课时3发酵工程简介一、发酵工程的概念及实例1．概念：采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。2．实例：谷氨酸发酵(1)常用菌种：谷氨酸棒状杆菌、等，其代物类型是。(2)(3)黄色短杆菌异养需氧型二、发酵工程的因素1．菌种的选育：获得优良菌种的方法有诱变育种、和。2．培养基的配制3．灭菌(1)灭菌对象：。(2)污染杂菌的危害：产量下降，甚至得不到产品。4．扩大培养：使菌种增殖到。5．接种细胞工程育种基因工程育种培养基和发酵设备对数期6．发酵过程：是发酵的中心阶段。(1)随时取样检测培养液中的、产物浓度等。(2)及时添加必要的培养基组分，以满足菌种的营养需要。(3)严格控制温度、、、通气量与转速等发酵条件。7．分离提纯(1)菌体本身：采用、等方法。(2)代谢产物：采用、萃取、离子交换等方法细菌数目pH溶氧过滤沉淀蒸馏1．生产谷氨酸的发酵过程中，溶解氧不足或pH下降时产物各是什么？2．采取什么措施提高谷氨酸的产量？3．消毒和灭菌是一回事吗？思考探讨提示：1．乳酸或琥珀酸；pH下降时会生成乙酰谷氨酰胺。2．采取手段改变细胞膜的透性，使谷氨酸迅速排放到细胞外。3．消毒是杀死致病微生物；灭菌是杀死所有微生物，包括芽孢。一、发酵工程1．菌种选育常用方法的比较育种类型原理方法优、缺点诱变育种基因突变物理、化学、生物因素诱变能大幅度改良某些性状，操作简便，但具有很大的盲目性基因工程DNA重组将目的基因导入受体细胞，构建工程细胞或工程菌能定向改变微生物的遗传性状，但操作过程复杂，要求高细胞工程细胞膜的流动性等体细胞杂交等定向改变遗传性状2.流程二、影响发酵过程的因素1．温度(1)酶活性(2)生物合成的途径，如金色链霉菌在30℃以下时，合成金霉素能力强，在35℃以上时，则只合成四环素。2．pH的影响(1)酶活性(2)→→细胞膜的带电荷状况膜的通透性营养物质吸收与代谢产物分泌。(3)培养基中营养物质的分解。(4)产物的生成，如pH呈酸性时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺，而不是谷氨酸。(5)pH改变的原因：发酵工程中营养物质的利用，代谢产物的积累。(6)调整措施：添加缓冲系统，或中间补加氨水、尿素、(NH4)2CO3、CaCO3等。3．溶氧量(1)不同代谢类型的微生物对溶氧的要求不同。氧气能促进需氧型微生物的生长、繁殖和代谢，抑制厌氧型微生物的生长、繁殖、代谢。(2)有时溶氧可影响产物的合成。如当溶氧不足时，谷氨酸棒状杆菌生成的代谢产物是乳酸或琥珀酸，而不是谷氨酸。4．营养物质的浓度C/N、无机盐、维生素：影响菌体生长和代谢产物的积累，如C/N＝3时，谷氨酸棒状杆菌大量合成谷氨酸；但当C/N＝4时，谷氨酸棒状杆菌大量繁殖而产生谷氨酸少。(2009年全国Ⅰ理综)下列关于通过发酵工程生产谷氨酸的叙述，错误的是()A．发酵时需不断通入无菌空气，否则会积累乳酸B．发酵时常采用的培养基为液体天然培养基C．从自然界分离的野生型菌株可直接用于生产D．当菌体生长进入稳定期时，补充营养物可提高谷氨酸产量【解析】本题考查发酵工程的相关知识。从自然界中获得的菌种需要经过筛选和适当的处理才能应用于发酵工程，C错误。在稳定期，补充营养物质排除有害代谢产物可实现连续培养，从而提高产量，D正确。【答案】C(1)整个操作过程必须保证无菌。因此，培养基配制好要进行高压蒸气灭菌，接种时接种环要用火焰烧灼法灭菌，接种过程要在酒精灯旁进行。只有这样才能保证培养出来的是某一种细菌。(2)接种时，要先把接种环在培养基上沾一下，再去挑取菌种。这是为了使刚灼烧过的接种环降温，否则会烧死菌种。(3)接种前、接种后，都要用酒精灯将试管灼烧一下，目的是把试管口可能污染的杂菌烧死。(4)培养基配制把握好三个原则：①各种营养物质的种类及比例；②调整好pH；③培养条件——温度、O2；④按用途确定好特别添加的物质。有一种能生产食品香料添加剂的细菌，其生长速率、代谢产物的产量与培养液中的温度、pH、溶氧等关系如下图所...
