發(fā)酵工藝學第三版吐血整理重點

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章發(fā)酵fermentation：微生物在無氧條件下，分解各種有機物質(zhì)產(chǎn)生能量的一種方式。發(fā)酵工程：是將微生物學、生物化學和化學工程的基本原理有機的結(jié)合起來，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術(shù)。（主要利用的是細菌、放線菌、酵母菌、霉菌）發(fā)酵生產(chǎn)藥物的類型：抗生素、酶抑制劑、免疫抑制劑、維生素、氨基酸第二章微生物藥物的合成：在微生物體內(nèi)酶催化下將小分子物質(zhì)逐步合成分子量較大產(chǎn)物的生化反應過程。（呈現(xiàn)多代謝作用或代謝柵欄特征）微生物體內(nèi)存在著嚴密、精確、靈敏的代謝調(diào)節(jié)體系。微生物的代謝調(diào)節(jié)機制復雜，具有多系統(tǒng)、多

2、層次的特點。代謝調(diào)節(jié)的3個部位：細胞（及細胞器）膜、酶本身、酶與底物的相對位置及間隔狀況。代謝調(diào)節(jié)的3種形式：細胞透性的調(diào)節(jié)、代謝途徑的區(qū)域化和流向、代謝速度的調(diào)節(jié)。酶活性調(diào)節(jié)通過改變代謝途徑中一個或者幾個關(guān)鍵酶的活性來調(diào)節(jié)代謝速度調(diào)節(jié)方式。特點是迅速 及時 有效 經(jīng)濟12種酶活性調(diào)節(jié)方式前饋作用、終產(chǎn)物抑制、補償性激活、協(xié)同（多價）反饋抑制、累積反饋抑制、增效（合作）反饋抑制、順序反饋抑制、同工酶調(diào)節(jié)、聯(lián)合激活或抑制調(diào)節(jié)（終產(chǎn)物抑制的補償性逆轉(zhuǎn)）、平衡合成、代謝互鎖、假反饋抑制。次級代謝產(chǎn)物的特點1、 特定菌種產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物2、 菌種特定生長階段的產(chǎn)物3、 是多組分的混合物4、 以初級代謝產(chǎn)

3、物為前體或起始物進行合成5、 次級代謝產(chǎn)物的生物合成受初級代謝的調(diào)控6、 次級代謝酶在細胞上具有特定的位置和結(jié)構(gòu)7、 次級代謝產(chǎn)物的合成過程受基因控制8、 次級代謝產(chǎn)物的合成對環(huán)境因素特別敏感9、 次級代謝產(chǎn)物的合成與菌體的形態(tài)有一定關(guān)聯(lián)。10、 次級代謝產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)多樣特殊。分叉中間體：在微生物的代謝過程中，有一些中間代謝物，既可以被微生物利用來合成初級代謝產(chǎn)物，也可以被用來合成次級代謝產(chǎn)物。多組分的原因1、 次級代謝產(chǎn)物的合成酶對底物的特異性不強2、 對底物作用不完全3、 同一底物可以被多種酶催化次級代謝過程前體：直接被菌體用來合成代謝產(chǎn)物，而自身分子結(jié)構(gòu)沒有明顯改變的物質(zhì)磷酸鹽調(diào)節(jié)1、 磷

4、酸鹽促進初級代謝，抑制次級代謝2、 磷酸鹽抑制次級代謝產(chǎn)物前體的合成3、 磷酸鹽抑制磷酸酯酶的活性4、 ATP調(diào)節(jié)作用5、 磷酸鹽對次級代謝產(chǎn)物合成酶的調(diào)節(jié)6、 磷酸鹽調(diào)節(jié)的分子機制是作用在轉(zhuǎn)錄水平上的菌種選育的目的1、 改良菌種特性2、 提高發(fā)酵產(chǎn)量3、 產(chǎn)生新的發(fā)酵產(chǎn)物4、 去除多余組分自然選育：是一種純種選育的方法，它利用微生物在一定條件下自發(fā)突變的原理，通過分離篩選排除衰退型菌株，從中選擇維持原有生產(chǎn)水平的菌株。誘變育種：通過誘變劑的處理，就可以大大提高菌種的突變頻率，擴大變異幅度，從中選出具有優(yōu)良特性的變異菌株。速度快收效大方法簡便理性化篩選：利用遺傳學、生物化學的原理，根據(jù)產(chǎn)物已知

5、的或可能的生物合成途徑、代謝調(diào)節(jié)機制、產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)來進行設(shè)計和采用一些篩選方法，來打破微生物原有的代謝調(diào)節(jié)途徑，獲得能大量形成產(chǎn)物的高產(chǎn)突變株。次級代謝產(chǎn)物的高產(chǎn)菌株的篩選方法1、 利用營養(yǎng)缺陷型篩選2、 篩選負變株或零變株的回復突變株3、 篩選去磷酸鹽調(diào)節(jié)突變株4、 篩選去碳源分解代謝調(diào)節(jié)突變株5、 篩選氨基酸結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株6、 篩選二價金屬離子抗性突變株7、 篩選前體或者前體類似物抗性突變株8、 篩選自身所產(chǎn)抗生素的抗性突變株利用基因重組技術(shù)改良抗生素的生產(chǎn)菌1、 提高限速酶的活力，解除抗生素生物合成中限速步驟，改變細胞內(nèi)代謝流的方向，提高抗生素產(chǎn)量2、 引入抗性基因和調(diào)節(jié)基因，增加

6、抗性基因的拷貝數(shù)，提高產(chǎn)生菌的自身耐受性3、 引入氧結(jié)合蛋白來提高抗生素產(chǎn)量4、 增強正調(diào)控作用或解除負調(diào)控基因的阻遏作用，提高抗生素的產(chǎn)量5、 通過敲除或破壞次要組分的生物合成基因來消除或減少次要組分培養(yǎng)基medium：按照一定比例人工配制的供微生物生長繁殖和生物合成各種代謝產(chǎn)物所需要的各種物質(zhì)的混合物。培養(yǎng)基的成分：碳源、氮源、無機鹽、微量元素、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)、消沫劑碳源：用于構(gòu)成微生物細胞和代謝產(chǎn)物中碳素來源的營養(yǎng)物質(zhì)碳素類型：糖（單糖、雙糖、淀粉質(zhì)類、糖蜜）油脂（動植物油）有機酸、醇 碳氫化合物內(nèi)源性前體：菌體自身能合成的物質(zhì)外源性前體：菌體不能自身合成或者合成量很少，必須在發(fā)酵過程中加

7、入的物質(zhì)。滅菌：利用化學或物理的方法殺滅或者除去所有活的微生物和孢子的過程消毒：利用化學或物理的方法殺滅或除去病原微生物的方法，一般只能殺死營養(yǎng)細胞而不能殺死細菌芽孢。除菌：利用過濾的方法除去空氣或液體中所有微生物和孢子。高溫干熱滅菌：在干燥高溫的條件下，細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)和核酸等物質(zhì)變性，使微生物的致死率迅速增高而達到滅菌的目的。只要足夠高的溫度和足夠長的時間，干熱滅菌能殺死所有微生物，主要用于需要保持干燥而且能耐高溫的器械。影響培養(yǎng)基滅菌的其他因素：1、 培養(yǎng)基的成分2、 培養(yǎng)基的ph值3、 培養(yǎng)基的物理狀態(tài)4、 泡沫5、 培養(yǎng)基中的微生物數(shù)量培養(yǎng)基的滅菌方法1. 分批滅菌：將配置好的培養(yǎng)基輸

8、入發(fā)酵罐內(nèi)，用間接蒸汽預熱，然后直接通入飽和蒸汽加熱，使培養(yǎng)基和設(shè)備一起滅菌，達到要求的溫度和壓力后維持一段時間，然后在冷卻到發(fā)酵要求的溫度。優(yōu)點：不需要專門的滅菌設(shè)備，投資少，操作簡便，滅菌效果可靠，對蒸汽要求低。缺點：滅菌過程中蒸汽用量變化大，鍋爐負荷波動大，加熱和冷卻時間長，營養(yǎng)成分有一定損失，罐利用率低，不能采用高溫快速滅菌工藝。對于染菌罐必須先空罐滅菌。2連續(xù)滅菌：培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外經(jīng)過一套滅菌設(shè)備連續(xù)加熱滅菌，然后冷卻送入已經(jīng)滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)。優(yōu)點：可采用高溫快速滅菌，營養(yǎng)物質(zhì)破壞少。發(fā)酵罐非生產(chǎn)占用時間短，罐利用率低。熱能利用合理，適合自動化控制。蒸汽用量平穩(wěn)但是蒸汽壓力要求高。缺點

9、：不適用粘度大或者固形物含量高的培養(yǎng)基。需要一套連續(xù)滅菌設(shè)備，投資大。增加了操作環(huán)節(jié)，增大了染菌概率。菌體保藏：根據(jù)菌體生理生化特性，人工創(chuàng)造條件使菌體的代謝活動處于休眠狀態(tài)。菌種的保藏方法1、 斜面低溫保藏法：利用低溫降低菌種的新陳代謝，使菌種的特性在短時間內(nèi)保持不變。將新鮮斜面上長好的菌體或孢子，至于四度冰箱中保存。2、 液體石蠟封存保藏法：在斜面菌種上加入滅菌后的液體石蠟，用量高出斜面1cm，使菌種與空氣隔絕，試管直立，置于4攝氏度冰箱保存。3、 固體曲保藏法4、 沙土管保藏法5、 冷凍干燥法6、 液氮超低溫保藏法菌種衰退：生產(chǎn)上使用的菌種，在使用和保藏過程中，經(jīng)常會逐漸向不利于生產(chǎn)的方

10、向變化。菌種復壯1、 純種分離2、 淘汰衰退的個體3、 選擇合適的培養(yǎng)條件攝氧率：單位體積發(fā)酵液每小時消耗氧的量呼吸強度：單位重量的菌體（折干）每小時消耗氧的量呼吸臨界氧濃度：當溶氧濃度達到了菌體的需氧要求，那菌體的呼吸強度不再隨溶氧濃度的增加而變化，此時溶氧濃度成為呼吸臨界氧濃度。影響微生物需氧量的因素1. 微生物的種類和生長階段2. 培養(yǎng)基的組成3. 培養(yǎng)液中的溶氧濃度4. 培養(yǎng)條件5. CO2濃度發(fā)酵類型按照投料方式分類1、 分批發(fā)酵：一次性投入料液，發(fā)酵過程中除無菌空氣的通入和廢棄的排出外，與外界沒有物料交換，一直到發(fā)酵結(jié)束放罐。產(chǎn)量低，工藝操作簡單，發(fā)酵過程易于控制。2、 連續(xù)發(fā)酵：是在特定的發(fā)酵設(shè)備中進行的，一遍連續(xù)不斷地輸入新鮮無菌料液，一邊連續(xù)不斷的放出發(fā)酵液。操作條件恒定，生產(chǎn)相對穩(wěn)定，提高設(shè)備利用率減少發(fā)酵下游設(shè)備規(guī)模。操作周期長，容易造成染菌和菌種退化問題。3、 補料分批發(fā)酵：在培養(yǎng)過程中，間歇的或連續(xù)的向發(fā)酵罐中補加一種或者多種成分的新鮮料液的培養(yǎng)方式。發(fā)酵生產(chǎn)上控制ph值的方法1、 調(diào)整發(fā)酵培養(yǎng)基的組成2、 在培養(yǎng)基中加入ph值緩沖物質(zhì)3、 補料控制4、 改變發(fā)酵條件5、 直接補加酸堿引起溶氧異常的原因溶氧下降：1、 污染需