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1、 发酵工程生产实例 谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径 葡萄糖葡萄糖中间产物中间产物a a酮戊二酸酮戊二酸谷谷 氨氨 酸酸谷氨酸谷氨酸 脱氢酶脱氢酶NH4抑抑 制制只有选择细胞膜通透较强，在细胞内只有选择细胞膜通透较强，在细胞内 不积累谷氨酸的谷氨酸棒状杆菌做菌不积累谷氨酸的谷氨酸棒状杆菌做菌 种才有可能获得大量的谷氨酸。种才有可能获得大量的谷氨酸。 发酵工程生产实例 菌种的选择谷氨酸发酵最重要的无疑就是选谷氨酸发酵最重要的无疑就是选 择菌种了，应该选育什么样的谷择菌种了，应该选育什么样的谷 氨酸棒状杆菌作为菌种呢氨酸棒状杆菌作为菌种呢? ?发酵工程生产实例 培养基的选择成 分酸 碱 度水无机盐氮
2、源碳源生长因 子豆饼水解 液、玉米 浆中的水磷酸二氢钾 氧化钾 硫酸镁尿素豆饼水 解液、 玉米浆生物素pH 7-8 发酵工程生产实例 发酵罐示意图电动机电动机pHpH检测及检测及 控制装置控制装置培养液培养液无菌空气无菌空气排气口排气口冷却水出口冷却水出口冷却水进口冷却水进口搅拌器搅拌器加料口加料口放料口放料口发酵工程的内容 发酵工程的内容包括了以下的基本步骤 ：菌种的选育培养基的配置灭菌扩大培养和接种发酵过程分离提纯1、菌种的选育 选育的方法：从自然界中先分离出相应的菌种；利用诱变筛选出符合生产要求的优良菌种 ；利用基因工程、细胞工程的方法构建工程 细胞或工程菌。 举例：可将人工合成的人的胰
3、岛素基因与大肠杆 菌的质粒结合，形成重组DNA，再把重组DNA 导入大肠杆菌细胞内形成工程菌。通过筛选则可 培养出能生产人的胰岛素的菌种。2、培养基的配置 培养基配置的原则：根据不同的菌种，选择不同的材料配制培 养基。配制的培养基应满足微生物在碳源、氮 源长因子、水、无机盐等方面的营养要求，并为微生物提 供适宜的PH。培养基的营养要协调，以利于产物的合成 。培养基在满足微生物的营养需求的基础上 应尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益 。 举例：发酵生产常采用天然成分的液体培养基。 而且，经常用野生的植物淀粉、甘蔗渣、秸秆 ，以及乙醇、醋酸等石化产品代替粮食来配制 培养基。 3、灭菌 灭菌的原
4、因：在发酵过程中如混入其他微生物，将 与菌种形成竞争关系，对发酵过程造成不 良影响 。 举例：如果在谷氨酸发酵过程中混人放线菌 ，则放线菌分泌的抗生素就会使大量的谷 氨酸棒状杆菌死亡。如果在青霉素生产过 程中污染了杂菌，这些杂菌则会分泌青霉 素酶，将合成的青霉素分解掉。 4、扩大培养和接种 扩大培养：扩大培养是将培养到对数期的菌体 分开，分头进行培养，以促使菌体数量 快速增加，能在短时间里得到大量的菌 体 接种：有了用于生产的充足的菌体，在接 种时要注意什么事项呢？ 接种过程中要注意防止杂菌污染5、发酵过程 发酵产物：发酵产物主要在菌体生长的稳定期产生。 发酵进程在发酵过程中随时取样检测培养液
5、中细菌 数目、产物浓度以了解发酵进程，及时添加必需 的培养基成分来延长菌体生长稳定期的时间，以 得到更多的发酵产物 。 发酵条件发酵生产中温度、pH、溶氧量等对发酵过 程有重大影响。6、分离提纯 发酵产物不同，分离提纯的方法会有所不 同，产物分离、提纯的一般方法是：代谢产物：蒸馏、萃取、离子交换等 方法。菌体本身：过滤、沉淀。从自然界分离的菌种从自然界分离的菌种产产 品品基因工程基因工程诱变育种诱变育种诱变育种诱变育种生产用菌种生产用菌种扩大培养扩大培养原原 料料微生物菌体微生物菌体代谢产物代谢产物分离 提纯分离 提纯发酵罐发酵罐 发酵条件控制发酵条件控制接种接种 培养基配置培养基配置灭菌灭菌四、发酵工程的应用 在食品工业方面：发酵工程能为人们提供丰富优质的传统发酵产品。如：生产呻酒，果酒等。发酵工程能生产各种食品添加剂。例如,酸味剂：柠檬酸、乳酸等；鲜味剂：谷氨酸等； 色 素：-胡萝卜素等； 甜味剂：高果糖浆等。发酵工程能为解决人类粮食短缺问题开辟新途 径。例如：通过发酵可获得大量的微生物菌体单细胞蛋白。20世纪80年代中期全世界的单细胞蛋白年产量已达2.0x107t，广泛用于食品加工和饲料中。
