发酵工程资料

11、染菌率：总染菌率指一年发酵染菌的批（次）数与总投料批（次）数之比的百分率。染菌批次数应包括染菌后培养基经重新灭菌，又再次染菌的批次数在内。这是习惯的计算方法，也是我国的统一计算方法。2、微生物生长曲线：在适宜的培养基中接入少量微生物，以后每隔一定时间取样测定细胞数目，以细胞群体量的对数对培养时间作图绘制出变化曲线。3、临界溶氧浓度及其变化曲线：CCr:临界溶氧浓度,指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。CL：溶解氧浓度CCr：临界溶解氧浓度只有使溶氧浓度高于其临界值，才能维持菌体的最大比摄氧率，得到最大的菌体合成量。如果溶氧浓度低于临界值：则菌体代谢受到干扰。4、自然选育：在发酵过程中，不经过人工处理，利用菌种的自发突变，直接进行筛选，选育出优良菌种的过程。5、诱变育种：通过诱变剂处理菌种的突变几率，扩大变异幅度，从中选出具有优良特性的变异菌株。（速度快、收效大、方法简单。6、辅料分批培养：根据菌体生长和初始培养基的特点，在分批培养的某些阶段适当补加培养基，使菌体或其代谢产物的生产时间延长。7、抗生素及其营养缺陷型突变株抗生素是生物在其生命活动过程中产生的、在低微浓度下能选择性地抑制或影响他种生物功能的相对分子量低的化学物质。营养缺陷型：某一野生型菌株因发生基因突变而丧失一种或几种生长因子、碱基或氨基酸的能力，因而无法再在培养基上正常生长繁殖的变异类型。8、前体及其作用10、前体指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。作用：前提必须通过产生菌的生物合成过程，才能参加到分子结构中。在一定条件下，前提可以起到控制菌体代谢产物的合成方向和增加产量的作用。9、次级发酵中的分叉中间体:在微生物代谢过程中，一些中间代谢产物a-氨基已二酸一样，既可以被微生物用来合成初级代谢产物，也可以用来合成次级代谢产物，这样的中间体被称为分叉中间体。210、种子扩大培养的步骤及操作（一）.实验室种子的制备1.孢子的制备（孢子进罐法）：产孢能力强的、孢子发芽和生长繁殖快的菌种，可将孢子直接作为种子罐的种子。(1)细菌孢子：培养基:碳源限量、氮源丰富培养温度：37。C培养时间：细菌菌体（1~2d）、产芽孢细菌（5~10d）(2)霉菌孢子：培养基:天然农产品培养温度：25~28。C培养时间：4~14d(3)放线菌孢子：培养基:琼脂斜面、含适合产孢子的营养成分培养温度：28。C培养时间：5~14d2.液体种子的制备（种子进罐法）：产孢能力不强或孢子发芽慢的菌种(1)好氧培养：试管三角瓶摇床种子罐(2)厌氧培养：试管三角瓶卡式罐种子罐（二）生产车间种子的制备1种子制备的工艺流程：孢子或摇瓶种子接入种子罐后，在罐中繁殖成为大量菌丝的过程。保藏菌种试管斜面活化茄瓶斜面摇瓶种子罐一级、二级种子（固体培养基）种子培养发酵培养2.种子罐的作用使孢子发芽生长繁殖成菌丝体，接入发酵罐后能迅速生长，达到一定的菌体量，以利于产物的合成。3.种子罐级数的确定（1）菌种的生长特征、孢子发芽及菌体繁殖速度（2）发酵罐的容积11、生理酸性物质，碱性物质，及代表物？无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中就留下了酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸胺，若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质，如硝酸钠。正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用。所以选择合适的无机氮源有两层意义：满足菌体生长。稳定和调节发酵过程中的pH12、连续灭菌：(连消法)培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续的加热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内的工艺过程。13、间歇灭菌：分批灭菌（实消）：将配制好的培养基输入发酵罐内，直接用蒸汽加热，达到灭菌要求的温度和压力后维持一定时间，再冷却的工艺过程。14、菌种衰退：一般菌种经过多次传代或长期保藏后，由于自然突变或异核体和多倍体的分离，使有些细胞的遗传性状发生改变，造成菌种不纯，甚至会导致生产能力下降。原因：A.菌种遗传特性的改变：3异核现象：某些菌丝在生长时会和邻近的菌丝细胞间发生融合，形成异核体，使一条菌丝里含有几个遗传性状不同的细胞核。由于异核体所产生的单核或多核的孢子具有不同的遗传性状和生长繁殖速度，伴随着菌种的传代培养，使菌种的遗传特性发生改变。自发突变：由于DNA在复制过程中出现偶然的差错，以及环境中某些物质和微生物自身的代谢产物对微生物有微弱的诱变作用，菌种发生低频率的自发突变，导致菌种遗传特性改变。回复突变：由于突变所产生的变种或杂交重组所形成的遗传特性不稳定，经过第二次突变又完全地或部分地恢复为原来的基因型和表现型，导致一个群体中形成具有不同基因型的个体。菌种传代的次数过多和菌种保藏条件不佳都会导致菌种衰退性变异。B.菌种生理状态的改变：菌种培养基的性质差异影响菌落类型的比例，进而影响发酵产量。培养基的营养通过影响菌种的生理状态而影响发酵产量。菌种培养基中含有诱导剂或阻遏物，使菌体的某些产量与发酵产量有关的基因处于活化或阻遏状态。15、微生物致死时间：在致死温度下，杀死全部微生物所用的时间。16、生长因子：从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。17、产物促进剂：产物促进剂是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。18、各种抗生素的产生菌419、微生物发酵类型:一按投料方式分类分批发酵、补料分批发酵、连续发酵二按与氧的关系分类需氧发酵、厌氧发酵三按发酵动力学参数的关系分类生长偶联型、部分生长偶联型、非生长偶联型分批发酵：一次性投入料液，发酵过程中不补料，一直到放罐。（只完成一个生长周期）补料分批发酵（流加培养）：在发酵过程中一次或多次补入含有一种或多种营养成分的新鲜料，以达到延长发酵周期，提高产量的目的。连续发酵：一边连续不断地输入新鲜无菌料液，同时一边连续不断地放出发酵液。20、初级次级产物发生了哪些变化？初级代谢产物发酵的代谢变化次级代谢产物发酵的代谢变化次级代谢发酵的菌体生长(生长期)和产物合成期(生产期)是分开的。发酵过程可分为：菌体生长、产物合成、菌体自溶三个阶段。1菌体生长阶段(1)营养成分的变化碳源、氮源和磷酸盐等营养物质不断被消耗，浓度明显减少，而新菌体不断合成，菌浓明显增加(2)摄氧率的变化随菌浓增加，摄氧率不断增加，溶氧浓度下降，菌浓至临界，溶氧至最低。(3)pH先下降后下升：利用葡萄糖产生酸，而后再被利用。先上升后下降：利用氨基酸的碳骨架，剩下氨，而后氨又被利用。限制性因素的出现，使菌体由生长向生产转化。2产物合成阶段产物产量不断增多，直至达到最大值，生产速率也达最大，直至产物合成能力衰退。该阶段要严格控制发酵条件，对产物的合成最为关键。例如营养浓度。3菌体自溶阶段5菌体衰老、开始自溶，氨氮含量升高，pH上升，产物合成能力衰退，生产速率下降。此时结束发酵21、菌种保存方法及特点一.保藏方法及各自优缺点：（1）斜面低温保藏法：碳源比例应少，营养成分缺乏比较好，菌种特性短时期内保持不变（2）液体石蜡封存法：适用于不能与石蜡为碳源的菌种（3）固体曲保藏法：适用于产孢子的真菌（4）沙土管保藏法：将沙、土充分洗净（5）冷冻干燥法：保护剂注意加热后不分解或变质，冷冻干燥时，速度要快，防止破坏细菌结构（6）滤纸保藏法（7）液氮超低温保藏法：可永久性的保持微生物的菌种二.菌种保藏的注意事项1.菌种应保藏其休眠体，如孢子或芽孢。2.菌种保藏所用的基质：斜面低温保藏：碳源比例应少，营养成分缺乏比较好沙土保藏：将沙、土充分洗净冷冻保藏的保护剂注意加热后不分解或变质3.冷冻干燥时，速度要快，防止破坏细菌结构速效碳源：能被为微生物快速利用的碳源（葡萄糖、蔗糖）。迟效氮源：有机氮源中所含的氮存在于蛋白质中，必须在微生物分泌的蛋白酶的作用下，水解成氨基酸和多肽以后，才能被菌体直接利用。迟效碳源：被微生物利用速度相对缓慢的碳源（乳糖、淀粉）。22、怎么进行无菌检查显微镜检查法平板划线培养检查法肉汤培养检查法25、空气除菌可进行哪些操作？1、辐射杀菌2、药物喷洒灭菌3、加热灭菌：工业上常利用空气压缩时所产生的热量进行灭菌。空气压缩后温度能达到200度以上，保持一定时间后，便可实行干热杀菌4、静电除菌：利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘灭菌目的。静电除尘器可除去空气中的水雾、油雾、尘埃，同时也除去微生物。对于一些直径小的微粒，所带电荷小，不能被吸附而沉降。5、介质过滤除菌：介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，而达到除菌的目的。从可靠性，经济适用与便于控制等方面考虑，目前仍以介质过滤法较好，也是大多数发酵厂广泛采用的方法。26、发酵控制（补料、泡沫、、）氮源的控制:发酵培养基一般选用含有快速和慢速利用的混合氮源。在发酵过程中补加氮源来控制其浓度：61.补加某些具有调节生长代谢作用的有机氮源，如酵母粉、玉米浆、尿素等。2.补加氨水或硫酸铵等无机氮源当pH偏低又需补氮时，可通入氨气；当pH偏高又需补氮时，可加入生理酸性物质如硫酸铵等。泡沫的控制:（一）调整培养基成分，减少泡沫的产生1、减少易起泡成分的用量。2、更换原材料的品种、产地或加工方法。3、将易起泡的培养基成分通过补料的方式逐渐加入。4、在发酵培养基中加入一定量的消沫剂抑制泡沫的产生。（二）消除生成的泡沫1、机械消泡（物理消泡）利用机械强烈振动或压力变化而使泡沫破裂。节省原料，减少染菌机会，但消泡效果不理想。2、消泡剂消泡消泡剂都是表面活性剂，具有较低的表面张力，可降低泡沫液膜的表观粘度，消除泡沫。碳源的控制:在工业上，发酵培养基常采用含迅速和缓慢利用的混合碳源，来控制菌体的生长和产物的合成。采用经验性方法和动力学方法来控制适当量的碳源浓度，对工业发酵很重要。经验性方法：根据不同代谢类型来确定发酵过程补糖时间、补糖量、补糖方式。动力学方法：根据动力学参数来控制。磷酸盐的控制:在基础培养基中采用适当的磷酸盐浓度抗生素发酵中常采用亚适量的磷酸盐浓度亚适量：对菌体生长不是最适量但又不影响菌体生长的量。磷酸盐的最适浓度必须结合当地的具体条件和使用的原材料进行实验确定初级代谢产物发酵对磷酸盐的要求不如次级代谢产物发酵严格营养基质的控制:发酵过程中，必须根据产生菌的特性和各个产品生物合成的要求，对基质的品种及用量进行深入细致的研究，方可取得良好的效果。如何确定发酵pH值:将发酵培养基调节成不同的出发pH值，进行发酵，在发酵过程中，定时测定和调节pH值，以分别维持出发pH值，或者利用缓冲液来配制培养基来维持。定时观察菌体的生长情况，以菌体生长达到最高值的pH值为菌体生长的合适pH值。用同样的方法，可测得产物合成的合适pH值。同一产品的合适pH值，与所用的菌种、培养基组成和培养条件有关。在确定合适发酵pH值时，不定期要考虑培养温度的影响。pH的控制:1、调节好基础料的pH。基础料中若含有玉米浆，pH呈酸性，必须调节pH。若要控制灭菌后pH在6.0，灭菌前pH往往要调到6.5~6.82、在基础料中加入维持pH的物质，如CaCO3，或具有缓冲能力的试剂，如磷酸缓冲液等3、通过补料调节pH在发酵过程中根据糖氮消耗需要进行补料。在补料与调pH没有矛盾时采用补料调pH如(1)调节补糖速率，调节空气流量来调节pH(2)当NH2-N低，pH低时补氨水；当NH2-N低，pH高时补7(NH4)2SO44、当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH2、补料的内容补充微生物能源和碳源的需要。碳源是微生物长菌体时需要量最大的物质，在发酵前期消耗很快，到了产物合成阶段菌体要维持活性必须补充碳源，以便延长产物合成期。补充菌体所需要的氮源。补氮是发酵控制的另一个重要项目，主要作用是调节pH和补充产生菌所需的氮源，从而控制代谢活动。生产上补氮有两种：补充有机氮源(酵母粉、玉米浆、尿素)补充无机氮源通氨、补硫酸铵补充有