發(fā)酵重點(diǎn)工程課程教案匯編

2012.9-答疑： ；E-mail:12、理解發(fā)酵原理，解析工藝過程；3、知曉代謝途徑，設(shè)計(jì)發(fā)酵調(diào)控方案；4、判斷動(dòng)力學(xué)規(guī)律，掌控發(fā)酵進(jìn)程。01（frmentaton,2：發(fā)酵工程是連接生物技術(shù)上下游過程的重要樞紐；發(fā)酵工程是生物技術(shù)的一個(gè)主要途徑。技術(shù)狀況：自然發(fā)酵技術(shù)；純培養(yǎng)技術(shù)；發(fā)酵本質(zhì)的揭示；簡(jiǎn)單的生產(chǎn)類飲料、生產(chǎn)醋酸和技術(shù)狀況：酵母菌的控制發(fā)酵技術(shù)（補(bǔ)料培養(yǎng)；純種發(fā)酵技術(shù)（、丁醇發(fā)酵；使發(fā)酵工業(yè)代表產(chǎn)品：甘油、、丁醇等技術(shù)狀況：建立起通氣培養(yǎng)技術(shù)；形成以青霉素為先鋒的龐大的抗菌素發(fā)酵工業(yè)。過程及其產(chǎn)品的制定；工程技術(shù)建立。501950~1960：谷氨酸、賴氨酸、土霉素、四環(huán)素、新生霉素、紅霉素、制霉菌素、卡那霉素、單細(xì)白、水楊酸1960~1970S、多氧霉素、泰勒霉素、纈氨酸、甾體1970~1980：博萊霉素、阿霉素、殺念珠菌素、交殺霉素、西梭霉素、有效霉素、天門冬C、木糖醇、蘋果酸、長(zhǎng)鏈二元酸、普魯蘭多糖、1980年以后：阿維霉素、苯丙氨酸、環(huán)氧乙（丙）烷、丙烯酰胺、聚羥基丁酸酯（PHB）等免疫調(diào)節(jié)劑和品、新型藥物（人干擾素、胰島素、生長(zhǎng)激素、等）由工程菌發(fā)提細(xì)化工和高分子聚合物的原料。微生物具有富集貧礦和微量金屬元素；微生物多糖用于石農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)：微生物是食物鏈中的重要環(huán)節(jié)“有機(jī)農(nóng)業(yè)”興起，轉(zhuǎn)植物、微生物、擔(dān)子菌的大規(guī)模培養(yǎng)（液體培養(yǎng)）Aspartame(二肽甜味劑)合成；用生物催化劑進(jìn)行手性合成和手性拆為污水、廢氣和固體廢棄物處理的主要方法；微生物對(duì)、有害化合物的降解；受污染環(huán)境的40—50199624味精年產(chǎn)量（萬噸）56.4(1997年，中國(guó));150（全球，2000）;126（亞洲，2000）;71.4(20011、工業(yè)微生物菌種；2、發(fā)酵培養(yǎng)基；3、滅菌、除菌工程；4、通氣與攪拌；5、培養(yǎng)；6、eg(BA、大曲的制造過程B、酸奶的混合發(fā)酵C、淀粉水解糖的D、補(bǔ)料發(fā)eg、發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)過程一般要求使用相應(yīng)的微生物菌種，而下列（B）組產(chǎn)物卻沒有菌種的特 eg、舉出3例微生物大規(guī)模表達(dá)的產(chǎn)品及其產(chǎn)生菌種？（sepration（screening樣本入滅菌防水紙袋，采樣時(shí)間、地點(diǎn)和植被情況。；4）運(yùn)用遺傳學(xué)原理和技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的菌株進(jìn)行的多方位的選擇和改造使現(xiàn)存的優(yōu)良性狀得以；3原生育酵母菌類：酵母（、甘油、假絲酵母（環(huán)烷酸）啤酒酵母（細(xì)胞色素、輔酶、凝血質(zhì)）（1）測(cè)防水墨水記錄。內(nèi)容包括：收藏單位、菌株來源、菌株名稱、菌株分類、存放日期、產(chǎn)品及（CCCCM：中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏ChinaCenterofIndustrialCultureCollection,CCICC)：負(fù)責(zé)工業(yè)生產(chǎn)與研究應(yīng)用微生物菌種的收集、鑒定、保藏與供應(yīng)等職責(zé)1750中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏CGMCC；（CCGVCC細(xì)胞庫(kù)；細(xì)胞庫(kù)；庫(kù)；植物離體種質(zhì)庫(kù)；稀有瀕危特有植物種質(zhì)庫(kù)；海洋生物種質(zhì)庫(kù)。現(xiàn)藏培養(yǎng)物16000130001）典型菌種保藏中心80004400606英真菌（CMI）東京大學(xué)應(yīng)用微生物大阪發(fā)酵 （CA．大腸桿 B．霉 化指標(biāo)設(shè)置。1以α-1，4鍵縮聚而成，聚合度為1000— starchpaste擴(kuò)散而形成的粘性物質(zhì)。gelatinizationgelling老化retrogradation淀粉水解糖的方αalpha-amylaseα-1,4統(tǒng)命名為α-1,4E.C)3.2.1.1。αalpha-glucosidaseα-1,4D-葡萄βbeta-amylaseα-1,4-D尾端逐步釋放。系統(tǒng)命名為α-1,4-D(E.C)3.3.1.2。glucamylase1,4D-葡萄糖單位及水解酸酶兩大類：有機(jī)氮源和無機(jī)氮源。知體各有哪幾種！(NH4)2SO4→2NH3+2H2SO4NaNO3+4H2→NH3+2H2O+糟等一些廉價(jià)的原料。對(duì)于其它有可能帶入的過多的某種無機(jī)離子和微量元素在發(fā)酵過程中必須加以考慮。使用時(shí)注意鹽的形式（pH。調(diào)控起到重要的作用。有機(jī)氮源是這些生長(zhǎng)因子的重要來源，多數(shù)有機(jī)氮源含有較多的B0.07%。前體相對(duì)價(jià)格較高，添加過多，容易引起揮發(fā)和氧化，流加pH是發(fā)酵生產(chǎn)成本控制的重要包括：C、H、O、N、S、P、Mg和KCcHhOoNnPpSs+(c+0.25h-0.5o+1.25n+1.25p+1.5s)O2→cCO2+(0.5h-0.5n-1.5p-s)H2O+的滅菌：無菌室、生產(chǎn)車間等；設(shè)備的滅菌：罐、發(fā)酵罐、補(bǔ)料罐、管道、產(chǎn)品提純加工設(shè)備等；材料的滅菌：培養(yǎng)基、補(bǔ)料、消泡劑等；操作人員的清潔：一、滅菌的基本原 重點(diǎn)1（sterlizatio：干熱滅菌法：將金屬制品或清潔玻璃器皿放入電熱烘箱內(nèi)，在150～170℃下維持1～2h后，即60℃5～10min（pasteuization：氏菌，而又不影響它們的風(fēng)味。巴氏法是一種低溫法.低溫維持法：在63℃下保持30分鐘可進(jìn)行牛奶；高溫瞬時(shí)法：用于牛奶時(shí)只要在72℃下保持15秒鐘即可。方法待滅菌的培養(yǎng)基在80～100℃下蒸煮15～60以殺死所有營(yíng)養(yǎng)置室溫或37℃20.7kg／cm2102）35135～140℃5～15Ca2+Fe3+的培養(yǎng)基與磷酸鹽先分別滅菌，再混合，避免產(chǎn)3 dN

個(gè)復(fù)雜的

-dNN

遵循單分子反應(yīng)方程。即：tNtt

kln

ktt1k

N02.303lg KKtt定程度，會(huì)加速細(xì)菌孢子的死滅速度，縮短滅菌時(shí)間，由于有效成分的ΔE40m3，121℃21070解:N=401062107=8×10140t1

N02.303lg=.30/0.028klog81017 =1436(s)=0.00123.90.2-0.4MPa0.5—1h。80-90℃后再加蒸汽直接加熱至預(yù)定滅菌溫度 ——0.1MPa,0.5h；接種管路——0.3-0.45MPa,pH值（pH=6-8時(shí)，微生物最不易；小于6時(shí)H+滲透性強(qiáng)，最易殺菌；；40m3/min5.75×104m3104個(gè)/m3，則一5.75×108個(gè)微生物細(xì)胞進(jìn)入發(fā)酵罐，因此空氣除菌是發(fā)酵過程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。0.01Mpa;染菌率低,平10?a15%；除水除油效果好；耗電少。但對(duì)發(fā)酵工業(yè)來說，其捕集率尚嫌不夠。α射線、β射線、γ射線、UV10μm20--50μm。12、作而集。45三、對(duì)數(shù)定dckcdckdxln

NkL -0N10k×60N×100200=1.2×107（個(gè)）0

N0.001則：L

1lnN0

5..151五、無菌空氣的過eg:（B） Eg:空氣線速度對(duì)溶解氧的影響表現(xiàn)在（D）。 一、擴(kuò)大培養(yǎng)過1 2、過 （（3 液體培產(chǎn)生菌絲）→二級(jí)罐→發(fā)酵罐2

接種量

種齡是指罐中培養(yǎng)的菌體從接種開始到移入下一級(jí)罐或發(fā)酵罐時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間。 影響培養(yǎng)的條1Mg2+、Cu2+、Ba2+能刺激孢子的形成。磷含量太多或太少也會(huì)影響孢子的質(zhì)量。237?C氨基氮回升提前，菌絲過早自溶，效價(jià)降現(xiàn)象。40%~45%4、的級(jí)數(shù)七、質(zhì)量標(biāo)（1） pH措施降溫培養(yǎng)，減少補(bǔ)料，密切注意代謝變化情況。如果發(fā)酵單位到達(dá)一定水平可以提前放醛蒸汽答：一般由菌絲體培養(yǎng)開始計(jì)算發(fā)酵級(jí)數(shù)，但有時(shí)，工廠從第一級(jí)罐開始計(jì)算發(fā)酵級(jí)數(shù)一級(jí)（搖瓶）→二級(jí)（小罐）→發(fā)酵一級(jí)（小罐）→二級(jí)（中罐）→發(fā)0、發(fā)酵過程操作方式的類 一、分批發(fā)酵（Batchfermentation)定義：將發(fā)酵培養(yǎng)基組分投入發(fā)酵罐，經(jīng)滅菌、接種和發(fā)酵后再地將發(fā)酵液放出的 預(yù)處理（、轉(zhuǎn)換等 滅菌（實(shí)罐或連續(xù)滅菌）→（一級(jí) ↓↓pH、溫度和溶氧濃度對(duì)產(chǎn)量合成敏感。①宏觀處理法：不研究細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)、表型、調(diào)控機(jī)制和代謝途徑，而把細(xì)胞看成一種③通過計(jì)算機(jī)的控制，反復(fù)驗(yàn)證各種模型的可行性與適用范圍a.0lag:x0

dx

0,

Xt

Xe

X

11mxln

lnx

xx0emtMonodmsKs式中:SKs—底物親和常數(shù)mol/LKsμ①S較高時(shí)，(S>>10Ks)，此時(shí)，μ=②當(dāng)S較低時(shí)，(期，S<<10Ks)，此時(shí)S↓，μ μ1Xlnxlnx

ms00xx0

Ks二、補(bǔ)料分批發(fā)酵(supplementBatch-在指數(shù)生長(zhǎng)到期，目的代謝產(chǎn)物的生成速率明顯較大時(shí)，可通過流加限制性底物延長(zhǎng)這一期三、連續(xù)發(fā)酵(continuous優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)挝划a(chǎn)量的反應(yīng)器；人工費(fèi)用低；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；反應(yīng)速率容易控制；微生物反應(yīng) 數(shù)目、傳質(zhì)(O2的供應(yīng))和生產(chǎn)率都不相同。 。pH，溶氧，尾氣氧，尾氣生物參數(shù)：菌絲形態(tài)、菌濃度、菌體比生長(zhǎng)速率、呼吸強(qiáng)度、基質(zhì)消耗速率、關(guān)鍵酶等。直接參數(shù)：通過儀器或其它分析可以測(cè)得的參數(shù)，如溫度、pH、殘?zhí)堑?。間接參數(shù)：將直接參數(shù)經(jīng)過計(jì)算得到的參數(shù)，如攝氧率、KLa糖的消耗：反映產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)繁殖情況；反映產(chǎn)物合成的。N，單位是N0.6＝1U1μg=1u如鏈霉素、卡那霉素、紅霉素等定義活性部分1μg＝1u。類似重量單位：規(guī)定抗生素的某種鹽1mg=1000u如金霉素、 示法：酶用單位來表示。由于酶通常不是很純，不能用重量來表示酶的量。③濃度表示法。發(fā)酵過程中產(chǎn)熱和散熱的因素：（1）發(fā)酵熱：Q發(fā)酵=Q生物+Q攪拌-Q蒸發(fā)-Q輻射Q生物Q生物=0.12Q攪拌Tm和Tm工業(yè)上控溫一般不需加熱，而是冷卻1pH不同菌種所需的pH有差別一種類的微生物菌種由于生長(zhǎng)pH值不同也可能形成不同發(fā)酵產(chǎn)物。（1（2（4）Qo2mmolO2/g.h)。r(mmolO2/L.h)。r＝QO2.X發(fā)酵過程供氧方式:中:搖瓶機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)或偏心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)供氧。中試規(guī)模和生產(chǎn)規(guī)模:（1/k60.72發(fā)酵罐內(nèi)液柱高度：H/D12kLα40%；H/D23，kLα可20%；H/D=3-5H/D10%5%：2影 ：4（1）（2）（3）確定放罐指標(biāo)有：產(chǎn)物產(chǎn)量、過濾速度、氨基酸含量、菌絲形態(tài)、pH5、噬菌體使菌種細(xì)胞裂解4、增多5、pH早期染菌---可能是帶菌、滅菌不徹底、操作、無菌空氣帶菌。污染球菌，無芽孢等不耐熱雜菌：可能是帶菌、設(shè)備滲漏、操作問題；eg:寫出從斜面保藏菌種開始的三級(jí)好氧發(fā)酵培養(yǎng)面包酵母的工藝流程圖并每一操作環(huán)節(jié)操作目的。1.酵母菌菌種斜面（菌種保藏方式）轉(zhuǎn)接到新斜面上30℃活化培養(yǎng)（使休眠恢力）18-24;2.活化菌種接入搖瓶液體條件下30℃,200r/m24時(shí).(使菌種細(xì)胞增殖;3.搖瓶培養(yǎng)液接入罐（一級(jí)）30℃,0.5v/v/min培養(yǎng).（進(jìn)一步擴(kuò)大培養(yǎng)，得到足夠數(shù)量、代A.溫度 C.氧含量 A．酵母菌大量，減 、、固定本:①定資產(chǎn)舊；②利息③金；④保金；⑤與捐；⑥研與發(fā)展⑦資的大或全⑧企一般(包政管理財(cái)務(wù)管質(zhì)管理安全、消防療育與培林潔等等這類成本稱為非產(chǎn)成本間接生成本。(2)、、2排污10-20%5-15%10-20%0-6%1-間接生產(chǎn)成本：折舊:固定資產(chǎn)的(5-10%)/年；不動(dòng)產(chǎn)稅:固定資產(chǎn)的(1-4%)/年；保險(xiǎn):；企業(yè)一般管理:產(chǎn)品成本