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“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫笑，

”古来征战几人回。

——微生物学的奠基人 伟大的巴斯德

1857年巴斯德证明发酵是由于微生物的作用

我国的传统发酵产品酱油、醋、腐乳等享誉世界

复习

• 什么叫发酵？

• 发酵的种类

什么叫发酵工程？

谷氨酸发酵的生产实例

谷氨酸钠是味精的主要成分

谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径

在工厂里是怎样应用谷氨酸棒状杆菌来生产谷氨酸的？

1、菌种的选育

• 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。 怎样才能得到优

良的菌种呢？•如果生产的是微生物直接合成的产物

可以从自然界中先分离出相应的菌种，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

可用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，以构建工程细胞或工程菌，从而达到生产相应产品的目的

培养基的配制原则

（ 1）目的要明确。

（ 2）培养基的营养要协调

（ 3） pH要适宜。

2、培养基的配制

成分 酸碱度

豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸二氢钾、氧化钾、硫酸镁、生物素

PH为 7— 8

谷氨酸发酵的培养基

（液体、天然）

2、培养基的配制

密闭式发酵罐

发酵罐

3 、灭菌

竞争关系例如：如果在谷氨酸发酵过程中混入放线菌，则放线菌分泌的抗生素就会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡。如果在青霉素生产过程中污染了杂菌，这些杂菌则会分泌青霉素酶，将合成的青霉素分解掉。

3、灭菌

用高温、高压的方式，杀死所有杂菌的胞体、芽孢和孢子。

怎样才算灭菌彻底呢？

将培养液投放到发酵罐中， 98kPa的蒸汽进行灭菌

4、扩大培养和接种

扩大培养和连续培养有何区别？

5、发酵过程（中心阶段）

下图表示发酵罐中各种因素对谷氨酸棒状杆菌发酵产生谷氨酸的影响，其中不正确的是

5、发酵过程（中心阶段）

控制因素

作用机理 控制方法

温 度

①影响酶的活性②影响生物合成途径

③影响培养基的理化性质以及菌种对营养物质的分解吸收④影响微生物生长

通过控制产热与散热的平

衡来控制培养基的温度

控制因素 作用机理 控制方法 pH ①影响酶的活性

②影响细胞膜的带电情况，导致细胞膜通透性改变从而影响对营养物质的吸收和产物的排出③影响培养基营养物质的分解

加入缓冲溶液，补加氨水、尿素、 CaCO3、 NH4HCO3等来控制 pH

控制因素 作用机理 控制方法 溶

解 氧

①促进需氧型微生物的呼吸②抑制厌氧型微生物代谢

通过无菌空气的通气量和搅拌速度来控制

控制因素

作用机理 控制方法

泡 沫

①占据发酵罐的空间②影响通气、搅拌③导致代谢异常

安装消泡沫挡板或用消泡沫剂

营养浓度

直接影响菌体的生长、影响代谢产物的积累、影响代谢途径

根据具体情况及时控制

6、分离提纯

• 温度 30-37◦C， pH7-8，经过 28-32h，培——养液中就会产生大量的谷氨酸 50-

100g/L–提取出谷氨酸–用适量的 Na2CO3溶液中和–过滤–浓缩–离心→味精

6 、分离、提纯

• 菌体本身，如酵母菌和细菌等–采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来

• 代谢产物–采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行提取。

发酵工程的应用

（一）在医药工业上的应用1.生产出了种类繁多的药品2.发酵工程对医药工业的一个重大贡献

–应用发酵工程大量生产的基因工程药品，有人生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆

—抗体、白细胞介素 2、抗血友病因子等。

发酵工程的应用

（二）在食品工业上的应用• 主要包括以下三方面。

–第一，生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等，使产品的产量和质量得到明显的提高。

–第二，生产各种食品的添加剂。–第三，帮助解决粮食问题。