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1、微生物發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸,微生物概述 發(fā)酵工程 微生物發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸,微生物,微生物一切肉眼看不見或看不清的微小生物。它們個(gè)體微小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通常要用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡才能看清楚。包括細(xì)菌、病毒、霉菌、酵母菌等。（但有些微生物是肉眼可以看見的，像屬于真菌的蘑菇、靈芝等。）根據(jù)存在的不同環(huán)境分為原核微生物、空間微生物、真菌微生物、酵母微生物、海洋微生物等。,微生物,微生物,原核生物界,原生生物界,真菌界,病毒界,(細(xì)菌、放線菌、藍(lán)藻),(酵母菌霉菌大型真菌),(草履蟲變形蟲衣藻),(噬菌體、艾滋病毒),微生物種類及其代表,病毒,細(xì)菌,放線菌,發(fā)酵與發(fā)酵工程,發(fā)酵利用微生物，在適宜的條件下，將原料

2、經(jīng)過(guò)特定的代謝途徑轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過(guò)程。 發(fā)酵工程采用現(xiàn)代化工程技術(shù)手段，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(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的一種新技術(shù)。,發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展,原始發(fā)展階段 發(fā)酵技術(shù)原始，技術(shù)進(jìn)步緩慢，完全是經(jīng)驗(yàn)式的，并不知道其中的原理。 傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)階段 人們才開始了解發(fā)酵現(xiàn)象的本質(zhì) ，采用開放式的發(fā)酵方式，生產(chǎn)過(guò)程較為簡(jiǎn)單，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求不高，規(guī)模一般不大。 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)階段 生產(chǎn)技術(shù)要求高；生產(chǎn)規(guī)模大；技術(shù)發(fā)展速度快；菌種的生產(chǎn)能力大幅度提高，新產(chǎn)品、新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用達(dá)到前所未有的程度。 生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)階段 利用構(gòu)建的基因工程菌生產(chǎn)。,發(fā)酵工程,發(fā)酵工

3、程,發(fā)酵工程,為什么要利用微生物來(lái)發(fā)酵？,繁殖非常迅速 培養(yǎng)易于控制 本身也容易改造,氨基酸,氨基酸有氨基和羧基的一類有機(jī)化合物的通稱。是生物功能大分子蛋白質(zhì)的基本組成單位，是構(gòu)成動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)所需蛋白質(zhì)的基本物質(zhì)。氨基連在-碳上的為-氨基酸。組成蛋白質(zhì)的氨基酸均為-氨基酸。,氨基酸制備的發(fā)展,氨基酸的制造是從1820年水解蛋白質(zhì)開始。 1866年德國(guó)的立好生博士利用硫酸水解小麥面筋，分離出一種酸性氨基酸，依據(jù)原料的取材，便將此氨基酸命名為谷氨酸。 隨后，日本有一教授在探討海帶汁液的鮮味時(shí)，提取了谷氨酸，并在1908年開始制造商品味之素味精。1910年日本味之素公司用水解法生產(chǎn)谷氨酸，與食鹽配合出售

4、。但是這種方法生產(chǎn)谷氨酸耗糧太多，成本太高。 二次世界大戰(zhàn)后不久，美國(guó)有人提出用發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸的報(bào)告。 日本也相繼開始了研究，1956年日本協(xié)和發(fā)酵公司分離出一種新的細(xì)菌，它可以利用100克葡萄糖轉(zhuǎn)化為40克以上的谷氨酸。1957 年發(fā)酵法味精正式商業(yè)性生產(chǎn)，這標(biāo)志著氨基酸發(fā)酵工業(yè)的誕生。,氨基酸制備的發(fā)展,中國(guó)于1958年開始研究L-谷氨酸，隨后報(bào)道了酮戊二酸短桿菌2990-6的L-谷氨酸發(fā)酵及其代謝的研究結(jié)果。1965年把北京棒狀桿菌ASI299和鈍齒棒狀桿菌ASI542先后應(yīng)用于L-谷氨酸發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)，接著在選育其他氨基酸的優(yōu)良菌株方面也取得一定成果，逐漸形成了中國(guó)的氨基酸發(fā)酵工業(yè)。

5、目前近20種氨基酸均可用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)。但是，微生物的細(xì)胞具有代謝自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使氨基酸不能過(guò)量積累。如果要在培養(yǎng)基中大量積累氨基酸，就必須解除或突破微生物的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制。氨基酸發(fā)酵就是人為控制這種機(jī)制所取得的重大成果。,微生物發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸,下表列出部分氨基酸生產(chǎn)所用的菌株,發(fā)酵工程生產(chǎn)實(shí)例,谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑,谷氨酸發(fā)酵工藝流程,生產(chǎn)原料 淀粉質(zhì)原料：玉米、小麥、甘薯、大米等。其中甘薯和淀粉最為常用； 糖蜜原料：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜；因含豐富的生物素，不宜直接用來(lái)作為谷氨酸發(fā)酵的碳源。預(yù)處理方法：活性炭或樹脂吸附法和亞硝酸法吸附。 氮源料：尿素或氨水。,谷氨酸發(fā)酵工藝流程,谷氨

6、酸發(fā)酵工藝流程,發(fā)酵工藝流程包括了以下的基本步驟： 菌種的選育 培養(yǎng)基的配置 滅菌 擴(kuò)大培養(yǎng)和接種 發(fā)酵過(guò)程 分離提純,谷氨酸發(fā)酵工藝流程,菌種的選擇 只有選擇細(xì)胞膜通透較強(qiáng)，在細(xì)胞內(nèi)不積累谷氨酸的谷氨酸棒狀桿菌做菌種才有可能獲得大量的谷氨酸。 培養(yǎng)基的配置,谷氨酸發(fā)酵工藝流程,滅菌 滅菌的原因：在發(fā)酵過(guò)程中如混入其他微生物，將與菌種形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，對(duì)發(fā)酵過(guò)程造成不良影響。如：在谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中混入放線菌，則放線菌分泌的抗生素就會(huì)使大量的谷氨酸棒狀桿菌死亡。 擴(kuò)大培養(yǎng) 擴(kuò)大培養(yǎng)是將培養(yǎng)到對(duì)數(shù)期的菌體分開，分頭進(jìn)行培養(yǎng)，以促使菌體數(shù)量快速增加，能在短時(shí)間里得到大量的菌體。 接種 接種過(guò)程中要注意防止雜菌污染。,谷氨酸發(fā)酵工藝流程,發(fā)酵產(chǎn)物 發(fā)酵產(chǎn)物主要在菌體生長(zhǎng)的穩(wěn)定期產(chǎn)生。 發(fā)酵進(jìn)程 在發(fā)酵過(guò)程中隨時(shí)取樣檢測(cè)培養(yǎng)液中細(xì)菌數(shù)目、產(chǎn)物濃度以了解發(fā)酵進(jìn)程，及時(shí)添加必需的培養(yǎng)基成分來(lái)延長(zhǎng)菌體生長(zhǎng)穩(wěn)定期的時(shí)間，以得到更多的發(fā)酵產(chǎn)物。 發(fā)酵條件 發(fā)酵生產(chǎn)中溫度、pH、溶氧量等對(duì)發(fā)酵過(guò)程有重大影響。,谷氨酸發(fā)酵工藝流程,分離提純 發(fā)酵產(chǎn)物不同，分離提純的方法會(huì)有所不同，產(chǎn)物分離、提純的一般方法是： 代謝產(chǎn)物：蒸餾、萃取、離子交換等方法。 菌體本身：過(guò)濾、沉淀。,從自然界分離的菌種,Thank you!,