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1、微生物发酵工程微生物发酵工程5微生物发酵类型及培育基微生物发酵类型及培育基 微生物发酵的类型和方式微生物发酵的类型和方式培育基培育基培育基培育基选择选择和配制的原那么和配制的原那么和配制的原那么和配制的原那么培育基的培育基的培育基的培育基的设计设计淀粉水解糖的制备淀粉水解糖的制备基因工程菌的不稳定性及对策基因工程菌的不稳定性及对策5微生物微生物发发酵酵类类型及培育基型及培育基v一一 发酵酵类型：型：v 发酵酵类型是型是为了描画菌体生了描画菌体生长，碳，碳源利用与代源利用与代谢产物构成速率物构成速率变化，以化，以及它及它们相互相互间动力学关系而确定的。力学关系而确定的。v5.1微生物微生物发发酵
2、的酵的类类型和方式型和方式1动力学描画参数动力学描画参数菌体菌体生长生长速率速率比生比生长速率长速率菌体得菌体得率系数率系数产物得产物得率系数率系数Vx：单位体位体积，单位位时间里生里生长的菌体量的菌体量 g/(L h)： 菌体菌体浓度度除菌体生除菌体生长速率或速率或繁衍速率繁衍速率 h-1Yx/s: 耗耗费1g或或1mol营养养物物质生成的生成的菌体的菌体的g数数或或mol数数Yp/s：耗耗费1g或或1mol营养养物物质生成生成的的产物的物的g数或数或mol数数231v产物构成直产物构成直接与碳源利用接与碳源利用有关有关产物构成间接产物构成间接与碳源利用有与碳源利用有关关v产物构成外产物构成
3、外表上与表上与 碳源利碳源利用有关用有关 2发酵类型发酵类型根据产物的构成与根据产物的构成与基质耗费的关系分基质耗费的关系分 2发酵类型发酵类型IIIIII特特点点菌体生长，碳菌体生长，碳源利用和产物源利用和产物构成几乎都在构成几乎都在一样的时间出一样的时间出现顶峰。现顶峰。v微生物生长和微生物生长和v产物合成是分产物合成是分v开的。开的。 糖既满糖既满v足细胞生长所足细胞生长所v需能量又充作需能量又充作v产物合成的碳产物合成的碳v源。源。v产物构成普通产物构成普通v在菌体生长接在菌体生长接v近或到达最高近或到达最高v生长时期。产生长时期。产v物构成与碳源物构成与碳源v利用无准量关利用无准量关
4、v系。系。v1 分零售酵：分零售酵： 是一种准封是一种准封锁锁式系式系统统。 一次投一次投料，一次接种，一次收料，一次接种，一次收获获的的间间歇式培育方式。培歇式培育方式。培育育过过程中，接种物要程中，接种物要经过经过5个个时时期。即延期。即延迟迟期、期、 对对数生数生长长期、减速期、期、减速期、稳稳定期和衰亡期。定期和衰亡期。二二 发酵方式：酵方式：分批培育的特点：操作分批培育的特点：操作简单、周期短、染菌、周期短、染菌时机机少和消少和消费过程、程、产质量量易掌握。但是消量量易掌握。但是消费率相率相对较低。低。细胞浓度随细胞浓度随培育时间呈培育时间呈指数增长。指数增长。细胞浓度的细胞浓度的变
5、化率与细变化率与细胞浓度成正胞浓度成正比。比。2对数生数生长期期细胞的比生细胞的比生长速率开场长速率开场下降下降3细胞浓度达细胞浓度达到最大值，到最大值，细胞的比生细胞的比生长速率为长速率为04活细胞浓活细胞浓度不断下降度不断下降5v细胞浓度的细胞浓度的v添加不明显。添加不明显。v受菌龄和接受菌龄和接v种量的影响。种量的影响。1延延迟期期减速期减速期静止期静止期衰亡期衰亡期特点特点v对数生长期：v dX /dt =Xv其中： X- 细胞干重v t- 时间v - 比生长速率v微生物的比生长速率与微生物的种类、培育温度、pH 、培育基成分及限制性基质浓度等要素有关。v分批培育分批培育过程的消程的消
6、费率率 P:v 消消费率率=产物物浓度度/发酵酵时间v 消消费率是率是评价价发酵酵过程的本程的本钱和效率的和效率的综合目合目的。在分批培育的。在分批培育时，计算算时间还应包括放罐、清包括放罐、清洗、装料和消毒的洗、装料和消毒的时间等非等非发酵酵过程所占用的程所占用的时间。v2. 延延续发酵：延酵：延续发酵是指在培育酵是指在培育过程中，延程中，延续地向地向发酵罐酵罐中参与培育基，同中参与培育基，同时以一以一样的流速从的流速从发酵罐中排出含有酵罐中排出含有产品品的培育基的的培育基的发酵方式。普通延酵方式。普通延续培育方式很多：培育方式很多：搅拌拌发酵罐酵罐和管式反响器；恒化和恒和管式反响器；恒化和
7、恒浊；循；循环式和非循式和非循环式；式；单级和多和多级。v 根据培育物的根据培育物的生长率是遭到生长率是遭到化学环境控制化学环境控制的。即培育的。即培育基中某一限基中某一限制性组分的制性组分的作用。作用。恒化恒化12控制补充的培育基控制补充的培育基的流速，使培育液的流速，使培育液的细胞浓度坚持恒的细胞浓度坚持恒定。定。恒浊恒浊延续发酵延续发酵先作分批培育，让先作分批培育，让 微生物生长繁衍到达微生物生长繁衍到达一定程度，并进一定程度，并进 入产物合成期，然后入产物合成期，然后开场以恒定的流开场以恒定的流 量向发酵罐流加培育量向发酵罐流加培育基，同时以一样基，同时以一样 的流量排放培育液，的流量
8、排放培育液，使发酵罐内培育液的使发酵罐内培育液的体积坚持恒体积坚持恒 定，微生物能继续生定，微生物能继续生长并合成产物。长并合成产物。进展单级延续进展单级延续培育时，流出培育时，流出的培育液进展的培育液进展固液分别固液分别 后，后，经浓缩的细胞经浓缩的细胞悬液再被送回悬液再被送回发酵罐中的方发酵罐中的方法。法。把多个发酵罐把多个发酵罐串连起来，第串连起来，第一个罐的情况一个罐的情况 与单罐培育一与单罐培育一样，以后下一样，以后下一 罐的进料便是罐的进料便是前一发酵罐的前一发酵罐的出料，这样就出料，这样就 组成了多级串组成了多级串联延续培育。联延续培育。循环式循环式 单级连单级连续培育续培育多级
9、串联多级串联延续培育延续培育非循环式：非循环式：v单级延延续培育培育进入入稳定形状后，定形状后，细胞的比生胞的比生长速率与稀速率与稀释率相率相等。等。v延延续培育的最大特点：微生物培育的最大特点：微生物细胞的生胞的生长速率、速率、产物物v 的代的代谢均均处于恒定形状，可达于恒定形状，可达v 到到稳定、高速培育微生物定、高速培育微生物细胞胞v 或消或消费大量的代大量的代谢产物的目物的目v 的。消的。消费率得以提高。率得以提高。v3补补料分零售酵料分零售酵v 在分批培育在分批培育过过程中，程中，间间歇或延歇或延续续地地补补加新加新颖颖培育基，而不从培育基，而不从发发酵罐中延酵罐中延续续地放出培育液
10、的培育方法。地放出培育液的培育方法。v 工工业业上利用分批上利用分批补补料培育以消除阻料培育以消除阻遏并遏并坚坚持通气条件。分批持通气条件。分批补补料培育料培育还还可以防止培育基中某一可以防止培育基中某一组组分的毒性。分的毒性。v培育基：提供微生物生培育基：提供微生物生长繁衍和生物合成各种代繁衍和生物合成各种代谢产物所需求的，按一定比例配制的多种物所需求的，按一定比例配制的多种营养物养物质的的混合物。混合物。v5.2 培育基培育基选择选择和配制的原那和配制的原那么么一、培育基的类型和用途一、培育基的类型和用途根底根底，繁衍，繁衍和鉴和鉴别培别培养基养基天然天然合成合成和半和半合成合成孢子，孢子
11、，种子和种子和发酵培发酵培育基育基根据来源根据来源根据目的根据目的根据生根据生产工艺产工艺二二.培育基的选择培育基的选择231v从微生物从微生物的特点来选的特点来选择择从消费和科从消费和科研的要求选研的要求选择择v从经济效从经济效益方面思索益方面思索对培育基的要求三培育基的配制原那三培育基的配制原那么么适当配比浸透压浸透压pH氧化还原电位营养营养需求需求原那么v典型培育基典型培育基 完善的培育基完善的培育基设计是是实验室的室的实验，实验工厂工厂的放大和消的放大和消费规模中的一个重要步模中的一个重要步骤。 培育基的培育基的组成必需成必需满足足细胞的生胞的生长和代和代谢所需所需的元素，并能提供生物
12、合成和的元素，并能提供生物合成和细胞胞维持活力所需持活力所需求的能量。求的能量。5.3 培育基的设计培育基的设计一一.培育基的成分培育基的成分1234能源能源物物质碳源碳源物物质v氮源氮源v物物质无机无机盐和微量和微量元素元素一一.培育基的成分培育基的成分5678v生生长v因子因子前体前体v促促进 剂和和v抑制抑制v剂水分水分v光能：光能自养微生物的能源。极端嗜光能：光能自养微生物的能源。极端嗜盐菌菌进展海展海水淡化，藻水淡化，藻类发酵等酵等v氢、硫、氨、硫、氨、亚硝酸硝酸盐、亚铁盐等是等是 化能自养微生化能自养微生物的能源。物的能源。v碳水化合物等有机物、石油、天然气及石油化工碳水化合物等有
13、机物、石油、天然气及石油化工产品是异养微生物的能源。品是异养微生物的能源。1 能源物能源物质质v。v 2.碳源物质主要包括：糖主要包括：糖类，脂脂类，有机酸，有机酸，低碳糖等低碳糖等蔗糖蔗糖麦芽糖麦芽糖乳糖乳糖糊精糊精淀粉淀粉葡萄糖葡萄糖糖类碳源脂脂类有机有机酸酸类v有机氮和无机氮有机氮和无机氮作用作用菌体菌体细胞构造胞构造含氮代含氮代谢产物物细胞提胞提供能源供能源v3 氮源物氮源物质质花生饼粉，黄豆饼粉，花生饼粉，黄豆饼粉，棉籽饼粉，酵母粉，棉籽饼粉，酵母粉， 麦麸，鱼粉，蚕蛹粉，麦麸，鱼粉，蚕蛹粉，玉米浆，蛋白胨，尿素，玉米浆，蛋白胨，尿素，废菌体和酒糟废菌体和酒糟氨水，铵盐和硝酸盐有机氮
14、有机氮 无机氮4无机无机盐盐和微量元素和微量元素v磷，磷，镁，硫，硫，铁，钾，钠，铅，氯，锌，钴，锰等。等。较低低浓度度对细胞的生胞的生长和和产物合成有促物合成有促进作作用，用， 而在高而在高浓度度时常表常表现出出显著的抑制造用著的抑制造用辅酶的组辅酶的组成成分成成分高能高能化合物化合物缓冲剂缓冲剂细胞构造细胞构造磷酸盐的作用含硫氨基含硫氨基酸酸许多多酶的的辅酶的活性基的活性基 产物硫酸硫酸钠硫代硫代硫酸硫酸钠v己糖磷酸化己糖磷酸化v酶，酶， 柠檬酸柠檬酸v脱氢酶，脱氢酶， 羧羧v化酶等的激化酶等的激v活剂。活剂。2是链霉素是链霉素发酵的必发酵的必需元素需元素3锌是维生素是维生素B12的激活的
15、激活剂，可以剂，可以促进产物促进产物 合成合成4钴维持细维持细胞浸透胞浸透压压5钾和和钠影响细影响细胞膜的胞膜的透性；透性；钙还影钙还影响磷酸响磷酸盐的浓盐的浓度度6细胞色素，细胞色素，细胞色素氧细胞色素氧化酶，过氧化酶，过氧化物酶等的化物酶等的组成成分，组成成分，是微生物有是微生物有氧氧化的必氧氧化的必不可少的元不可少的元素素1铁铁镁镁钾和钙钾和钙v 微生物生微生物生长不可短少的微量有机物，称不可短少的微量有机物，称为生生长因子。如氨基酸，因子。如氨基酸，嘌呤，呤，嘧啶，维生素等。生素等。v作用：构成作用：构成细胞的胞的组成成分，促成成分，促进生命活生命活动的的进展。展。v 5生长因子生长因
16、子1 生物素生物素 作用：影响作用：影响产产生菌生菌细细胞膜的通透性，同胞膜的通透性，同时时影响菌体的代影响菌体的代谢谢途径。普通途径。普通5g/L。生物素 过量 缺乏不不产或少或少产谷氨酸谷氨酸产乳酸或琥乳酸或琥珀酸珀酸长菌快，菌快， pH低，尿低，尿素耗素耗费多多菌体生菌体生长不好不好谷氨酸谷氨酸产量低弱量低弱发酵向乳酵向乳酸酸发酵酵转换v2 维维生素生素B1：对对某些菌种某些菌种发发酵有促酵有促进进作作v 用。用。v3 天然原料：玉米天然原料：玉米浆浆， 0.4-0.8%v 麸皮水解液，麸皮水解液， 1% v 糖蜜，糖蜜， 0.1-0.4%v 酵母酵母v 某些化合物被加到培育基后，可以直
17、接在生物合成某些化合物被加到培育基后，可以直接在生物合成过程中程中结合到合到产物分子中去，而本身的构造并未物分子中去，而本身的构造并未发生太大的生太大的变化，却能提高化，却能提高产品的品的产量。量。这类小分子物小分子物质称称为前体。前体。v6前体前体7促进剂和抑制剂促进剂和抑制剂促进剂促进剂v是一类刺激因子，他们并是一类刺激因子，他们并v不是前体或营养，其参与不是前体或营养，其参与v可以影响微生物的正常代可以影响微生物的正常代v谢，或促进中间代谢产物谢，或促进中间代谢产物v的积累，或提高次级代谢的积累，或提高次级代谢v产物的产量。产物的产量。常用的促进剂常用的促进剂v诱导物，外表诱导物，外表v
18、活性剂，乙二活性剂，乙二v胺四乙酸，胺四乙酸， 大大v豆油抽提物等。豆油抽提物等。在在发酵酵过程中，参与抑制程中，参与抑制剂会抑制某些代会抑制某些代谢途径的途径的进展，同展，同时刺激另一代刺激另一代谢途径，以致于可以改途径，以致于可以改动微生微生物的代物的代谢途径。途径。8水分水分v参与细参与细v胞内一胞内一v系列化系列化v学反响学反响2有效控有效控制细胞制细胞内的温内的温度变化度变化3维持大维持大分子的分子的天然构天然构象象4脱水作用脱水作用和水协作和水协作用控制有用控制有多亚基组多亚基组成的构造成的构造5溶剂和溶剂和运输介运输介质的作质的作用用1微生物发酵工程微生物发酵工程5微生物发酵类型
19、及培育基微生物发酵类型及培育基 微生物发酵的类型和方式微生物发酵的类型和方式培育基培育基培育基培育基选择选择和配制的原那么和配制的原那么和配制的原那么和配制的原那么培育基的培育基的培育基的培育基的设计设计淀粉水解糖的制备淀粉水解糖的制备基因工程菌的不稳定性及对策基因工程菌的不稳定性及对策5微生物微生物发发酵酵类类型及培育基型及培育基一一.培育基的成分培育基的成分1234能源能源物物质碳源碳源物物质v氮源氮源v物物质无机无机盐和微量和微量元素元素一一.培育基的成分培育基的成分5678v生生长v因子因子前体前体v促促进 剂和和v抑制抑制v剂水分水分v 严厉控制控制营养物养物质的的浓度和比例，不度和
20、比例，不仅仅是是为了了维持正常的浸透持正常的浸透压，节约原料，而且直接影原料，而且直接影响到菌体的繁衍和响到菌体的繁衍和产物物积累。累。v二二营养物养物质的的调理理1不同碳源的利用速度不同碳源的利用速度2氮源利用和碳源利用的关系氮源利用和碳源利用的关系3 碳氮比例的调理碳氮比例的调理4前体的控制前体的控制5补料补料1).不同碳源的利用速度不同碳源的利用速度 可以被微生物快速利用的碳源称为速效碳源， 反之为迟效碳源。 利用速度依次为：葡萄糖-乳酸-乳糖v v 微生物微生物对氮源的利用速度氮源的利用速度为：氨：氨态氮氮-硝硝态氮氮-有机氮。有机氮。 v 氨的氨的过高高过低都会低都会对产物构成呵斥不
21、良的影响。物构成呵斥不良的影响。v 氮源的利用速度与碳源的利用速度是很有关系氮源的利用速度与碳源的利用速度是很有关系的。的。v 糖代糖代谢的的许多中多中间产物是氨基酸合成的前体。物是氨基酸合成的前体。2).氮源利用和碳源利用的关系氮源利用和碳源利用的关系 消费上多采用控制碳氮比例以满足菌体的大量繁衍，又能大量构成产物。 酵母细胞的碳氮比为：100：20；霉菌细胞的碳氮比为：100：10。 发酵培育基的碳氮比约为：100：0.2-2.0。 谷氨酸消费中的碳氮比约为：100：15-21。3).碳氮比例的碳氮比例的调调理理4).前体的控制 参与量参与量参与方式参与方式菌种菌种前体前体补料丰富培育基产
22、物合成的旺盛期延伸控制控制pH和代和代谢方向方向改善了通气改善了通气效果效果解除终产物解除终产物反响反响5)补料补料补料的物质补料的物质补料的方法补料的方法碳源和能源碳源和能源+氮源氮源+其他需求其他需求 细胞胞+产物物+CO2 + H2O热量量 组成微生物的元素包括、成微生物的元素包括、和，、和，这些元素都要在方些元素都要在方程中予以平衡。培育基中程中予以平衡。培育基中还需求微量元素需求微量元素(、等、等)。v三培育基的三培育基的设计v 对于无力合成的生于无力合成的生长因子，要因子，要经过在培育基中在培育基中参与适量的参与适量的纯真物或含有真物或含有该物物质的混合物。的混合物。v 碳源具有生
23、物合成的底物和能源的双重作用。碳源具有生物合成的底物和能源的双重作用。在需氧的条件下在需氧的条件下对碳源的需求量可以碳源的需求量可以经过菌体得菌体得率系数推算而得率系数推算而得v二糖二糖低聚糖低聚糖葡萄糖淀粉淀粉水解糖水解糖v工工业上，将淀粉水上，将淀粉水解成葡萄糖的解成葡萄糖的过程称程称为淀粉的糖化。淀粉的糖化。5.4淀粉水解糖的制淀粉水解糖的制备备v 发酵用淀粉水解糖的要求：复原糖含量要高，不酵用淀粉水解糖的要求：复原糖含量要高，不模糊精；外模糊精；外观要干要干净，透明，呈淡黄色；不可，透明，呈淡黄色；不可蜕变。v 制制备淀粉水解糖的原料主要有玉米，小麦，大米淀粉水解糖的原料主要有玉米，小
24、麦，大米和薯和薯类等。等。水解水解适度适度控制控制蛋白量蛋白量新颖干净方法方法酸解法酸解法酶解法酸酶结合法1.淀粉水解糖淀粉水解糖对发对发酵的影响酵的影响水解不完全：浪水解不完全：浪费费，逃液，染菌。，逃液，染菌。 水解水解过过度：度：产产生生羟羟甲基糠甲基糠醛醛，进进而构成而构成类类黑素，黑素，不不仅仅浪浪费费，而且抑制菌体生，而且抑制菌体生长长。 淀粉原料中蛋白含量淀粉原料中蛋白含量过过多，当糖液中和，多，当糖液中和，过滤时过滤时除去不除去不彻彻底，会引起底，会引起发发酵逃液和染菌。酵逃液和染菌。 v葡萄糖的实际收率：葡萄糖的实际收率：111%实践践收率收率葡萄糖葡萄糖值淀粉淀粉转化率化率
25、v2.淀粉制糖淀粉制糖过过程中程中调查调查的目的的目的v v 实践收率践收率=糖液体糖液体积LX葡萄糖含量葡萄糖含量%/淀粉量淀粉量KgX原料中原料中纯淀粉的含量淀粉的含量%X100%v v 转化率化率=糖液体糖液体积LX葡萄糖含量葡萄糖含量%/淀淀粉量粉量KgX原料中原料中纯淀粉的含量淀粉的含量%X1.11X100%v v DE值=复原糖复原糖%/干物干物质含量含量%v以酸以酸为催化催化剂，在高温高，在高温高压下，将淀粉下，将淀粉转化化为葡萄糖的方法。葡萄糖的方法。v优点：消点：消费简单，方便，水解，方便，水解时间短，短，设备消消费才干大。才干大。v缺陷：要求特殊缺陷：要求特殊设备；易；易产
26、生副反响；生副反响；对原料原料要求高要求高v原理：原理：v淀粉淀粉 各种糊精各种糊精 麦芽糖麦芽糖 葡萄糖葡萄糖v v二淀粉酸水解法二淀粉酸水解法影响水解反响速率的关影响水解反响速率的关键要素：要素：v温度酸的浓度多糖的多糖的水解常数水解常数酸的种类酸的种类v淀粉淀粉 羟甲基糠甲基糠醛 乙乙酰丙酸丙酸+蚁酸酸+有色物有色物质等。等。 其它副反响缩短反响短反响时间，控制反响，控制反响，降低葡萄糖的降低葡萄糖的浓度度减减少少v 葡萄糖葡萄糖二糖，三糖和其他低聚糖酸和酸和热 复合反响异麦芽异麦芽糖和糖和龙胆二糖胆二糖降低葡萄糖的收率，降低葡萄糖的收率，发酵的残糖添加，酵的残糖添加，抑制菌体生抑制菌体
27、生长和和产物构成，物构成，添加提取和精制的添加提取和精制的难度度v工艺工艺原料原料中和中和脱色脱色过滤过滤除杂除杂糖液糖液调浆调浆糖化糖化冷却冷却10.5-12B0.6-0.7%， pH1.5 左右左右糖化时间糖化时间=到达最到达最大葡萄糖值时的时大葡萄糖值时的时间间-放料时间。放料时间。烧碱或碱或纯碱碱中和温度中和温度为60-70， 中中和和pH4.6-5.0.活活性性炭炭 ，淀淀粉粉量量的的0.6-0.8%。 65C。，pH4.6-5.0。d =144.3/144.3Bv三双三双酶水解法水解法v 条件温暖，无需特殊条件温暖，无需特殊设备无副反响，无副反响，产品品纯度高，度高，淀粉淀粉转化率
28、高。化率高。可在高淀粉可在高淀粉浓度下水解度下水解时间长，设备多，多，过滤难。淀粉a-淀粉淀粉酶酶葡萄糖，葡萄糖，麦芽糖和麦芽糖和麦芽三糖。麦芽三糖。异麦芽糖异麦芽糖和低聚糖。和低聚糖。一液化一液化v1.淀粉液化的条件及液化淀粉液化的条件及液化v 程度的控制程度的控制淀淀粉粉糊化糊化老化老化受受热后，淀粉后，淀粉颗粒膨粒膨胀，晶，晶体构造消逝，体构造消逝，相互接触相互接触变成成糊状液体，即糊状液体，即使停使停顿搅拌，拌，淀粉也不会再淀粉也不会再沉淀的景象。沉淀的景象。60-75。 分子分子间氢键曾曾经断裂的糊化淀粉断裂的糊化淀粉 又重新又重新陈列成新列成新的的氢键的的过程。程。淀粉淀粉酶很很难
29、进入入老化淀粉的老化淀粉的结晶晶区起作用，使淀区起作用，使淀粉很粉很难液化液化淀粉的种淀粉的种类，酸碱度，温度，酸碱度，温度及加及加热方式，淀粉糊的方式，淀粉糊的浓度度有关系。有关系。液化的方法液化的方法1、工、工艺流程流程-调浆调浆高温高温维持维持二次二次液化液化冷却冷却糖化糖化配料配料一次喷一次喷射液化射液化液化液化保温保温二次二次放射放射2、蒸气放射液化工、蒸气放射液化工艺艺及条件及条件v 2、液化的控制、液化的控制液化液的黏度太大，液化液的黏度太大，难于操作；于操作； 淀粉易老化，淀粉易老化， 不利于糖化。不利于糖化。糖液的葡萄糖糖液的葡萄糖值低，低，淀粉会老化，影响淀粉会老化，影响糖
30、化糖化酶的作用效果。的作用效果。葡萄糖葡萄糖值为10-20液化液化终了要了要灭酶 。v糖化糖化酶的水解作用的水解作用v 糖化是利用糖化糖化是利用糖化酶将淀粉液化将淀粉液化产物糊精和低聚物糊精和低聚糖糖进一步水解成葡萄糖的一步水解成葡萄糖的过程。程。v v糖化糖化过程葡萄糖含量不断添加。糖化程葡萄糖含量不断添加。糖化酶对底物的底物的作用是从非复原性末端开作用是从非复原性末端开场的。的。产生生a-葡萄糖。葡萄糖。糖化糖化酶对a-1,4和和a-1,6 糖苷糖苷键都能水解。都能水解。v二糖化二糖化v液化液化-糖化糖化-灭酶-过滤-贮糖糖计量量-发酵酵v 80-100U/g 淀粉pH 4.2-4.5,
31、60数小时pH 4.8-5.090 30min60-70 过滤v糖化工艺条件及控制糖化工艺条件及控制v基因工程菌的基因工程菌的稳定性是高程度定性是高程度发酵消酵消费的根本条的根本条件。件。5.5基因工程菌的不基因工程菌的不稳稳定性及定性及对对策策一、质粒不稳定性一、质粒不稳定性分裂不稳定性分裂不稳定性工程菌分裂时出现一定比工程菌分裂时出现一定比例的不含质粒的子代菌的例的不含质粒的子代菌的景象景象 构造不稳定性构造不稳定性由于由于DNA从质粒上丧失或从质粒上丧失或碱基重排、缺失所致工程碱基重排、缺失所致工程菌性能的改动菌性能的改动v含低拷贝质含低拷贝质v粒者产不含粒者产不含v质粒菌概率质粒菌概率
32、v大；比生长大；比生长v速率关键速率关键2抗生素抗生素3选择压力力生长阶段生长阶段使外源基使外源基因处于阻因处于阻遏形状遏形状4分分阶段控段控制培育制培育温度、温度、pH、溶氧、溶氧、限制限制性营性营养养5控制培控制培养条件养条件影响细影响细胞膜的胞膜的透性；透性；钙影响钙影响磷酸盐磷酸盐的浓度的浓度6比生长速率；比生长速率；基因重组系基因重组系统的特性；染统的特性；染色体上能否有色体上能否有与质粒和外与质粒和外源基因同源源基因同源的序列的序列1适宜的适宜的宿主宿主适宜的适宜的载体载体固定化固定化提高质粒稳定性的方法提高质粒稳定性的方法基因工程菌的培育基因工程菌的培育补料补料分批分批延续延续培
33、育培育透析透析培育培育固定固定化培化培育育延伸延伸对数期数期 获得高密度得高密度菌体菌体难；分段，；分段，进展两展两阶段段延延续延延续培培育；育；优化化诱导程度，稀程度，稀释率；率；细胞胞比生比生长速率速率利用膜的利用膜的半透性使半透性使培育物和培育物和培育基分培育基分别v质粒的粒的稳定性提高定性提高高密度培育高密度培育v高密度培育是一个相高密度培育是一个相对概念，普通是指培育液中概念，普通是指培育液中工程菌的菌体工程菌的菌体浓度在度在50g/L干重以上，干重以上，实际上最上最高高值可达可达200g/L。高密度培育是大。高密度培育是大规模制模制备重重组蛋白蛋白质过程中不可短少的工程中不可短少的
34、工艺过程程v高密度培育可以提高菌体密度，提高高密度培育可以提高菌体密度，提高单位体位体积的的消消费才干，降低生物量的分才干，降低生物量的分别费用，用，缩短消短消费周周期，从而降低消期，从而降低消费本本钱，提高消，提高消费效率。效率。影响高密度培育的要素影响高密度培育的要素对氧气的需求对氧气的需求更高更高对营养源的种对营养源的种类和含量要求类和含量要求高高准确调控准确调控培育基培育基溶氧浓度溶氧浓度pH影响高密度培育的要素影响高密度培育的要素坚持高溶氧，坚持高溶氧，流加补料，适流加补料，适当的比生长速当的比生长速率率分段控制分段控制温度温度生长抑制生长抑制物的生成物的生成如何到达高密度培育如何到达高密度培育231培育条件培育条件的改良的改良构建出产乙构建出产乙酸才干低的酸才干低的工程化宿主工程化宿主菌菌构建蛋白水构建蛋白水解酶活力低解酶活力低的工程化宿的工程化宿主菌主菌
