发酵培养基

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(3)深层通风培养技术 (30-50年代)
•1929年,英国A. Fleming发现青霉 素,40年代得到进一步研究和开发, 开拓了抗生素发酵工业,建立了以 通气搅拌技术为基础的深层培养法 •现代发酵工程发端于20世纪40年代 的抗生素工业,它为现代发酵工程 的发展奠定了基础 •人为控制发酵过程的时期
固定化细胞/固定化酶 动植物组织培养
8.1.2发酵产品的类型
1.菌体:酵母、单细胞蛋白、药用真菌、杀虫剂等; 2.酶制剂:淀粉酶、糖化酶、青霉素酰化酶等; 3.微生物代谢产物:初级代谢产物、次级代谢产物; 4.微生物的转化:微生物转化是利用微生物细胞的一种或 多种酶,把一种化合物转变成更有经济价值的产物。 5.生物工程细胞:利用现代生物技术所获得的细胞进行培 养的新型发酵
(4)代谢控制发酵技术 (1956-1970)
1956年日本木下祝郎发明谷氨酸发酵技术,开始了代
谢控制发酵技术。 60年代,许多国家开发了微生物菌体作为饲料蛋白 (单细胞蛋白),使发酵工业取得了许多进展。 开拓发酵原料时期
(5)与基因工程的结合 (1970-至今)
基因重组,创造新物种
8.2.2 培养基
培养基是提供微生物生长繁殖和生物 合成各种代谢产物需要的多种营养物 质的混合物。培养基的成分和配比, 对微生物的生长、繁育、代谢及产物 的积累,甚至对发酵工业的生产工艺 都有很大的影响。
(3)以微生物的代谢产物为产品
初级/中间代谢产物:微生物生长的对数生长期,产
生菌很多 次级代谢产物
微生物生长的稳定期
产生菌主要为:丝状放线菌(链霉菌)、丝状真菌和产
孢子的细菌 酶抑制剂、抗生素、生长促进剂
初级代谢产物和次级代谢产物
在菌体对数生长期所产生的产物,如氨基酸、核苷酸、
蛋白质、核酸、糖类等,是菌体生长繁殖所必需的,这 些产物叫做初级代谢产物。 在菌体生长稳定期,某些菌体能合成一些具有特定功能 的产物,如抗生素、生物碱、植物生长因子等,这些产 物与菌体的生长繁殖无明显关系,叫做次级代谢产物。
(4)生物转化发酵
利用微生物细胞的一种或多种酶,作用于一些化合物
的特定部位(基团),使它转变成结构相似但具有更大 经济价值的化合物的生化反应过程
8.2 微生物发酵过程
8.2.1 工业生产常用微生物
(1)细菌(大肠杆菌、氨基酸棒杆菌) (2)放线菌(当今临床上使用的抗生素,有三分之
二是用放线菌发酵生产的。)
(3)酵母菌 (4)霉菌 (5)其他微生物:a 担子菌 b 藻类
当前发酵工业所用菌种的总趋势
从野生菌转向变异菌;
从自然选育转向代谢控制育种; 从诱发基因突变转向基因工程的定向育种。
Biblioteka Baidu
(1)以菌体为产品的发酵
酵母、藻类、担子菌类、冬虫夏草、茯苓、杀虫剂等 单细胞蛋白(微生物蛋白、菌体蛋白)
指微型藻类、酵母、非病性细菌、真菌、
担子菌等单细胞生物体内所含的蛋白质
(2)以微生物的酶为产品
生产菌大多是酵母、细菌和霉菌等。
目前工业应用的酶大多来自微生物发酵 微生物生长繁殖快,周期短,产量高 培养方法简单,原料源广价廉,经济效益高 微生物菌株种类繁多,酶的品种齐全 微生物有较强的适应性和应变能力,可通过适应、诱导、 诱变及基因工程等方法培育出新的产酶量高的菌种
8.1.1发展简史
(1)自然发酵阶段
在西方有啤酒、葡萄酒、面包、干酪;在东方有酱油、
清酒、醋等等。 人们不知道微生物与发酵的关系,很难人为控制发酵 过程,生产只能凭经验,口传心授。
(2)纯培养技术的建立
荷兰,A.V.Leeuwenhoek, 1632-1732,首先观察到微生物
L. Pasteur
Robert Koch(1843—1910)
科赫法则(1884)
1.病原微生物总在患传染病的动物发现,而不存在 健康的个体中; 2.这一微生物可以离开动物体并被培养为纯种培养 物; 3.这种纯种培养物接种到敏感的动物后,应当出现 特有的病症; 4.该微生物可以从患病的实验动物中重新分离出来, 并可在实验中再次培养,此后它仍然应该同原始 病原菌微生物相同。
8.1.4发酵工程的应用
1.医药工业:抗生素、维生素、胰岛素、乙肝疫苗、 干扰素等; 2.食品工业:微生物蛋白、氨基酸、饮料、酒类和一 些食品添加剂(柠檬酸、乳酸、天然色素等); 3.能源工业:酒精、沼气、微生物采油; 4.化学工业:化工原料(乙醇、丙酮、丁醇)、生物 表面活性剂; 5.农牧业:生物固氮、生物杀虫剂、微生物饲料; 6.冶金工业和环境保护。
法国,巴斯德,发酵原理; 科赫等,首先发明了固体培养基,得到细菌的 纯培养物,由此建立了单种微生物的分离和纯 种培养技术。
Koch, Robert (1843-1910)
科赫的世界第一
发明了细菌照相法;
发现了炭疽热的病原细菌——炭 疽杆菌,并提出著名的病原物诊 断的科赫法则; 证明了一种特定的微生物引起一 种特定疾病的原因; 分离出伤寒杆菌; 发明了蒸汽杀菌法; 分离出结核病细菌; 发明了预防炭疽病的接种方法; 发现了霍乱弧菌; 提出了霍乱预防法; 发现了鼠蚤传播鼠疫的秘密;
最古老的生物转化就是利用菌体将乙醇转化成乙酸的
醋酸发酵。
(5)生物工程细胞的发酵
指将基因工程菌或细胞融合的杂交细胞以及动植 物细胞或固定化细胞等进行培养的新型发酵。 细胞融合→杂交细胞
DNA重组→基因工程菌 细胞培养→动植物细胞或固定化活细胞
8.1.3发酵技术的特点
1.多个反应过程可在发酵过程中一次完成; 2.反应通常在常温常压下进行,条件温和,能耗少,设备 很简单; 3.原料来源广泛,可再生; 4.可特异性地进行复杂的化学反应; 5.要求无菌操作。
8.1 发酵工程概况
8.2 微生物发酵过程
8.3 发酵操作方式
8.4 下游加工过程
8.1 发酵工程概况
• 发酵(fermentation)一词最初来自拉丁 语“fervere”,是指酵母作用于果汁或 发芽谷物时产生CO2的现象。 • 发酵工程:利用微生物(包括重组微生物) 以及动植物细胞在适当条件下的大规模 培养来生产商业产品。
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