中国药科大学生物技术生物工程微生物工程课件.ppt

1、菌种的分离 稀释分离法 划线分离法 2、菌种的筛选 自然选育 诱变育种 Outline 工业微生物分类 营养需求 菌种选育 保存技术 培养方式 培养过程 培养条件 原生质体技术 微生物原生质体的制备及再生 原生质体融合杂种细胞筛选 微生物代谢工程 定义、 研究基础、 发展目标及其应用 微生物工程发展及其在医药工业中的应用 （一）分批培养 指在发酵过程中，除了不断进行通气（好氧发酵）和为调节发酵液的 pH 而加入酸碱溶液外，与外界没有其它物料交换的一种发酵方式。培养基的量一次性加入，产品一次性收获，是目前广泛采用的一种发酵方式。 根据投料方式的不同可分为分批培养、补料分批培养、半连续培养和连续培养。 分批培养中微生物的生长 迟滞期 对数生长期 稳 定 期 死亡期 优点 操作简单，周期短，染菌机会少，生产过程和产品质量容易掌握 缺点 产率低，不适于测定动力学数据 （二）连续培养 指连续不断地向反应器（发酵罐）中流加新鲜发酵液，同时又连续不断地排出发酵液，从而使 pH 、养分、溶解氧等保持恒定，使微生物的生长和代谢活动保持旺盛稳定状态的一种发酵方式 。 单罐连续发酵 优点 高效，产品质量较稳定，节约能源。 缺点 菌种不稳定的话，长期连续培养会引起菌种退化，降低产量。长时间补料染菌机会大大增加。 ? （三）补料分批培养 是指在微生物分批发酵过程中，以某种方式向发酵系统中补加一定物料，但并不连续地向外放出发酵液的发酵技术，是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术。 （四）半连续培养 在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液称为半连续培养。 五、发酵过程的控制 （一）物理参数 压力 温度 料液 流量 搅拌 转速 黏度 空气 流量 浊度 搅拌 功率 物理 参数 温度 温度对发酵的影响： 1、温度影响反应速率 2、温度影响发酵方向 最适温度的选择： 1、根据菌种及生长阶段选择 2、根据培养条件选择 3、根据菌生长情况 （二）化学参数 基质浓度 溶解氧浓度 氧化还原电位 产物的浓度 废气中的氧浓度 化学参数 pH值 废弃中的CO2浓度 pH值 发酵过程pH变化的原因 （1）基质代谢 糖代谢、氮代谢 、生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降 （2）产物形成 （3）菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升 pH对发酵的影响 （1）pH影响酶的活性 （2）pH值影响微生物细胞膜所带电荷的改变 （3）pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用 （4）pH影响代谢方向 pH的控制 (1)调节好基础料的pH (2)在基础料中加入维持pH的物质 (3)通过补料调节pH (4)当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH (5)不同调pH方法的影响 (6)发酵的不同阶段采取不同的pH值 基质浓度 基质就是发酵液中的各种营养物质，基质浓度指发酵液中糖、氮、磷等重要营养物质的浓度 溶解氧浓度 溶解氧浓度一般用绝对含量10-6（g/ml）表示，有时也用在相同条件下，氧在培养液中饱和度的百分数来表示。 明显下降的原因： （1）污染了需氧性杂菌。 （2）菌体代谢发生了异常，消耗氧增多 （3）某些设备或者工艺控制出现故障 氧化还原电位 也是控制发酵过程的参数之一。氧化还原电位的适宜值和微生物的种类还有生理状态有关。 ? 产物的浓度 衡量产量的高低或判断合成代谢是否正常。也是决定发酵周期长短的根据。 废气中的CO2浓度 测定废气中的CO2可以算出产生菌的呼吸熵，从而了解产生菌的呼吸代谢规律。 （三）生物参数 菌丝 形态 菌体 浓度 发酵过程中泡沫产生的原因 （1）通气搅拌的强烈程度 （2）培养基配比与原料组成 （3）菌种、种子质量和接种量 （4）灭菌质量 （四）泡沫的影响与控制 起泡的危害： 降低生产能力 引起原料浪费 影响菌的呼吸 引起染菌 消除泡沫的方法 机械消沫 原理：靠机械力引起强烈振动或者压力变化，促使泡沫破裂，或借机械力将排出气体中的液体加以分离回收。 化学消沫 原理：当泡沫的液膜具有较大的表面粘度时，可以加入某些分子内聚力较小的物质，以降低液膜的表面粘度，使液膜的液体流失，导致泡沫破裂 天然油脂类消泡剂、聚醚类消泡剂、醇类消泡剂、硅酮类消泡剂 第三节 微生物菌种选育及原生质体技术 一、菌种选育的理论基础 基因突变 1 基因重组 2 遗传型变异 表型变异 二、菌种选育的经典方法 （一）自然选育 自然状态下，碱基对发生自然突变的机率为1