发酵工程复习资料资料

发酵工程复习资料

发酵工程：利用微生物的生长和代谢活动来大量生产人们所需产品的过程理论与工程技术体系。

该技术体系主要包括菌种选育与保藏、菌种扩大生产、代谢产物的生物合成与分离

纯化制备等技术集成。

发酵的本质

1、显微镜观察：微生物

2、著名的巴斯德实验：微生物作用

3、著名的毕希纳实验：

酵素（酶）的作用

本质：由微生物的生命活动所生产的酶的生物催化作用所致。

发酵动力学：是研究发酵过程中菌体生长、基质消耗、产物生产的动态平衡及其内在规律。

二.发酵工业菌种

一、工业上常用的微生物

1. 细菌

醋杆菌属的醋化醋杆菌、弱氧化醋杆菌、乳酸杆菌、枯草杆菌、丙酮丁醇梭菌、大肠杆菌、谷氨酸棒状杆菌

常用的细菌：

大肠杆菌

应用：对谷氨酸定量分析，生产天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸

乳酸杆菌

应用：乳酸、干酪、奶子酒、发面、泡菜、酸奶等的制作

枯草芽孢杆菌

应用：生产淀粉酶

2. 酵母菌

种类：酒精酵母、啤酒酵母、假丝酵母红酵母、面包酵母

应用：生产酒精、啤酒、石油发酵脱蜡和制取蛋白质、生产脂肪

3. 霉菌

黑曲霉：应用：生产有机酸、生产淀粉酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶

黄曲霉:应用：酱油、酱类（淀粉酶）

米曲霉：应用：产糖化酶和蛋白酶、主要用于酿酒制曲和酱油制曲

土曲霉：应用：生产甲义丁二酸

毛霉：应用：可以产生蛋白酶，我国多用于豆腐乳、豆豉等的制作

根霉：种类：米根霉、华根霉、少根根霉、爪哇根霉

应用：酿酒

青霉：应用：生产青霉素、葡萄糖氧化酶

红曲霉：应用：用于南方红曲酒（女儿红）的生产；用于红色色素的生产、豆腐乳的生产等

4. 放线菌：种类：龟裂链霉菌、金霉素链霉菌、灰色链霉菌、红霉素链霉菌

应用：各类抗生素。土霉素、四环素、链霉素、红霉素

5.未培养微生物

定义：指迄今所采用的微生物纯培养分离及培养方法还未获得纯培养的微生物，其在自然环境微

生物群落中占有非常高的比例，约为99％。

❖研究方法

1．模拟自然培养法: 原位培养、培养条件优化、

单细胞操作

2.宏基因组分析法

二、发酵工业菌种分离筛选

菌种选择的总趋势

❖野生菌→变异菌

❖自然选育→代谢控制育种

❖诱发基因突变→基因重组的定向育种

❖

1.分离的思路

❖新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要求、菌种的特性，采用各种筛选方法，快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。

❖实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必须重新进行分离纯化。

❖有了优良的菌种，还要有合适的工艺条件和合理先进的设备与之配合。

设计筛选方案时必须考虑两个要点：1.选择性 2.灵敏度

2.新种分离与筛选的步骤

样品的采集——>样品的处理——>目的菌富集培养——>分离纯化——>性能测定

1.样品的采集原则：

（1）样品的来源越广泛，获得新种的可能性越大，特别是在一些苛刻的环境如：高温、高压、

高盐等极端环境中。

（2）了解目标产物的性质和可能目标产物的微生物种类及其生理特征：

☆微生物在代谢上具有一定的规律，次生代谢在进化上后移，芽孢菌以上才有筛选意义。

☆分离不同种类的微生物时，还要考虑微生物的生理特性。如：要筛选纤维素酶产生菌，要到富含纤维素的土壤中采样，如深林土壤。

采样的注意事项

1、采样时应尽可能保持相对无菌；

2、所采集的样本必须具有某种代表性；

3、采好的样必须完整地标上样本的种类及采集日期、地点以及采集地点的地理、生态参数等；

4、应充分考虑采样的季节性和时间因素，因为真正的原地菌群的出现可能是短暂的；

5、采好的样应及时处理，暂不能处理的也应贮存于4℃下，但贮存时间不宜过长。这是因为一旦采样结束，试样中的微生物群体就脱离了原来的生态环境，其内部生态环境就会发生变化，微生物群体之间就会出现消长

2. 样品的处理

（1）物理方法：热处理、膜过滤、离心法

（2）化学方法：通过在培养基中加入某些化学成分来增加特定微生物的数量。

（3）诱饵法：将一些固体物质，如：石蜡、花粉、蛇皮、毛发等，加到待分离的土壤或水中做成诱饵，将期菌落长成后再进行平板分离，可获得某些特殊的微生物种类

3.富集培养

定义：就是给混合菌群提供一些有利于所需菌株生长或不利于其他菌型生长的条件，以促使目标

菌株大量繁殖，从而有利于分离它们。

方法：

（1）控制培养基的营养成分

（2）控制培养条件

（3）添加抑制剂

添加专一性抑制剂也可达到抑制不需增殖的微生物的目的.如土样悬浮液中加数滴10%酚可抑制霉菌和细菌的生长,而放线菌仍生长;又如添加青霉素,链霉素之类抗生素能抑制细菌的生长.

4.分离纯化

尽管通过增殖培养效果显著，但还是处于微生物的混杂生长状态。因此还必须分离，纯化。在这—步，增殖培养的选择性控制条件还应进一步用，而且控制得细一点，好一点。纯种分离的方法有划线分离法、稀释分离法。

5.生产性能的测定

一、菌种分离的一般过程:

土样的采取→土样预处理→富集培养→菌种初筛-----菌种复筛----性能鉴定--菌种保藏

目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物。

二、目的微生物富集的一些基本方法

富集的目的：让目的微生物在种群中占优势，使筛选变得可能。

复筛

复筛是在初筛的基础上进一步鉴定菌株的生产能力的筛选，采用摇瓶培养，一般一个菌株重复3－5瓶（较优的菌株）培养后的发酵液采用精确的分析方法测定。