发酵工程简介课件.ppt

一、应用发酵工程的生产实例豆饼的水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、氧化钾、硫酸镁、生物素等（）菌种发酵罐灭菌、冷却谷氨酸条件控制加工产品天然液体培养基Na2CO3溶液中和、过虑、浓缩、离心分离等温度、pH、时间、氧气谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌搅拌（一）发酵工程的概念发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。二、发酵工程的概念和内容（二）、发酵工程的内容菌种选育自然界选种、诱变育种、基因工程、细胞工程培养基配制根据培养基的配制原则制备，实践中需多次试验配方灭菌杀灭杂菌（胞体、孢子及芽孢）扩大培养和接种发酵过程（中心阶段）检测进程，满足营养需要；严格控制温度、pH、溶氧、转速等分离纯化菌体：过滤、沉淀代谢产物：蒸馏、萃取、离子交换三、发酵工程的应用1、医药工业上的应用生产药品2、食品工业上的应用生产传统发酵产品：啤酒、果酒、食醋生产食品添加剂：酸味剂、鲜味剂、色素、甜味剂解决粮食短缺：单细胞蛋白产基因工程药品（需使用工程菌）四、问题展台1、在酶活性的调节中（如右图），我们已经知道，当菌体内的谷氨酸合成过量时，就会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，从而导致合成途径中断。为了源源不断地得到谷氨酸，应该选育什么样的谷氨酸棒状杆菌作为菌种？通常有哪些选育方法？葡萄糖中间产物酮戊二酸谷氨酸脱氢酶NH4+谷氨酸抑制选择细胞膜通透性较强，在细胞内不积累谷氨酸的谷氨酸棒状杆菌作为菌种。方法有：诱变育种、基因工程、细胞工程。2、配制培养基的营养物质应符合哪些要求？分析教材中提供的谷氨酸发酵的培养基配方，是否符合要求？培养基应满足微生物生长所需同要的碳源、氮源、水、无机盐和生长因子等营养需求。培养基：碳源：氮源：无机盐：生长因子：培养液豆饼的水解液、玉米浆尿素磷酸氢二钾、氧化钾、硫酸镁生长素5、结合教材实例，说明如果发酵条件控制不当，会造成什么不良影响。这些条件是通过影响什么而实现的？一是影响菌种的生长繁殖，二是影响菌种代谢产物的形成。例如：在谷氨酸发酵过程中，当pH呈酸性时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺；当溶氧不足时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸。温度、氧气、pH等条件是通过影响酶的活性而实现的，最终改变代谢途径、代谢产物。1、可以作为自养微生物氮源的是（）A.N2、尿素B.牛肉膏、蛋白胨C.尿素、酵母粉 D.铵盐、硝酸盐D2、温度对发酵过程的影响，不正确的是（）A.温度过高，发酵周期缩短，产量降低B.温度不影响生物合成的途径C.温度能影响菌种对营养物质的吸收D.菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同B3、下图简单表示了葡萄酒的酿制过程。请据图分析：、下图简单表示了葡萄酒的酿制过程。请据图分析：(1)葡萄酒的酿制原理是：先通气进行葡萄酒的酿制原理是：先通气进行 ，以增加酵母菌的数量，然后进行以增加酵母菌的数量，然后进行 获得葡萄酒。获得葡萄酒。(2)随着发酵程度的加深，液体密度会逐渐变低随着发酵程度的加深，液体密度会逐渐变低(可用可用密度计测量密度计测量)，其原因是：，其原因是：发酵时糖被消耗，产生酒精和发酵时糖被消耗，产生酒精和CO2，酒精溶液的密度，酒精溶液的密度比糖水低比糖水低.(3)生产出的葡萄酒呈深红色，这种有色物质来源生产出的葡萄酒呈深红色，这种有色物质来源 葡萄皮葡萄皮。有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸(4)下列叙述中不正确的是下列叙述中不正确的是A在甲中进行搅拌是为了增加氧溶量在甲中进行搅拌是为了增加氧溶量 B在甲中，酵母菌的能量来源将全部消耗在甲中，酵母菌的能量来源将全部消耗C甲与乙放出的气体主要是二氧化碳甲与乙放出的气体主要是二氧化碳 D揭开丙容器的盖子，可能会有醋酸产生揭开丙容器的盖子，可能会有醋酸产生(5)如果加入的葡萄糖过多，反而抑制了酵母如果加入的葡萄糖过多，反而抑制了酵母菌的生长，得不到目的产物，原因是：菌的生长，得不到目的产物，原因是：溶液浓度过大，酵母菌细胞过度失水，影响了溶液浓度过大，酵母菌细胞过度失水，影响了细胞的正常代谢细胞的正常代谢B4、利用微生物分解玉米淀粉生产糖浆，具有广阔的应、利用微生物分解玉米淀粉生产糖浆，具有广阔的应用前景。但现在野生菌株对淀粉的转化效率低，某同用前景。但现在野生菌株对淀粉的转化效率低，某同学尝试对其进行改造，以获得高效菌株。学尝试对其进行改造，以获得高效菌株。（1）实验步骤：）实验步骤：配置配置 （固体、半固体、液体）培养基，（固体、半固体、液体）培养基，该培养基的碳源应为该培养基的碳源应为将将 接入已灭菌的培养基平板上。接入已灭菌的培养基平板上。立即用适当剂量的紫外线照射，其目的是立即用适当剂量的紫外线照射，其目的是 菌落形成后，加入碘液，观察菌落周围培养基的颜菌落形成后，加入碘液，观察菌落周围培养基的颜色变化和变化范围的大小。周围出现色变化和变化范围的大小。周围出现 现象的菌落即为初选菌落。经分离、纯化后即可达到现象的菌落即为初选菌落。经分离、纯化后即可达到实验目的。实验目的。（2）若已得到二株变异菌株）若已得到二株变异菌株和和，其淀粉转化率较高。，其淀粉转化率较高。经测定菌株经测定菌株淀粉酶催化活性高，菌体淀粉酶催化活性高，菌体的淀粉酶蛋白的淀粉酶蛋白含量高。经进一步研究发现，突变发生在淀粉酶基因含量高。经进一步研究发现，突变发生在淀粉酶基因的编码区或非编码区，可推测出菌株的编码区或非编码区，可推测出菌株的突变发生在的突变发生在 区，菌株区，菌株的突变发生在的突变发生在固体固体玉米淀粉玉米淀粉野生菌株野生菌株对野生菌株进行诱变对野生菌株进行诱变。浅色范围大浅色范围大编码编码非编码区非编码区发酵罐示意图发酵罐示意图电动机电动机电动机电动机pHpH检测及检测及检测及检测及控制装置控制装置控制装置控制装置培养液培养液培养液培养液无菌空气无菌空气无菌空气无菌空气排气口排气口排气口排气口冷却水出口冷却水出口冷却水出口冷却水出口冷却水进口冷却水进口冷却水进口冷却水进口搅拌器搅拌器搅拌器搅拌器加料口加料口加料口加料口放料口放料口放料口放料口发酵罐发酵罐发酵发酵酿造工业酿造工业酒、醋酒、醋分离提纯分离提纯单细胞蛋白单细胞蛋白人造肉人造肉菌体菌体代谢代谢产物产物抗生素、维生素、动物激抗生素、维生素、动物激素、核苷酸、要用氨基酸素、核苷酸、要用氨基酸温度温度PH溶氧溶氧转速转速通气量通气量控制控制