【科普】关于发酵工程的基本理论和注意事项(上)

创建时间:2024-11-07

#前言
发酵和发酵工程
 
发酵(fermentation)

利用微生物的生命活动来制备微生物菌体活2其他代谢产物(包含次级代谢产物)的过程。

发酵工程(fermentation engineering)

利用微生物的特定性状或某种特定功能,通过现代工程技术手段,在生物反应器中产生的有用物质的一种技术或直接把微生物本身应用于工业生产过程的一种技术。

(法国微生物学家

巴斯德)

“一切发酵过程都是微生物作用的结果”是巴斯德提出的著名的发酵理论。

 

巴斯德认为,酿酒是发酵,是微生物在起作用:酒变质也是发酵,是另一类无所谓在作祟:随着科学技术的发展,可以用加热处理等方法来杀死有害的微生物,防止酒发生变质。也可以把发酵的微生物分离出来,通过人工培养,根据不同的要求去诱发各种类型的发酵,获得所需的发酵产品。巴斯德还发明了现代的食品工业常使用的灭菌法--巴斯德灭菌法,将饮料(包括牛奶)在远低于沸点的温度下加热,以避免破坏产品品质并延长储存期的灭菌方法。

PART.01
 
 
发酵工程的重要性及应用
 
发酵工程是微生物技术产业化的基础和关键技术,是生物技术四大支柱的核心,无论传统发酵产品,如抗生素、氨基酸等,还是现代基因工程产品,如疫苗、人体蛋白质等,都需要发酵技术进行生产。
PART.02
 
 
发酵工程的基本环节
 
发酵工程的基本环节主要包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面内容。

PART.03
 
 
选育菌种
 
性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来,也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。
发酵工程是利用微生物为人类生产有用的产品,因此要想通过发酵工程获得在种类、产量和质量等方面符合人们要求的产品,最重要的是要有优良的菌种。
如果生产的是微生物直接合成的产物,如青霉素、谷氨酸等,则可以从自然界中先分离筛选出相应的菌种,再用物理或化学的方法使菌种产生突变,从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。
如果生产的是一般微生物不能合成的产品,则可用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传代谢特性进行定向改造,以构建工程细胞或工程菌,从而达到生产相应产品的目的。例如:可将人工合成的人的胰岛素基因与大肠杆菌的质粒结合,形成重组DNA,再把重组DNA导入大肠杆菌细胞内形成工程菌。通过筛选则可培养出能生产人的胰岛素的菌种。
 

选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素?

  • 繁殖快、代谢旺盛、代谢产物多
  • 对营养物质的要求低,低成本培养
  • 发酵条件容易控制
  • 菌种不易变异、退化等
PART.04

 

 
 
扩大培养
工业发酵罐的体积一般为几十到几百立方米,接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米。所以,在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养。
PART.05
 
 
配置培养基
 

在菌种确定之后,要选择原料制备培养基。在生产实践中,因为不同菌种所需要的营养物质和pH不同,另外,同一菌种在不同的阶段(主要分生长阶段和代谢产物积累阶段)所需要的营养物质和pH不同,故培养基的配方要经过反复试验才能确定。

 

在配制培养基时应该注意哪些事情呢?

根据不同的菌种,应选择不同的材料配制培养基。配制的培养基应满足微生物在碳源、氮源、生长因子、水、无机盐等方面的营养要求,并为微生物提供适宜的pH。  

「未完待续」

 

文章来源于丨网络

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