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1、文档供参考，可复制、编制，期待您的好评与关注！ 微生物发酵技术的原理以及在医药行业的应用 摘要:现代生物技术中的微生物发酵技术的原理以及在医药行业和食品行业中的广三应用，利用一些实例深入浅出的讨论微生物发酵原理及应用等相关内容。 关键词:微生物;微生物发酵工程;发酵原理;现代生物技术 20世纪70年代以来，它已与基因重组、细胞融合、蛋白质工程等新技术相结合，发展成为现代微生物发酵工程，并形成了抗生素、酶制剂、维生素及氨基酸等新产业。 微生物是生物的一大类，包括细菌、放线菌、霉菌、酵母菌、螺旋体、立克次体、支原体、衣原体、病暴、类病毒、原生动物及单细胞藻类等。它们是一群f%体微小、构造简单的生物
2、，遍布于土壤、水、空气、孚种有机物及生物体内外，其特点是繁殖快，具有多中多样的生命活动类型。而微生物可以产生丰富的每系，在温和的条件卜有非常强大的分解转化物质勺能力，并能产生丰富的次生代谢产物，因此利用微仁物的特性我们逐渐发展起来了微生物工程又称微仁物发酵工程，它是指利用微生物的特定性状，通过见代工程技术生产有用物质，或直接应用于工业化仁产的一种技术体系。它主要包括菌体的生产和应月，微生物代谢产物的生产，微生物机能的利用以及菌种的选育和保藏等技术。1微生物发酵工程原理微生物发酵工程是用来解决按发酵工艺进行工业化生产的工程学问题的学科。发酵工程从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程分为菌种、
3、发酵和提炼(包括废水处理)等阶段，这三个阶段都有各自的工程学问题，一般分别把它们称为发酵工程的上游、中游和卜游工程。发酵工程的三个阶段均分别有它们各自的工艺原理和设备及过程控制原理，它们一起构成发酵工程原理。千百年，特别是最近几十年的发酵工业生产的实践证明:微生物是发达到标准的时间为准。发酵的标准的程度就是发酵工程的灵魂。近年来，对于发酵工程的生学属发酵成熟，反之为发酵不足和发酵过度。发酵的结性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学。从生果:发酵的结果有发酵不足、发酵成熟、发酵过度，生物科学的角度重新审视发酵工程，发现发酵工程最酵的程度是否适宜对而包的品质影响很大。A.发酵基木的原理其生物学原
4、理，而前述的发酵工程原成熟的而团制成的而包体积大，内部组织均匀，气孔理必须建立在发酵工程的生物学原理的基础上。壁薄呈半透明，具有酒香和醋香，口感松软、有弹因此，发酵工程的生物学原理是发酵工程最基木的性;B.发酵不足的而团制成的而包体小，内部组织原理，并且可以把它简称为“发酵原理”。发酵原理的粗糙，风味平淡、香气不足口感不佳、而包表皮色核心内容是微生物复杂系统运行的自然规律(即微深;C.发酵过度的团制成的而包烘焙弹性好，炉中生物生命活动的三个基木假说)。代谢能支撑假说起发大但出炉后易陷、收缩变形，表皮颜色浅、有皱(生命活动的前提，动力)暗示:微生物活细胞耗散纹、无光泽，内部组织有大气孔，不均匀、
5、酸味大甚至结构，这种结构依靠代谢能来支撑这个假说体现了有异味。因此，生产加工中，要正确地控制和掌握发生命活动的空间性(位排列的有序)、时间性(周期酵的成熟程度，而团的发酵达到最佳状态。总之发酵变化的有序)代谢网络假说(生命活动的内容，结过程就是微生物发生的一系列物质和能量代谢的过构)显示:代谢网络是细胞代谢活动的运行图。这个程，其中控制好发酵的条件是发酵技术功与否的假说体现了生命活动的整体性、流动性、层次性。细关键环节。胞经济假说(生命动的法则，控制)揭示细胞经济2微生物发酵工程的应用的运行原理，它们体现了细胞代谢活动的自主性。发酵工程是现代生物工程技术中应用最广泛的2、 抗血友病因子等;在食
6、品生产上组织结构;酵母发酵的过程伴随产生的各种复杂化要包括生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋学芳香物质，以及对而团分子结构的改变都使而团等，使产品的质量和产量得到明显提高。生产食品添在烘焙过程中体积膨胀、口味香创造了有利的条加剂，如L一苹果酸、柠檬酸、谷氨酸、红曲素、高果糖件。发酵条件控制Z : (1)温度的控制:而团的发酵温浆等3。度一般控制在26一28之间，最高不超300C。以维生素的合成为例，开始维生素生产多采用温度越高，酵母的产气量越高，发的速度越快。实化学合成法，后来人们发现某些微生物可以完成维践证明26一28时，母的产气能力大，发酵耐生素合成中的某些重要步骤;在此基础上，化学合
7、成力强，产气量比较均匀，而团的持气能力比较大;当与生物转化相结合的半合成法在维生素生产中得到温度超过30时，酵母的量大，产气的速度过快，不了广泛应用。目前可以用发酵法或成法生产的利于而团的持气和充分膨胀，也容易引起而团中其维生素有维生素C,Bz,Bz,D以及p胡萝卜素等。他杂菌的繁殖而影响而包的品质。(2)湿度的控制:湿其中重点讨论维生C的两步法发酵工艺。维生素度在85%左右最为适宜。(3)时间的控制:发酵时间C又称抗坏血酸(ascorbic acid)，能参与体内多种随而包的品种和加工的工艺有关，时间从1小时到代谢过程，使组织产生胶原质，响毛细血管的渗透五六个小时不等，通常发酵时间的控制以而
8、团分性及血浆的凝固，刺激体造血功能，增强机体的免疫力外，由于它具有较强的还原能力，可作为抗氧化剂，已在医药、食品工业等方而获得广泛应用。维生素C的化学合成方法一般指莱氏法，后来人们改用微生物脱氢代替化学合成中L一山梨糖中间产物的生成，使山梨糖的生成率提高一倍，我国进一步利用另一种微生物将L一山梨糖转化为2一酮基L一龙酸，再经化学转化生产维生素C,卜而介绍一卜维生素C的两步法发酵工艺4第一步是菌种的筛选和培养，也称为发酵工程的上游技术。是将生黑葡糖杆菌(或弱氧化醋杆菌)经过二级种子扩大培养，种子液质量达到转种液标准时，将其转移至含有山梨醇、玉米粉、磷酸盐、碳酸钙等组分的发酵培养基中，在28340
9、C卜进行发酵培养。在发酵过程中可采用流加山梨醇的方式，其发酵收率达95%，培养基山梨醇浓度达到25%时也能继续发酵。发酵结束，发酵液经低温灭菌，得到无菌的含有山梨糖的发酵液，作为第二步发酵的原料。 第二步是发酵称为发酵工程的中游技术。是将氧化葡糖杆菌(或假单胞杆菌)经过二级种子扩大培养，种子液达到标准后，转移至含有第一步发酵液的发酵培养基中，在28340C卜培养6072h最后发酵液浓缩，经化学转化和精制获得维生素C维生素C是一种水溶性维生素，在新鲜蔬菜和水果中含量丰富。可利用弱氧化葡糖酸杆菌、生黑葡糖酸杆菌和醋酸杆菌属的某些菌株进行由D一山梨醇到L一山梨糖的氧化(通称一步发酵法)。被用作底物的
10、D一山梨醇由D-葡萄糖媒促还原制备。L一山梨糖经化学氧化生成L一抗坏血酸，需先生产L-酮基一L-占一洛糖酸，然后加酸处理，才可转化为维生素C 1933年，化学家T.赖希施泰因首先提出这一方法，并用于工业生产。因反应过程长，并需要大量强氧化剂，所以污染严重，连续操作困难。20世纪60年代以来，美国、日木、法国和联邦德国以某些种的葡糖酸杆菌、假单胞菌、欧文氏菌、短杆菌和棒杆菌，分别利用D-葡萄糖,D一山梨醇或L一山梨糖作底物，发酵产生2-酮基一L-占一洛糖酸，但至今还未用于工业生产。 中国科学院微生物研究所和北京制药厂协作，曾于1970年筛选到可将L一山梨糖氧化成2-酮基-L-占一洛糖酸的、由两种
11、细菌组成的自然组合共栖菌株N1197A。两种细菌是条纹假单胞杆菌和氧化葡糖酸杆菌，在单独培养时，前者不产酸，后者产酸微弱。采用上述的氧化葡糖酸杆菌与芽抱杆菌属或假单胞杆菌属的菌株混合培养，可以产生维生素C的前体，即2-酮基一L-占一洛糖酸。这是维生素C的二步发酵法。在维生素C一步和二步发酵法生产中，起主要氧化作用的葡糖酸杆菌对作用底物(D一山梨醇或L一山梨糖)的分子结构进行特异性改变，是典型的微生物转化。以而包制作过程中的发酵过程为例谈谈发酵原技术，因为它具有生产条件温和，原料来源丰富且价理。而包在制作的过程中首先需要而团的发酵，而而格低廉，产物专一，废弃对环境污染小和容易处理团发酵主要是依靠
12、酵母的大量繁殖，产生大量的二等特点，因此发工程在医药工业、食品工业、农业、氧化碳气体，促进而团体积的膨胀。而团发酵的过程冶工业、环境保护等许多领域得到了广泛的应用，是一系列物理、化学变化的过程，它使而团变得柔逐步形成了规模庞大的发酵工业。在一些发达国家，软、延展性好，发酵所产生的气均匀分布在而团发酵工业的总产值占到国民生产总值的5%左右。中，使而包的组织结构疏多孔;而包发酵的过程发酵工程在医药工业和食品工业上的应用十分广中，产生各种生成物使而包具有诱人的芳香风味。泛，生产出了如抗生素、维生素、动物激素、药用氨基在各种物酶的作用卜，而团中的双糖和多糖转化酸、核I-酸(如肌，等。目前，常用的抗生素已达成糖，在适宜的温度、水分、pH值以及必要的矿物元100多种，如青霉素类、头抱菌素类红霉素类和四素环境卜，酵母直接利用单糖进行新陈代谢，产生二环素类。另应用发酵工程大量生产的基因工程药品氧化碳，并进行繁殖，使而团中的酵母数量愈来愈有人生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗多，产生大量的气体，最终使而团膨胀成类似海绵的体、白细胞介素一 有人说现代生物技术将成为21世纪的朝阳产业，我们已经看到了微生物发酵工程、基因重组、细胞融合等现代生物技术的发展与应用正在使我们的生活发生翻大覆地的变化，它将带领着人类走向更新的世界。 /
