一、發(fā)酵工程概念

?    采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程中的一種新技術(shù)。

二、發(fā)酵工程的內(nèi)容

?    發(fā)酵工程的內(nèi)容包括了以下的基本步驟：

?    菌種的選育

?    培養(yǎng)基的配置

?    滅菌

?    擴(kuò)大培養(yǎng)和接種

?    發(fā)酵過程

?    分離提純

1、菌種的選育

       選育的方法：

       從自然界中先分離出相應(yīng)的菌種；

       利用誘變篩選出符合生產(chǎn)要求的優(yōu)良菌種 ；

       利用基因工程、細(xì)胞工程的方法構(gòu)建工程細(xì)胞或工程菌。

       舉例：

?    可將人工合成的人的胰島素基因與大腸桿菌的質(zhì)粒結(jié)合，形成重組DNA，再把重組DNA導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)形成工程菌。通過篩選則可培養(yǎng)出能生產(chǎn)人的胰島素的菌種。

2、培養(yǎng)基的配置

?    培養(yǎng)基配置的原則：

?    根據(jù)不同的菌種，選擇不同的材料配制培養(yǎng)基。

?    配制的培養(yǎng)基應(yīng)滿足微生物在碳源、氮源長因子、水、無機(jī)鹽等方面的營養(yǎng)要求，并為微生物提供適宜的PH。

?    培養(yǎng)基的營養(yǎng)要協(xié)調(diào)，以利于產(chǎn)物的合成。

?    培養(yǎng)基在滿足微生物的營養(yǎng)需求的基礎(chǔ)上應(yīng)盡量降低生產(chǎn)成本，以得到更高的經(jīng)濟(jì)效益。

?    舉例：

?    發(fā)酵生產(chǎn)常采用天然成分的液體培養(yǎng)基。而且，經(jīng)常用野生的植物淀粉、甘蔗渣、秸稈，以及乙醇、醋酸等石化產(chǎn)品代替糧食來配制培養(yǎng)基。

3、滅菌

?    滅菌的原因：

?    在發(fā)酵過程中如混入其他微生物，將與菌種形成競爭關(guān)系，對發(fā)酵過程造成不良影響 。

?    舉例：

?    如果在谷氨酸發(fā)酵過程中混人放線菌，則放線菌分泌的抗生素就會使大量的谷氨酸棒狀桿菌死亡。如果在青霉素生產(chǎn)過程中污染了雜菌，這些雜菌則會分泌青霉素酶，將合成的青霉素分解掉。 

4、擴(kuò)大培養(yǎng)和接種

?    擴(kuò)大培養(yǎng)：

?    擴(kuò)大培養(yǎng)是將培養(yǎng)到對數(shù)期的菌體分開，分頭進(jìn)行培養(yǎng)，以促使菌體數(shù)量快速增加，能在短時間里得到大量的菌體

?    接種：

?    有了用于生產(chǎn)的充足的菌體，在接種時要注意什么事項呢？

?      接種過程中要注意防止雜菌污染

5、發(fā)酵過程

?    發(fā)酵產(chǎn)物：

?    發(fā)酵產(chǎn)物主要在菌體生長的穩(wěn)定期產(chǎn)生。

?    發(fā)酵進(jìn)程

?    在發(fā)酵過程中隨時取樣檢測培養(yǎng)液中細(xì)菌數(shù)目、產(chǎn)物濃度以了解發(fā)酵進(jìn)程，及時添加必需的培養(yǎng)基成分來延長菌體生長穩(wěn)定期的時間，以得到更多的發(fā)酵產(chǎn)物 。

?    發(fā)酵條件

?    發(fā)酵生產(chǎn)中溫度、pH、溶氧量等對發(fā)酵過程有重大影響。

6、分離提純

?    發(fā)酵產(chǎn)物不同，分離提純的方法會有所不同，產(chǎn)物分離、提純的一般方法是：

?    代謝產(chǎn)物：蒸餾、萃取、離子交換等方法。

?    菌體本身：過濾、沉淀。

三、發(fā)酵工程的應(yīng)用

?    在醫(yī)藥方面：

?    發(fā)酵工程能生產(chǎn)人們所需的藥品。例如：通過青霉發(fā)酵能生產(chǎn)青霉素。

?    通過發(fā)酵工程能生產(chǎn)基因藥品。例如：將合成的人的胰島素基因轉(zhuǎn)移到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)構(gòu)建成“工程菌”，再通過培養(yǎng)“工程菌”即可獲得人的胰島素。

四、發(fā)酵工程的應(yīng)用

?    在食品工業(yè)方面：

?    發(fā)酵工程能為人們提供豐富優(yōu)質(zhì)的傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品。如：生產(chǎn)呻酒，果酒等。

?    發(fā)酵工程能生產(chǎn)各種食品添加劑。例如,

酸味劑：檸檬酸、乳酸等；鮮味劑：谷氨酸等；

色    素：β-胡蘿卜素等；  甜味劑：高果糖漿等。

?    發(fā)酵工程能為解決人類糧食短缺問題開辟新途徑。例如：通過發(fā)酵可獲得大量的微生物菌體——單細(xì)胞蛋白。20世紀(jì)80年代中期全世界的單細(xì)胞蛋白年產(chǎn)量已達(dá)2.0x107t，廣泛用于食品加工和飼料中。

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