微生物与发酵工程1

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微生物与发酵工程

微生物与发酵工程

五.发酵工程面临的现实问题

1.理论相对滞后;

2.对霉菌和放线菌的研究相对较少; 3.对细菌和酵母菌的研究跟不上发展

六.发酵工程发展的关键技术



1.基于组学技术的高通量菌种改造和帅选平台; 2.基于组学和生物信息学的代谢途径分析与优化; 3.基于实时代谢流分析、代谢途径模型和智控工程 的集约型发酵过程控制与优化技术; 4.基于发酵液及产品特性的高收率、低成本、高质 量和环境友好想集成型提取精制技术; 5.基于源头防治与过程监控的资源节约与废物资源 化清洁生产技术。
微生物与发酵工程
制作者:xxx 环境工程1班
一.发酵工程简介
1发酵: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。 2发酵工程:利用微生物的生长繁殖和代谢活 动来大量生产人们所需产品过程的理论和工 程体系。 3发酵工程的发展历史:分六个阶段

发酵罐示意图
加料口
电动机 pH检测及 控制装置 排气口
搅拌器
冷却水 出口
培养液
百度文库
冷却水 进口 放料口 无菌空气
二.发酵工程菌的特点
1.能在廉价原料制成的培养基上迅速生长; 2.培养条件易于控制; 3.生长速度快,产能高,发酵周期短; 4.菌种纯粹,抗噬菌体,非病原菌

微生物发酵工程

微生物发酵工程

微生物发酵工程

微生物发酵工程是一门应用生物学领域的重要学科,它利用生物转化功能强大的微生物来生产各种化学物质。这项技术在药品、食品、饮料、化妆品、环境保护等领域都有广泛的应用。本文将从微生物发酵的定义、应用、工程设计等多个方面进行探讨。

一、微生物发酵的定义及原理

微生物发酵是指利用微生物的代谢能力和酶的功能,通过适宜的培养条件,将底物转化成目标产物的过程。它是一种自然而又复杂的生物反应过程,其基本原理可以归纳为底物与微生物的相互作用。

1. 微生物的选择

酿酒、面包等产物需要酵母菌;乳酸、醋等食品需要乳酸菌和醋酸菌;抗生素需要青霉菌、链霉菌等。不同的产品需要不同种类的微生物。

2. 培养条件的控制

温度、pH、氧气供应、营养物质的添加等都是微生物发酵过程中需要控制的因素。这些因素会影响微生物的生长速率和产物生成率。

3. 酶的作用

微生物在发酵过程中产生的酶在催化底物转化成产物的反应中起到了关键的作用。不同的产物需要特定的酶来完成转化。

二、微生物发酵的应用

微生物发酵技术的应用广泛,以下主要介绍几个方面的应用。

1. 食品工业

微生物发酵在食品工业中应用非常广泛。例如,酸奶、豆豉、泡菜、味精等都是通过微生物发酵得到的。微生物在发酵过程中可以产生有

益的物质,例如乳酸、醋酸、氨基酸等,为食品增添了特殊的风味和

营养价值。

2. 药品工业

抗生素是微生物发酵的重要应用之一。青霉素、链霉素等都是通过

微生物发酵生产的。此外,微生物发酵还可以用于生产维生素、氨基

酸等药用物质。

3. 环境保护

微生物发酵技术在环境保护领域也有广泛的应用。例如废水处理中

微生物学与发酵工程的关系

微生物学与发酵工程的关系

微生物学与发酵工程的关系

微生物学是研究微生物的科学,而发酵工程是利用微生物进行工业生产的一门学科。微生物学与发酵工程之间存在着紧密的联系和互相促进的关系。微生物学为发酵工程提供了理论基础和实验依据,而发酵工程则是微生物学研究成果的应用和发展。

微生物学为发酵工程提供了丰富的微生物资源。微生物是发酵工程的基础和关键。通过对各种微生物的研究和分离,可以得到适合发酵生产的菌种。微生物学家通过对微生物的形态、生理、遗传等方面的研究,为发酵工程提供了合适的菌种选择和培养条件的优化。微生物学的发展也推动了发酵工程的进步,新的微生物资源的发现使得发酵工程的应用范围更加广泛。

微生物学为发酵工程提供了发酵过程的理论基础。微生物学研究了微生物的代谢途径、生长规律、产物合成等方面的原理,为发酵工程的设计和优化提供了重要的依据。通过对微生物代谢途径的研究,可以了解微生物在不同条件下的生长和代谢特点,从而调节发酵条件以提高产物的合成效率。微生物学还研究了微生物的基因工程和代谢工程,通过改造微生物的基因组和代谢途径,可以实现对发酵过程的精确控制和产物的改良。

发酵工程的实践应用也促进了微生物学的发展。发酵工程的需求推动了微生物学技术的创新和改进。在大规模发酵生产中,微生物的

培养、发酵条件的控制、产物的提取纯化等都需要微生物学的技术支持。同时,发酵工程中的问题和挑战也促使微生物学家进行更深入的研究,以提供更好的解决方案和技术支持。

微生物学与发酵工程的关系可以用一个相互促进的循环来描述。微生物学为发酵工程提供了理论和实验基础,为发酵工程的发展提供了支持;而发酵工程的应用和需求则推动了微生物学的研究和创新。两者相互依赖、相互促进,共同推动了微生物学和发酵工程的发展。

微生物工程与发酵工程

微生物工程与发酵工程

微生物工程与发酵工程

微生物工程与发酵工程是一门涵盖微生物学、生物工程学和化学工

程学等多个学科知识的综合性学科。本文将从微生物工程与发酵工程

的基本概念、应用领域以及发展前景等方面进行探讨。

微生物工程与发酵工程是利用微生物生长、代谢和功能特性,通过

工程手段加工产品的一门学科。微生物是一类生命活动较为简单的生

物体,但却在自然界中发挥着不可或缺的作用。微生物工程利用这些

微生物可控地合成有用的物质,如酶、抗生素、有机酸等。而发酵工

程则是在具体产品的生产过程中,通过对微生物生长环境、培养基和

发酵条件的控制,达到最佳生产效果。

微生物工程与发酵工程的应用领域非常广泛。在食品工业中,微生

物工程与发酵工程被广泛应用于酿造、发酵、酸奶、酵素等食品的生

产过程中,提高了产品的质量和产量。在制药工业中,利用微生物工

程生产抗生素和其他药物,为人类的健康提供了重要保障。在环境保

护领域,微生物工程与发酵工程可以用来处理废水、废气等环境问题,起到净化环境、保护生态的作用。

随着科学技术的不断发展,微生物工程与发酵工程的前景非常广阔。在新药开发领域,微生物工程可以利用基因重组技术合成更多更有效

的药物,为医疗健康领域带来更多新的突破。在能源领域,微生物工

程可以研发利用微生物生产生物燃料的技术,为替代传统石油能源提

供新的途径。在环境领域,微生物工程可以利用微生物降解有害物质、净化环境等技术,为环境保护和生态建设贡献力量。

总而言之,微生物工程与发酵工程作为一门前沿交叉学科,将继续在多个领域发挥重要作用,为人类的生产生活、医疗健康、环境保护等方面提供更多更好的解决方案。未来,随着科学技术的不断进步和创新,微生物工程与发酵工程必将迎来更加美好的发展前景。

微生物发酵工程 (1)

微生物发酵工程 (1)

三、微生物发酵的应用
• 在医药工业上的应用:生产胰岛素、干扰 素、生长激素、抗生素和疫苗等 • 在食品工业上的应用:主要有三大类产品 一、生产传统的发酵产品;二、生产食品 添加剂;三、帮助解决粮食问题。 • 在农业生产的应用:生产天然杀虫剂、细 菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料 • 在化学工业的应用:生产氨基酸、香料、 生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。
培养基的配制
• 一、根据所配培养基的量称取所需原料 • 二、将原料按顺序放入锥形瓶,加入蒸馏 水混合均匀 • 三、调节PH • 四、 加入琼脂,搅拌至琼脂溶解 • 五、将适量溶液倒入培养皿制成平板 • 六、灭菌
产品的分离提纯
• 发酵液的一般特性 • (1)发酵产物浓度较低,属于稀水溶液系统。 • (2)成分复杂,含有目的产物、微生物细胞碎片、 其他代谢副产物、残留培养基、无机盐等。 • (3)含有色素、热源物质、毒性物质等有机杂质。 • (4)发酵产物稳定性低,对热、酸、碱、有机溶 剂、酶、机械力等敏感,不适宜条件下易失活或 分解。
酵母菌
醋酸菌
乳酸菌
黄色短杆菌
青霉菌
链霉菌
微生物的发酵技术简介 • 生物发酵工程,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。

微生物发酵工程概述-课件 (一)

微生物发酵工程概述-课件 (一)

微生物发酵工程概述-课件 (一)

微生物发酵工程是指利用微生物在特定条件下对有机物进行代谢转化,以获得有用产物的一种技术。微生物发酵工程又被称为微生物工艺学,被广泛应用于食品、医药、化学、农业等领域。

微生物发酵工程的主要过程包括培养微生物、加入发酵基质、维持发

酵条件、采集发酵产物等。发酵基质通常是含有碳源、氮源、矿物质

等营养成分的液体或固体,通过调节基质中各成分的比例和浓度,可

以影响微生物的生长速率和代谢产物的种类和量。

微生物发酵工程的应用十分广泛。在食品行业中,例如酿造啤酒、葡

萄酒、酸奶等,通过微生物代谢作用获取大量的发酵产品;在医药领域,利用微生物发酵工程可以大规模合成药物,如青霉素、链霉素、

抗肿瘤药物等;在化工行业,则可以生产酒精、有机酸、氨基酸、酶

制剂等。

微生物发酵工程的兴起始于20世纪初。在过去的几十年中,随着生命

科学、材料科学、信息技术等多种学科的发展,微生物发酵工程也得

到了更深入的研究和更广泛的应用。在微生物种类、发酵工艺、发酵

产物种类和质量等方面,都产生了重大的变化和进展。

总之,微生物发酵工程作为一种可持续发展的技术,在工业、农业、

医药、环保等诸多领域具有广泛的应用前景。未来,随着各种新兴科

学技术的不断涌现,微生物发酵工程也将继续发展和创新,为人们创

造更多的价值。

模块五生物技术与工程01 发酵工程-2023年高考生物二轮复习课件

模块五生物技术与工程01 发酵工程-2023年高考生物二轮复习课件
及微生物培养基的配制、消毒、灭菌、计数和分离等技术,微生物的选择和鉴别
是核心考点,近几年命题结合基因工程改造微生物
一、传统发酵技术
① 发酵:利用微生物,在适宜的条件下,将
原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产
物的过程。
② 传统发酵技术
微生物来源:天然菌种,或上次的面团、卤汁
形式:固体发酵及半固体发酵为主,通常是家
菌落呈深紫色,并有金属光泽),如图所示。下列叙述错误的是( )
B
A.滤膜法统计的大肠杆菌数值为活菌数,数值可能偏低
B.可用血细胞计数板直接计数代替滤膜法检测饮用水中的大肠杆菌数目
C.为将细菌尽可能留在滤膜上可用无菌水多次冲洗滤杯
D.若过滤100ml样液的结果如图所示,则1L水样中含大肠杆菌约170个
酒的酿造过程中除了产生乙醇外,也产生不利于人体健康的氨基甲酸乙酯
(EC)。EC主要由尿素与乙醇反应形成,各国对酒中的EC含量有严格的限
量标准。回答下列问题:
3) 研究人员利用脲酶基因构建基因工程菌L,在不同条件下分批发酵生产脲
酶,结果如图所示。推测________是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素,理
用图1中的器材①②③
B.图2中Ⅱ形成的抑菌圈较小,可能是病原微生物对药物较敏感
C.图2抑菌圈中的菌落可能是在抗生素Ⅳ作用下产生了突变株
D.不同抗生素在平板上的扩散速度不同会影响实验结果

第1章 发酵工程:第2节第2课时 微生物的选择培养和计数

第1章  发酵工程:第2节第2课时 微生物的选择培养和计数

第1章 发酵工程:

第2节 微生物的培养技术及应用 第2课时 微生物的选择培养和计数

[理清主干知识]

一、选择培养基

1.微生物筛选的原理:人为提供有利于目的菌生长的条件(包括营养、温度、pH 等),同时抑制或阻止其他微生物的生长。

2.选择培养基:在微生物学中,允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。

二、微生物的选择培养

土壤取样―→培养观察

三、微生物的数量测定

1.稀释涂布平板法

(1)原理:当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌。

(2)注意事项

①一般选择菌落数为30~300的平板进行计数。

②通常选用一定稀释范围的样品液进行培养,以保证获得菌落数为30~300、适于计数的平板。

③在同一稀释度下,应至少对3个平板进行重复计数,然后求出平均值。

④统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。这是因为当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落。因此,统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。

2.测定微生物数量的另一种常用方法:显微镜直接计数法。

四、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

1.原理

绝大多数微生物都能利用葡萄糖,但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基,可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。

2.实验设计

(1)土壤取样:铲去表层土,在距地表3~8 cm的土壤层取样。

(2)样品的稀释:测定土壤中细菌的数量,一般选用1×104、1×105和1×106倍稀释的稀释液进行平板培养。

第1章 发酵工程 期末复习知识点总结【新教材】人教版高中生物选择性必修三

第1章  发酵工程 期末复习知识点总结【新教材】人教版高中生物选择性必修三

第1章发酵工程

1.1传统发酵技术的应用

一、发酵与传统发酵技术

1. 发酵: 人们利用微生物, 在适宜的条件下, 将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产

物。

2. 传统发酵食品——腐乳:

(1) 原料: 豆腐。

(2) 参与发酵的微生物: 酵母、曲霉和毛霉等, 起主要作用的是毛霉。

(3) 物质变化: 蛋白质小分子的肽和氨基酸。

毛霉是怎样将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸的?

提示: 毛霉产生的蛋白酶将蛋白质分解。

3. 传统发酵技术:

(1) 概念: 直接利用原材料中天然存在的微生物, 或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发

酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。

(2) 特点: 以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主, 通常是家庭式或作坊式的。

4. 下列食品是传统发酵食品的是②③④⑥⑦⑧⑨。

①豆腐②腐乳③酱油④香醋⑤豆油⑥泡菜

⑦豆豉⑧馒头⑨米酒⑩豆浆酸奶米饭

二、尝试制作传统发酵食品

(一) 制作泡菜

1. 菌种来源: 植物体表面天然的乳酸菌。

2. 原理: 无氧的情况下, 乳酸菌将葡萄糖分解为乳酸。反应简式: C 6 H 12 O 6 2C 3 H 6 O 3 (乳酸) +能量。

3. 方法步骤:

4. 结果分析与评价:

判一判: 结合泡菜的制作原理和过程, 判断下列实验分析的正误:

(1) 用水密封泡菜坛可以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境。(√)

(2) 随着发酵时间的延长, 泡菜中乳酸含量逐渐增加, 所以泡菜腌制时间越长越好。(×)

提示: 当乳酸含量为0. 4%~0. 8%时, 泡菜的口味、品质最佳, 如果发酵时间过长, 乳酸含量过高,

第1章 发酵工程:第2节第1课时 微生物的基本培养技术

第1章  发酵工程:第2节第1课时 微生物的基本培养技术

第1章 发酵工程:

第2节 微生物的培养技术及应用 第1课时 微生物的基本培养技术

一、理清主干知识

一、培养基

1.概念:人们按照微生物对营养物质的不同需求,配制出供其生长繁殖的营养基质。 2.种类(按物理性质分) 液体培养基

――→加入凝固剂,常用琼脂

固体培养基

3.营养构成:各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐,此外还要满足微生物生长对pH 、特殊营养物质以及O 2的需求。

二、无菌技术

获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染,无菌技术主要包括消毒和灭菌。二者的区别如下表所示。

三、微生物的纯培养

1.相关概念

(1)培养物:在微生物学中,将接种于培养基内,在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体称为培养物。

(2)纯培养物:由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。

(3)纯培养:获得纯培养物的过程就是纯培养。

2.酵母菌的纯培养

二、诊断自学效果

1.判断下列叙述的正误

(1)所有的培养基中都要加入琼脂(×)

(2)微生物在液体培养基中生长可形成菌落(×)

(3)获得纯净微生物培养物的关键是防止杂菌污染(√)

(4)无菌操作的对象只要是没有生物活性的材料(如培养基、接种环等)都可采用湿热灭菌法进行灭菌(×)

(5)为了防止污染,接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落(×)

2.(2020·绵阳期末)下列关于无菌技术应用的叙述,正确的是()

A.煮沸消毒可杀死物体内外所有的微生物

B.使用后的培养基可以直接丢弃

C.紫外线适用于物体表面和空气消毒

D.金属器具只能采用灼烧灭菌法进行灭菌

解析:选C煮沸消毒只能杀死物体内外一部分微生物,A错误;使用后的培养基要经过灭菌处理后才可以丢弃,否则会引起微生物污染,B错误;紫外线适用于物体表面和空气消毒,C正确;金属器具也可以采用干热灭菌法进行灭菌,D错误。

微生物与发酵工程(精)

微生物与发酵工程(精)

微生物与发酵工程

微生物是指形体微小、结构简单、通常要用光学显微镜或电子显微镜才能看清楚的生物。

第一节:微生物的类群

微生物比较表:

微生物 细菌 放线菌 蓝藻

支原体 真菌

原生生物

第二节:微生物的营养、代谢和生长

一、微生物的营养

1.微生物需要的营养物质、来源及功能

2.微生物培养基的配制原则

(1) 目的明确:培养不同的微生物选用不同的材料 (2) 营养要协调:注意各种营养物质的浓度和比例

(3) PH 要适宜:不同的微生物适宜生长的PH 范围不同 3.培养基的种类

培养基是一种人工配制的、适合微生物生长或产生代谢产物用的混合养料。 其分类如下:

(2)

固体培养基:用于微生物的分离、计数

半固体培养基:用于观察微生物的运动、鉴定、保藏菌种

液体培养基:用于工业生产

根据化学成分分为:

合成培养基:用已知成分的化学物质配成

天然培养基:用成分不明确的天然物质配成,用于工业生产

二、微生物的代谢

定义:微生物代谢是指微生物细胞内所发生的全部化学反应。

特点:由于微生物的表面积与体积比很大,有利于与外界环境进行物质交换,

所以其代谢异常旺盛。

2. 微生物代谢的调节

主要有两种调节方式:酶合成的调节和酶活性的调节。两种方法同时存在,密切配合相互协调。

3. 微生物代谢的人工控制

酶合成调节

(基因表达的调控) 组成酶:微生物中一直存在,受遗传物质控制的酶 诱导酶:环境中特定物质诱导下合成的酶

酶活性调节 (酶结构的变化)

代谢产物积累过量时就会抑制酶的活性 特点是:快速、精细。

措 施 改变微生物的遗传特性:例如诱变处理 控制发酵条件:例如改变细胞膜的透性

高中生物第1章发酵工程

高中生物第1章发酵工程

微生物的选择培养和计数

必备知识·素养奠基

一、选择培养基

1。实验室中微生物筛选的原理:人为提供有利于目的菌生长的条件(包括营养、温度、pH等),同时抑制或阻止其他微生物的生长。

2。选择培养基概念:在微生物学中,允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。

3。选择培养基配方的设计:

(1)原理:分解尿素的细菌合成的脲酶将尿素分解产生NH3。(2)培养基配方设计:以尿素为唯一氮源的选择培养基.

如果要从土壤中分离出固氮微生物,那么对培养基有什么要求呢?

提示:固氮微生物能利用空气中的N2,因此培养基中不应添加氮源,这样就只有固氮微生物才能生存。

二、微生物的选择培养

1。方法:对样品进行充分稀释,然后将菌液涂布到制备好的选择培养基上。

2.稀释涂布平板法的操作过程:

(1)系列梯度稀释操作:

(2)涂布平板操作。

①取菌液:取0。1__mL菌液,添加到培养基表面。

②涂布器灭菌:取出浸在酒精中的涂布器,放在火焰上燃烧,酒精燃尽后,冷却涂布器。

③涂布过程:用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面,涂布时可转动培养皿,使菌液分布均匀。

3.培养:待涂布的菌液被培养基吸收后,将平板倒置,放入恒温培养箱中培养,观察。

在进行稀释操作时,需要在酒精灯火焰附近操作吗?解释原因。提示:需要。在进行稀释操作时,如果不在酒精灯火焰附近进行,就有可能造成杂菌污染。

三、微生物的数量测定

1。稀释涂布平板法:

(1)统计依据。

当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌.

专题9 发酵工程 微专题1 发酵工程的应用

专题9 发酵工程 微专题1 发酵工程的应用

专题9 发酵工程

微专题1 发酵工程的应用

1.微生物在传统发酵技术中的应用

①果酒、果醋、泡菜制作过程中发酵液pH均呈下降趋势,但原因不同。

②传统发酵过程中一般不需严格灭菌,目标菌种的快速建立以及发酵形成的环境条件会抑制杂菌的生长繁殖。

③传统发酵一般为混合菌种发酵,品质不一,现代工业发酵一般为单一菌种发酵,

品质较高。

2.泡菜腌制过程中,乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化

亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的,而不是硝化细菌氧化氨形成的。

经典考题重现

传统发酵技术是我国劳动人民的智慧结晶,泡菜、果酒、果醋是通过传统发酵技术生产的产品。下列关于传统发酵技术的叙述正确的是③④。

①果醋发酵时,发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时。(2021·江苏卷,14C)

②果醋发酵时,用重铬酸钾测定乙酸含量变化时,溶液灰绿色逐日加深。(2021·江苏卷,14D)

③酵母菌和醋酸菌发酵过程中控制通气的情况不同。(2021·辽宁卷,8C)

④葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。(2021·山东卷,12C)

⑤利用乳酸菌制作酸奶过程中,先通气培养,后密封发酵。(2019·江苏卷,9A)

⑥果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低,果酒制作过程中情况相反。(2019·江苏卷,9C)

高考重点训练

1.(2021·海南卷,17)关于果酒、果醋和泡菜这三种传统发酵产物的制作,下列叙述正确的是()

A.发酵所利用的微生物都属于原核生物

B.发酵过程都在无氧条件下进行

C.发酵过程都在同一温度下进行

D.发酵后形成的溶液都呈酸性

答案D

解析参与果酒制作的微生物是酵母菌,属于真核生物,A错误;参与果醋制作的醋酸菌是好氧菌,因此果醋发酵需要有氧条件,B错误;不同的发酵过程需要的温度不同,C错误;果酒、果醋和泡菜发酵后形成的溶液都呈酸性,D正确。

微生物发酵与发酵工程

微生物发酵与发酵工程
• 产物形成速度取决于微生物浓度
产物形成速度由与比生长速度无关的其它因素决定,不能用动力学 方程描述,但可对具体的发酵过程简化一些条件后建立数学方程
产乳酸发酵:
第9页/共114页
发酵的后处理
• 后处理在发酵工业中的地位:

普通发酵产品,后处理成本 > 60%

基因工程发酵产品,后处理成本 > 80%
第24页/共114页
学科发展与属性
微生物利用工业的迅速发展──产生 了生化工程学科
发酵工程的三大学科基础──微生物 学、生物化学及生化工程
第25页/共114页
现代生物技术──分子生物学 与发酵工程
20世纪50年代: 氨基酸发酵工业──谷氨酸、赖氨酸 核酸发酵工业──肌苷酸、乌苷酸 微生物变异株通过代谢调节──代谢控制发酵技 术
第37页/共114页
• 特点: • 恒定的生理状态(比生长速率恒定),有利于微生 物生理特
性和遗传特性的研究-动力学和最适培养条件的研究; • 基质在发酵罐中停留时间短,原材料转化率低,只能适用在
生长快的微生物菌体; • 在长时间培养过程中菌种易变异,有可能产生适应特殊环境的
负变异菌株,而且易于染菌。
生物农药、生物肥料等
现代生物技术 基因工程菌发酵
基因工程药物、疫苗及抗体产品
医药、轻工、食品、农业、环保等行业

《微生物与发酵工程》课件

《微生物与发酵工程》课件

提供合适的养分和环境。
3
无菌技术
保持培养物无菌状态的重要技术,预 防细菌和真菌的污染。
培养操作
掌握培养微生物的步骤和技巧,包括 接种、分离和传代。
发酵工程概述
发酵装置
过程监控
介绍不同类型的发酵设备和反应器的结构和功能。 了解如何监测发酵过程中关键参数的变化,以 保证发酵的顺利进行。
工业化应用
将实验室规模的发酵扩大到工业生产的挑战和 方法。
微生物如何改变世界
食品工业
发酵技术在食品加工中的应用,如酸奶、啤 酒和面包的制作。
环境保护
微生物的降解能力,用于废水处理和有机物 降解。
医药领域
微生物制药的重要性,包括抗生素、疫苗和 酶的生产。
能源生产
利用微生物发酵生产生物质能源,如生物乙 醇和生物柴油。
微生物培养技术
1
培养基配方
2
了源自文库培养基的组成和配方,为微生物
副产物利用
介绍发酵过程中产生的副产物的利用价值和应 用领域。
发酵工艺设计与优化
1 工艺流程
设计发酵工艺的步骤和 关键考虑因素,确保产 品的质量和产量。
2 参数优化
3 改良方法
优化发酵过程中的重要 参数,如温度、pH值和 营养物浓度。
探索改良发酵工艺的方 法,如基因工程和突变 筛选。
案例分析
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解析: 病毒只有寄生在宿主上以后,才能表现出新陈代谢和增殖现象,不 能独立生活和复制;病毒的遗传物质是DNA或 RNA,两者不能同时存 在;病毒无细胞结构,不含细胞器。ABD选项错误。
答案:C
7.将少量的某种细菌接种到恒定容积的液体培养基中,并置于适 宜的条件下培养,定期取样统计细菌的数目。如果以时间为横坐标,以 细菌数目的对数为纵坐标作图,可以得到细菌的生长曲线。曲线中,细 菌数量变化较大的时期为( ) A. 衰亡期和调整期 B.调整期和稳定期 C. 对数期和衰亡期 D.稳定期和对数期
答案:A
4.下列关于平菇培养的操作程序,正确的是( ) A.配制牛肉膏蛋白胨培养基,接种,高压蒸气灭菌,培养 B.配制牛肉膏蛋白胨培养基,高压蒸气灭菌,接种,培养 C.配制棉子壳培养基,接种,高压蒸气灭菌,培养 D.配制棉子壳培养基,高压蒸气灭菌,接种,培养
解析: 牛肉膏蛋白胨培养基一般用于培养细菌。平菇是腐生真菌,常用的 培养基是棉子壳、碎木屑、稻草等,为避免杂菌感染,应进行灭菌,灭 菌后再接种是防止高压蒸气灭菌杀死菌种。
②培养基的配置原则及其种类 a、配置原则 按微生物种类、培养目的选择原料。 注意各种营养物质的浓度和比例:碳源与氮源比最为重要。 pH要适宜:真菌的最适pH5.0~6.0; 细菌的最适pH 6.5~7.5; 放线菌7.5~8.5 b、种类
(2)微生物的代谢
(2)细菌、放线菌、病毒的结构和增殖 ①细菌细胞壁主要成分是糖类和蛋白质结合成的化合物。
②质粒基因,控制细菌的抗药性、固氮和抗生素的形成。
③光合作用、有氧呼吸作用、生物固氮作用的酶分布在细菌细胞膜 上,这些生理活动都是在细胞膜上进行。
解析: 有丝分裂是真核生物体细胞的分裂方式,细菌是原核生物Leabharlann Baidu没有染 色体和纺锤丝,称为二分裂。
答案:A
10.抗生素作为治疗细菌感染的药物,其高效性和巨大的经济价值 使抗生素工业经久不衰。其中青霉素的发现和应用具有划时代的意义。
(1)青霉菌发酵产生青霉素。青霉菌的新陈代谢类型是 ______________,青霉素是青霉菌的______________代谢产物。
解析: 青霉素是抗生素,不是青霉菌生活所必需的,是次级代谢产物。对 数期的青霉菌代谢旺盛,个体的形态、生理特性稳定,常作为菌种或研
究材料。菌体生长情况的测定常用方法是测细胞的数目和测重量(干重 或湿重),称重量前要离心分离、反复洗涤。
答案: (1)异养需氧型 次级 (2)对数 个体的形态 生理特性 (3)称菌体的湿重(称烘干后的重量)
(3)微生物的生长(生长曲线见教材) 四、发酵工程
[知识链接] 1.氮循环和碳循环、硫循环比较。
2.微生物的类型和结构与必修第一册原核生物的基本结构相关。
3.微生物的营养与第一册生命的物质基础相联系。
4.微生物的酶、呼吸作用、新陈代谢类型与必修第一册新陈代 谢。
5.质粒在基因工程中作运载体。微生物可作受体。生物工程之间 的联系。
④病毒可分为真病毒(DNA或RNA+衣壳)、类病毒(仅 RNA)、朊病毒(Prions,蛋白致病因子)。
⑤菌落是由同种单个或少数细菌繁殖而成的肉眼可见的子细胞群 体;
⑥细菌、放线菌、病毒繁殖方式分别是二分裂繁殖方式、孢子生殖 和增殖(吸附→注入→合成和复制→组装→释放)。
三、微生物的营养、代谢和生长 (1)微生物的营养 ①五大类营养素
解析: 微生物的各个生长时期的长短不是固定的,可以通过人为的方法缩 短或延长生长周期,例如:连续培养法等。调整期是微生物对新环境的 调整或适应过程,收获代谢产物的最佳时期应在稳定期,①④错误。对 数期个体形态和生理特性稳定是采样留种的最佳时期;在稳定期补充营 养物质可以延长稳定期,提高产量。
6.病毒的增殖与必修第二册噬菌体侵染细菌的实验。细菌、真 菌、放线菌的生殖与第一册生殖和发育。
7.微生物的遗传和变异与第二册DNA复制、基因突变。
8.氮循环与必修第一册硝化细菌的作用和代谢类型。
[例题解析] 1.在利用谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的过程中,下列叙述正确的 是( ) ①各个生长时期的长短是固定的,无法人为缩短生长周期 ②对数期是采样留种的最佳时期 ③在稳定期补充营养物质可以提高产量 ④调整期是收获代谢产物的最佳时期 A.①② B.②③ C.③④ D.①④
性,使谷氨酸迅速排放到细胞外面,可解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的抑 制作用。ACD选项正确。谷氨酸棒状杆菌的培养基中需要从外界补充生 物素(生长因子)。
答案:B
6.SARS病原体是一种冠状病毒,其遗传物质是一条单链RNA,下 列关于SARS病毒的叙述中,正确的是( ) A.可独立生活和复制 B.DNA和RNA同时存在 C.能在寄主细胞内合成多种蛋白质 D.含有简单的细胞器
解析: 调整期细菌一般不分裂,稳定期新增加的细胞数目与死亡的细胞数 目达到平衡,这两个时期数量变化不大。对数期细胞数目以等比数列形 式增加;衰亡期的活菌数目急剧下降。
答案:C
8.下列关于固氮菌的叙述,错误的是( ) A. 一种根瘤菌能侵入所有种类的豆科植物 B.豆科植物与其根瘤内的根瘤菌互利共生
答案:D
3.在新开垦的土地上,种植用蚕豆根瘤菌拌种的豇豆、菜豆、大 豆和小麦,能提高其产量的一组作物是( ) A.菜豆和豇豆 B.豇豆和小麦 C.菜豆和大豆 D.大豆和豇豆
解析: 根瘤菌是共生固氮微生物,大豆根瘤菌只能侵入大豆的根,蚕豆根 瘤菌可以侵入蚕豆、菜豆和豇豆的根,小麦不是豆科植物,不能与根瘤 菌共生。
答案:B
2.下列有关根瘤菌及其生物固氮方面的叙述,正确的是( ) A.制备根瘤菌DNA时需用纤维素酶处理细胞壁 B.根瘤菌的固氮基因编码区含有内含子和外显子 C.大豆种子用其破碎的根瘤拌种,不能提高固氮量 D.根瘤菌固氮量与侵入植物的生长状况有关
解析: 根瘤菌属于细菌,细胞壁的成分是糖类与蛋白质结合成的化合物, 不是纤维素,不能用纤维素酶处理细胞壁;根瘤菌属于原核生物,原核 生物的基因的编码区是连续的,不分内含子和外显子;大豆种子用其破 碎的根瘤拌种,有利于根瘤菌与植物的共生,能提高固氮量,ABC选项 错误。根瘤菌与侵入植物之间是互利共生关系,植物通过光合作用制造 的有机物一部分供给根瘤菌,所以,D选项正确。
答案:D
5.下列有关谷氨酸棒状杆菌的生长和谷氨酸发酵的叙述,错误的 是( ) A.组成酶是维持菌体基本生活的必要条件 B.菌体能合成各种生长因子,不需要从外界补充 C.发酵液pH呈酸性时,就会生成乙酰谷氨酰胺 D.细胞膜透性的改变,可解除代谢产物对有关酶活性的抑制
解析: 组成酶是微生物细胞内一直存在的酶,合成只受遗传物质的控制, 是维持菌体基本生活的必要条件。pH呈酸性时,就会生成乙酰谷氨酰 胺,氧气不足时会形成乳酸或琥珀酸。采用一定的手段改变细胞膜透
(2)在生产和科研中,常选用处于__________________期的青霉菌作 为菌种或研究材料,因为此时的青霉菌代谢旺盛,__________________ 和__________________比较稳定。
(3)对青霉菌菌体生长情况的测定:取一定体积的发酵液,经离心分 离、反复洗涤后,__________________,再计算发酵罐中菌体的总重 量。
微生物与发酵工程 [内容概述] 本专题包括微生物与生物固氮;微生物的类群、营养、代谢和生 长;发酵工程。 [重点难点] 一、生物固氮是固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。 1、固氮微生物的种类:
2、氮循环中几种微生物的特殊作用及其在生态系统中的地位:
3、氮循环:
二、微生物的类群 (1)微生物的概念及类群 微生物是指形体微小、结构简单,通常要用光学显微镜和电子显微 镜才能看清楚的生物,统称为微生物。它包括有非细胞生物,如病毒、 类病毒、朊病毒;细胞生物,又可分为原核生物,如细菌、放线菌、支 原体、衣原体、立克次氏体、蓝细菌(蓝藻);真核生物,又可分为真 菌,如酵母菌、霉菌、大型真菌(蘑菇、灵芝等),原生生物(变形虫、草 履虫)。
C.土壤中的根瘤菌不能固氮 D. 具有根瘤的豆科植物能以氮气为氮源
解析: 不同的根瘤菌各自只能侵入特定种类的豆科植物,例如:大豆根瘤 菌只能侵入大豆的根,蚕豆根瘤菌可以侵入蚕豆、菜豆和豇豆的根。
答案:A
9.细菌繁殖中不可能发生的是( ) A.有丝分裂 B. DNA复制 C. 细胞壁形成 D. 蛋白质合成
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