通氣發(fā)酵罐是最通用的發(fā)酵罐1、罐體84機械攪拌通氣發(fā)酵罐是最通用的發(fā)酵罐電動機pH檢測及控制裝置培養(yǎng)液排氣口冷卻水出口攪拌器加料口冷卻水進口放料口無菌空氣機械攪拌通氣發(fā)酵罐是最通用的發(fā)酵罐電動機pH檢測及培養(yǎng)液排氣85二、氣升式通氣發(fā)酵罐

氣升式發(fā)酵罐是應(yīng)用最為廣泛的生物反應(yīng)器。它是利用空氣的噴射功能和流體重度差造成反應(yīng)液循環(huán)流動，來實現(xiàn)液體的攪拌、混合和傳遞氧。即不用機械攪拌，完全依靠氣體的帶升使液體產(chǎn)生循環(huán)并發(fā)生湍動，從而達到氣液混合和傳遞的目的。二、氣升式通氣發(fā)酵罐氣升式發(fā)酵罐是應(yīng)用最為廣泛的生物反86氣升式通氣發(fā)酵罐氣升式發(fā)酵罐按其所采取的液體循環(huán)方式的不同，可劃分為內(nèi)循環(huán)氣升式發(fā)酵罐和外循環(huán)氣升式發(fā)酵罐。

氣升式通氣發(fā)酵罐氣升式發(fā)酵罐按其所采取的液體循環(huán)方式的87氣升式通氣發(fā)酵罐氣升式通氣發(fā)酵罐88氣升式通氣發(fā)酵罐氣升式通氣發(fā)酵罐89氣升式通氣發(fā)酵罐氣升式通氣發(fā)酵罐90氣升式通氣發(fā)酵罐氣升式通氣發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)較簡單，不需攪拌，易于清洗，維修，不易染菌，能耗低，溶氧效率高。目前內(nèi)循環(huán)氣升式發(fā)酵罐已廣泛應(yīng)用于生物工程領(lǐng)域的好氧發(fā)酵方面，如動植物細胞的培養(yǎng)、單細胞蛋白的培養(yǎng)、某些微生物細胞的培養(yǎng)及污水處理等。由此生產(chǎn)的產(chǎn)品有單細胞蛋白、酒精、抗生素、生物表面活性劑等。我國利用生物反應(yīng)器生產(chǎn)了大量生物制劑，多采用的是氣升式細胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器。氣升式細胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器是空氣提升式生物反應(yīng)器的簡稱。氣升式通氣發(fā)酵罐氣升式通氣發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)較簡單，不需攪91第二節(jié)厭氧型發(fā)酵設(shè)備酒精發(fā)酵罐和啤酒發(fā)酵設(shè)備密閉式酒精發(fā)酵罐第二節(jié)厭氧型發(fā)酵設(shè)備酒精發(fā)酵罐和啤酒發(fā)酵設(shè)備92第三節(jié)固體發(fā)酵設(shè)備固態(tài)發(fā)酵(solidstatefermentation)又稱固體發(fā)酵，是指微生物在濕的固體培養(yǎng)基上生長、繁殖、代謝的發(fā)酵過程。1、淺盤式固體發(fā)酵設(shè)備2、轉(zhuǎn)鼓式固體發(fā)酵設(shè)備第三節(jié)固體發(fā)酵設(shè)備固態(tài)發(fā)酵(solidstatefer931、淺盤式固體發(fā)酵設(shè)備淺盤式生物反應(yīng)器是比較常用的一種固態(tài)發(fā)酵設(shè)備，這種反應(yīng)器構(gòu)造簡單，由一個密室和許多可移動的托盤組成，托盤可以是木料、金屬(鋁或鐵)、塑料等制成，底部打孔，以保證生產(chǎn)時底部通風良好。培養(yǎng)基經(jīng)滅菌、冷卻、接種后裝入托盤，托盤放在密室的架子上。一般地托盤在架上層層放置，兩托盤間有適當空間，保證通風。發(fā)酵過程在可控制濕度的密室中進行，培養(yǎng)溫度由循環(huán)的冷(熱)空氣來調(diào)節(jié)。1、淺盤式固體發(fā)酵設(shè)備淺盤式生物反應(yīng)器是比較常用的一種固94淺盤式固體發(fā)酵設(shè)備淺盤式固體發(fā)酵設(shè)備952、轉(zhuǎn)鼓式固體發(fā)酵設(shè)備

轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵生物反應(yīng)器通常為臥式、或略微傾斜，鼓內(nèi)有帶擋板的也有不帶擋板的，有通氣的，也有不通氣的，有連續(xù)旋轉(zhuǎn)的，也有間歇旋轉(zhuǎn)的。轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速通常很低，否則剪切力會使菌體受損。采用轉(zhuǎn)鼓式反應(yīng)器與填充床相比其優(yōu)點在于可以防止菌絲體與反應(yīng)器黏連，轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)使筒內(nèi)的基質(zhì)達到一定的混合程度，菌體所處的環(huán)境比較均一，改善傳質(zhì)和傳熱狀況。2、轉(zhuǎn)鼓式固體發(fā)酵設(shè)備轉(zhuǎn)鼓式固態(tài)發(fā)酵生物反應(yīng)器通常為臥96轉(zhuǎn)鼓式固體發(fā)酵設(shè)備轉(zhuǎn)鼓式固體發(fā)酵設(shè)備97正交試驗在培養(yǎng)基確定中的應(yīng)用因素水平玉米粉（％）A豆餅粉（％）B蛋白胨（％）CPH

D10.540.55.021.050.65.531.560.76.0正交表因素水平正交試驗在培養(yǎng)基確定中的應(yīng)用因素水平玉米粉豆餅粉蛋白胨PH198發(fā)酵五六七八章10-20課件99發(fā)酵五六七八章10-20課件100發(fā)酵五六七八章10-20課件101發(fā)酵五六七八章10-20課件102第六章工業(yè)發(fā)酵污染的防治第一節(jié)工業(yè)發(fā)酵染菌的危害第二節(jié)染菌的檢查、原因分析和防治措施第六章工業(yè)發(fā)酵污染的防治第一節(jié)工業(yè)發(fā)酵染菌的危害103第一節(jié)工業(yè)發(fā)酵染菌的危害一、概述二、不同染菌時間對發(fā)酵的影響三、不同染菌途徑對發(fā)酵的影響四、染菌對產(chǎn)物提取和產(chǎn)品質(zhì)量的影響第一節(jié)工業(yè)發(fā)酵染菌的危害一、概述104一、概述雜菌：在發(fā)酵培養(yǎng)中侵入了妨礙生產(chǎn)的其他微生物。一、概述雜菌：在發(fā)酵培養(yǎng)中侵入了妨礙生產(chǎn)的其他微生物。105二、不同染菌時間對發(fā)酵的影響1、種子培養(yǎng)期染菌2、發(fā)酵前期染菌3、發(fā)酵中期染菌4、發(fā)酵后期染菌二、不同染菌時間對發(fā)酵的影響1、種子培養(yǎng)期染菌106三、不同染菌途徑對發(fā)酵的影響1、種子帶菌2、空氣帶菌3、培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底4、設(shè)備滲漏三、不同染菌途徑對發(fā)酵的影響1、種子帶菌107四、染菌對產(chǎn)物提取和產(chǎn)品質(zhì)量的影響1、對過濾的影響?zhàn)ざ燃哟?、對提取的影響乳化3、對產(chǎn)品質(zhì)量的影響4、對三廢處理的影響四、染菌對產(chǎn)物提取和產(chǎn)品質(zhì)量的影響1、對過濾的影響108乳化一種液體以極微小液滴均勻地分散在互不相溶的另一種液體中的作用。

乳化是液-液界面現(xiàn)象，兩種不相溶的液體，如油與水，在容器中分成兩層，密度小的油在上層，密度大的水在下層。若加入適當?shù)谋砻婊钚詣┰趶娏业臄嚢柘?，油被分散在水中，形成乳狀液，該過程叫乳化。

乳化一種液體以極微小液滴均勻地分散在互不相溶的另一種液體中的109乳狀液

乳狀液（或稱乳化體）是一種（或幾種）液體以液珠形式分散在另一不相混容的液體之中所構(gòu)成的分散體系。乳狀液的分散相液珠直徑約在0.1－10μm，故乳狀液是粗分散體系的膠體。乳狀液乳狀液（或稱乳化體）是一種（或幾種）液體以液珠形110第二節(jié)染菌的檢查、原因分析和防治措施一、染菌的檢查二、染菌的分析三、發(fā)酵染菌的防止第二節(jié)染菌的檢查、原因分析和防治措施一、染菌的檢查111一、染菌的檢查1、染菌的種類2、染菌檢查顯微鏡檢查、平板劃線檢查、肉湯培養(yǎng)檢查。3、檢查的工序和時間一、染菌的檢查1、染菌的種類112二、染菌的分析1、發(fā)酵染菌率2、染菌原因的分析種子帶菌、設(shè)備滲漏、存在設(shè)備死角二、染菌的分析1、發(fā)酵染菌率1131、發(fā)酵染菌率總?cè)揪剩阂荒陜?nèi)發(fā)酵染菌的批次與總投料批次數(shù)之比乘以100得到的百分率。設(shè)備染菌率。不同品種發(fā)酵的染菌率。不同發(fā)酵階段的染菌率。季節(jié)染菌率。操作染菌率。1、發(fā)酵染菌率總?cè)揪剩阂荒陜?nèi)發(fā)酵染菌的批次與總投料批次數(shù)之1142、染菌原因的分析種子帶菌、設(shè)備滲漏、存在設(shè)備死角2、染菌原因的分析種子帶菌、設(shè)備滲漏、存在設(shè)備死角115法蘭法蘭是使管子與管子相互連接的零件，連接于管端。是指由法蘭、墊片及螺栓三者相互連接作為一組組合密封結(jié)構(gòu)的可折連接，管道法蘭系指管道裝置中配管用的法蘭，用在設(shè)備上系指設(shè)備的進出口法蘭。法蘭上有孔眼，螺栓使兩法蘭緊連。法蘭間用襯墊密封。法蘭分螺紋連接（絲接）法蘭和焊接法蘭。法蘭法蘭是使管子與管子相互連接的零件，連接于管端。116法蘭法蘭117法蘭

法蘭連接(flange，joint)由一對法蘭、一個墊片及若干個螺栓螺母組成。墊片放在兩法蘭密封面之間，擰緊螺母后，墊片表面上的比壓達到一定數(shù)值后產(chǎn)生變形，并填滿密封面上凹凸不平處，使聯(lián)接嚴密不漏。

法蘭法蘭連接(flange，joint)由一對法蘭、一118壓力表

不銹鋼壓力表由導(dǎo)壓系統(tǒng)(包括接頭、彈簧管、限流螺釘?shù)?、齒輪傳動機構(gòu)、示數(shù)裝置(指針與度盤)和外殼(包括表殼、表蓋、表玻璃等)所組成。壓力表不銹鋼壓力表由導(dǎo)壓系統(tǒng)(包括接頭、彈簧管、限流螺119壓力表壓力表120三、發(fā)酵染菌的防止1、種子帶菌的防止2、發(fā)酵設(shè)備的檢查3、設(shè)計合理的管道網(wǎng)絡(luò)4、空氣過濾器的檢查5、生產(chǎn)環(huán)境消毒6、噬菌體污染的處理三、發(fā)酵染菌的防止1、種子帶菌的防止1211、種子帶菌的防止種子容易帶雜菌1、種子帶菌的防止種子容易帶雜菌1222、發(fā)酵設(shè)備的檢查冷卻管的滲漏、管件的滲漏、罐體的穿孔。2、發(fā)酵設(shè)備的檢查冷卻管的滲漏、管件的滲漏、罐體的穿孔。1233、設(shè)計合理的管道網(wǎng)絡(luò)排氣管與下水管、發(fā)酵罐的管路。3、設(shè)計合理的管道網(wǎng)絡(luò)排氣管與下水管、發(fā)酵罐的管路。1244、空氣過濾器的檢查氧化鐵4、空氣過濾器的檢查氧化鐵1255、生產(chǎn)環(huán)境消毒石炭酸苯酚，又稱石炭酸，可作消毒劑，常用的藥皂就含苯酚

苯酚為一種原漿毒，能使細菌細胞的原生質(zhì)蛋白發(fā)生凝固或變性而殺菌。濃度約0．2％即有抑菌作用，大于1％能殺死一般細菌，1．3％溶液可殺死真菌。本品稀溶液可使人體感覺神經(jīng)末梢麻痹，產(chǎn)生局部麻醉作用，可止癢。苯酚對組織的穿透性強，易從皮膚黏膜及創(chuàng)面吸收，故不宜大面積長期使用。酚軟膏（2％）用于皮膚防腐止癢。石炭酸對組織的穿透力極強5、生產(chǎn)環(huán)境消毒石炭酸1266、噬菌體污染的處理徹底滅菌、更換菌種。6、噬菌體污染的處理徹底滅菌、更換菌種。127新潔爾滅十二烷基二甲基芐基溴化銨苯扎溴銨/溴化芐烷銨新潔爾滅兼有殺菌和去垢效力,作用強而快,對金屬無腐蝕作用,不污染衣服,性質(zhì)穩(wěn)定,易于保存,屬消毒防腐類藥.稀釋液可用于外科手術(shù)前洗手(0.05~0.1%,浸泡5分鐘),皮膚消毒和霉菌感染(0.1%),黏膜消毒(0.01~0.05%),器械消毒(置于0.1%的溶液中煮沸15分鐘后再浸泡30分鐘)新潔爾滅十二烷基二甲基芐基溴化銨128第七章發(fā)酵產(chǎn)物的提取和精制

下游加工過程的特點：1、成分復(fù)雜2、產(chǎn)品濃度低3、失活問題（容易失活）4、具有一定的靈活性5、發(fā)酵最后產(chǎn)品對于純度和安全性要求高第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理及菌體分離第二節(jié)發(fā)酵產(chǎn)物的提取第三節(jié)發(fā)酵產(chǎn)物的精制第七章發(fā)酵產(chǎn)物的提取和精制下游加工過程的特點：129幾種產(chǎn)品在發(fā)酵液中的濃度產(chǎn)品典型濃度（g/L）抗生素25氨基酸100酒精100有機酸100酶20蛋白質(zhì)10幾種產(chǎn)品在發(fā)酵液中的濃度產(chǎn)品典型濃度（g/130第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理及菌體分離一、離心過濾與菌體分離二、發(fā)酵液的固-液分離三、細胞的破碎與分離第一節(jié)發(fā)酵液的預(yù)處理及菌體分離一、離心過濾與菌體分離131一、離心過濾與菌體分離1、凝聚和絮凝技術(shù)凝聚作用凝聚是在中性鹽的作用下，由于膠體粒子之間的雙電子層電位降低，使膠體體系變得不穩(wěn)定的現(xiàn)象。膠體又稱膠狀分散體（colloidaldispersion）是一種均勻混合物，在膠體中含有兩種不同狀態(tài)的物質(zhì)，一種分散，另一種連續(xù)。分散的一部分是由微小的粒子或液滴所組成，分散質(zhì)粒子直徑在1nm—100nm之間的分散系；膠體是一種分散質(zhì)粒子直徑介于粗分散體系和溶液之間的一類分散體系，這是一種高度分散的多相不均勻體系。FeSO4、ZnSO4、FeCl3等。一、離心過濾與菌體分離1、凝聚和絮凝技術(shù)132膠體膠體的穩(wěn)定性介于溶液和濁液之間,在一定條件下能穩(wěn)定存在,屬于介穩(wěn)體系.有丁達爾效應(yīng)當一束光通過膠體時，從入射光的垂直方向上可看到有一條光帶，這個現(xiàn)象叫丁達爾現(xiàn)象。利用此性質(zhì)可鑒別膠體與溶液、濁液。

膠體膠體的穩(wěn)定性介于溶液和濁液之間,在一定條件下能穩(wěn)定存在,133膠體膠體134膠體膠體具有介穩(wěn)性的兩個原因:原因一膠體粒子可以通過吸附而帶有電荷，同種膠粒帶同種電荷，而同種電荷會相互排斥，要使膠體聚沉，就要克服排斥力，消除膠粒所帶電荷原因二膠體粒子在不停的做布朗運動膠體膠體具有介穩(wěn)性的兩個原因:135離心過濾與菌體分離(2)絮凝作用是指在某些高分子絮凝劑的作用下，在懸浮粒子之間產(chǎn)生架橋作用而使膠粒形成粗大的絮凝團的作用。絮凝劑殼聚糖、明膠、海藻酸鈉、骨膠、聚丙烯酰胺、聚苯乙烯等。2、去除雜蛋白的其他方法(1)等電點沉淀法(2)變性沉淀(3)加各種蛋白沉淀劑沉淀(4)吸附離心過濾與菌體分離(2)絮凝作用136離心過濾與菌體分離3、高價態(tài)金屬離子的去除(1)去除鈣離子草酸納或草酸(2)去除鎂離子草酸或磷酸鹽(3)去除鐵離子黃血鹽亞鐵氰化鉀（黃血鹽鉀，黃血鹽，黃鉀）。淺黃色結(jié)晶顆粒。溶于水，不溶于乙醇，遇酸分解。鐵(Ⅲ)鹽溶液與亞鐵氰化鉀反應(yīng)，得到藍色的普魯士藍沉淀，化學(xué)式為K[FeⅡ(CN)6FeⅢ]，此反應(yīng)用于檢驗Fe3+。亞鐵氰化鉀用于制造藍色顏料、染料、曬圖紙，用作鋼鐵生產(chǎn)的淬火劑。離心過濾與菌體分離3、高價態(tài)金屬離子的去除137二、發(fā)酵液的固-液分離1、影響固-液分離的因素(1)發(fā)酵液中各種懸浮粒子越小，分離的難度越大，費用越高。(2)發(fā)酵液的黏度(3)發(fā)酵液的酸堿度、溫度、加熱時間等。2、設(shè)備(1)板框壓濾機(2)真空鼓式過濾機(3)離心分離機二、發(fā)酵液的固-液分離1、影響固-液分離的因素138三、細胞的破碎與分離1、機械法(1)高壓勻漿(2)珠磨法(高速珠磨機)(3)超聲波破碎(4)撞擊破碎2、物理法(1)滲透壓沖擊法(2)凍結(jié)-融化法三、細胞的破碎與分離1、機械法139細胞的破碎與分離3、化學(xué)法有機溶劑：丙酮、氯仿、丁醇。4、酶解法：溶菌酶葡聚糖酶

細胞的破碎與分離3、化學(xué)法140第二節(jié)發(fā)酵產(chǎn)物的提取一、沉淀提取法二、樹脂法和吸附法三、萃取法四、蒸餾分離提取法五、凝膠層析法六、膜分離技術(shù)第二節(jié)發(fā)酵產(chǎn)物的提取一、沉淀提取法141一、沉淀提取法

1、鹽析法中性鹽對蛋白質(zhì)的溶解度有顯著影響，一般在低鹽濃度下隨著鹽濃度升高，蛋白質(zhì)的溶解度增加，此稱鹽溶；當鹽濃度繼續(xù)升高時，蛋白質(zhì)的溶解度不同程度下降并先后析出，這種現(xiàn)象稱鹽析，將大量鹽加到蛋白質(zhì)溶液中，高濃度的鹽離子（如硫酸銨的SO4和NH4)有很強的水化力，可奪取蛋白質(zhì)分子的水化層，使之“失水”，于是蛋白質(zhì)膠粒凝結(jié)并沉淀析出。鹽析時若溶液pH在蛋白質(zhì)等電點則效果更好。由于各種蛋白質(zhì)分子顆粒大小、親水程度不同，故鹽析所需的鹽濃度也不一樣，因此調(diào)節(jié)混合蛋白質(zhì)溶液中的中性鹽濃度可使各種蛋白質(zhì)分段沉淀。一、沉淀提取法1、鹽析法1422、等電沉淀法蛋白質(zhì)在靜電狀態(tài)時顆粒之間的靜電斥力最小，因而溶解度也最小，各種蛋白質(zhì)的等電點有差別，可利用調(diào)節(jié)溶液的pH達到某一蛋白質(zhì)的等電點使之沉淀，但此法很少單獨使用，可與鹽析法結(jié)合用。2、等電沉淀法蛋白質(zhì)在靜電狀態(tài)時顆粒之間的靜電斥力最小，1433、有機溶劑沉淀法丙酮、乙醇、甲醇等親水溶劑3、有機溶劑沉淀法丙酮、乙醇、甲醇等親水溶劑144二、樹脂法和吸附法1