生物技术制药第七章发酵工程技术

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 发酵工程技术,第一节 概 述,一、发酵工程,的概念,发酵工程又成为微生物工程，是利用微生物制造,工业原料与工业产品并提供服务的技术,微生物发酵工程是一个十分复杂的自催化工程，是生物技术的基础工程，用于,:,如基因工程、细胞工程、酶工程都与发酵工程相关,二、发酵工程的发展历程,第一阶段,20C,以前时期，利用,传统的微生物发酵技术（酿造技术）,生产酒、醋、酱、奶酪等食品,1675,年，荷兰人列文虎克发明了显微镜，并首次观察到了微生物体，为人类对微生物的深入研究提供了可能,19C,中叶，法国葡萄酒的酿造工艺出现问题，巴斯德经研究发现时由于传统,“,酿造,”,技术环境中的杂菌（乳酸杆菌）干扰了酿酒的正常生化反应过程；指出对酿造原料进行灭菌，可解决问题,第二阶段,1900,1940,年，准,“,纯菌培养,”,阶段，规模增大，产品主要有酵母、甘油、乳酸、柠檬酸、,丁醇、丙酮,（第一次世界大战弹药制造原料）等,第三阶段,第二次世界大战爆发至,1953,年，本阶段是发酵工业的大发展时期，青霉素实现工业化生产推动了发酵工业的发展；特点是：纯菌培养、大规模、产品多为抗生素、氨基酸、核酸、甾体等次级代谢产物,第四阶段,1953,年至今，基因工程等高新技术应用阶段；如,DNA,双螺旋结构模型的提出、质粒载体的发现及成功应用、分子杂交、克隆技术等,三、发酵工程的研究内容,菌种的培养和选育、菌的代替与调节、培养基的灭菌、通气搅拌、溶氧、发酵条件的优化、发酵过程各参数与动力学、发酵反应器的设计和自动控制、产品的分离纯化与精制等,决定发酵工业生产水平的三要素：,生产菌种、发酵工艺和发酵设备,第二节 优良菌种的选育,发酵工程产品开发的关键是筛选新的有用物质的产生菌,从自然界分离得到的野生菌种均不符合工业生产要求，必须通过人工选育；优良菌种的选育，可为发酵工业提供高产菌株和各种类型的突变菌株,菌种选育方法,经验育种法：自然选育、诱变育种、杂交育种等,定向育种法：控制杂交育种、原生质体融合、基因工程等,1.,自然选育,概念：,即不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程称为,特点,：可纯化菌种、防止菌种衰退、稳定生产水平、提高产物产量；但效率低、进展慢（若能将此法于诱变育种交替使用，则效果较好）,2.,诱变育种,即用人工方法诱发突变；突变发生部位一般是在遗传物质,DNA,上，并可稳定遗传,（,1,）诱变机制,微小损伤突变,包括点突变（转换和颠换）和密码组移位,染色体畸变,包括移位（非同源连接）、倒位（同一染色体某一部位染色体以颠倒的顺序出现在原来的位置）、缺失和重复（增加了原本存在的基因（如,控制目的物产量的基因,）出现的频率）,染色体组突变,指由有丝分裂或减数分裂异常导致染色体数目或组数的变化；如由单被体突变成二倍体或多倍体等,（,2,）诱变剂及作用方式,物理诱变剂：如,200-300nm,紫外线,化学诱变剂：,P,265,3.,原生质体融合,是将两个亲株分别通过去除细胞壁，使菌体细胞在,高渗,环境中释放出由原生质体包被着的球状体，在高渗条件下混合两个亲株的原生质体，由,PEG,作促融剂,使它们相互凝集发生细胞融合，接着两细胞基因组由接触到交换，从而实现,遗传物质重组,，在再生细胞中就有可能挑选出较理想的重组子,原生质体融合的一半程序,溶壁 促融 培养 挑选融合重组子,溶壁：细菌用溶菌酶；酵母用蜗牛酶；霉菌用纤维素酶和蜗牛酶,第三节 发酵的基本过程,菌种 种子制备 发酵 发酵液预处理 提取精制,发酵的基本过程,一、菌种,1.,要求,产量高、生长快、性能稳定、容易培养,2.,储存,为防止菌种衰退，菌种必须以休眠状态保存于砂土管或 冷冻干燥管中，并置于,0-4,冰箱（库）中,种子制备在在摇瓶或小罐内进行，种子要经过两次扩大培养才能进入发酵罐,二、种子的制备,三、发酵,注意：,通气（一般,0.3-1m3/m3,）、搅拌（一般搅拌消耗功率,1-2KW/m,3,）、温度（,26-37,）、罐压（一般,0.3-0.5kg/cm,3,）；发酵时间因不同品种而异，大多数微生物的发酵周期为,2-8d,四、产物提取,提取过程：发酵液预处理 提取 精制,第四节 发酵方式,第六节 发酵产物的提取,吸附法、沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法,