1、至今生物技术的发展史上经历了三个浪潮,分别是?
工业微生物技术,医药微生物技术,农业微生物技术
2、什么是工业生物技术? 工业生物技术是利用生化反应进行工业品的生产加工技术,是人类模拟生物体系实现自身发展需求的高级自然过程
3、什么是生物炼制?
生物炼制是利用农业废弃物、植物基淀粉和拇指纤维素材料为原料,生产各种化学品、燃料和生物基材料 4、工业生物技术重大产品系列包括哪些?
抗生素、用于农业和畜牧业的生物活性物质、氨基酸、核苷酸、维生素、多糖、新的多元醇新的有机酸、新的酶制剂。
第二讲发酵
1、发酵的定义?
原本指在厌氧条件下葡萄糖通过酵解途径生成乳酸或乙醇等的分解代谢过程。
广义上发酵是微生物把一些原料养分在合适的发酵条件下经特定的代谢转变成所需产物的过程。 2、有氧发酵与厌氧发酵的区别?介绍的产品中哪些是有氧发酵?哪些是厌氧发酵?
有氧发酵在有氧环境中进行有氧代谢生成丙酮酸,进入TCA循环,产生有氧代谢产品;厌氧发酵在无氧环境中进行无氧酵解,丙酮酸继续进行代谢生成无氧代谢产品。
有氧发酵产物:氨基酸、蛋白质、柠檬酸、核苷酸、抗生素。 无氧发酵产物:酒精、丙酮丁醇 3、发酵过程中菌体生长的阶段? 原答案:调整期 对数期 稳定期 衰亡期
新答案:接种后菌体开始生长,直达到菌体的临界浓度。同时,营养物质进行分解代谢,不断的消耗,浓度明显减少,溶氧浓度逐渐的降低到一定水平,其中某一参数可能成为菌体生长的限制因素,使菌体生长速度减慢,积累了相当量的某些代谢中间体,原有的酶活力下降,出现了与次级代谢相关的酶,其酶解除了控制等原因,导致菌体的生理状况发生改变,菌体就从生长阶段转入产物合成阶段。
4、分批发酵、补料分批发酵、连续发酵?
分批发酵是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后,接入少量的微生物菌种进行培养,使微生物生长繁殖,在特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。
补料分批发酵,即称半连续发酵,是指在分批发酵过程中间歇或连续地补加新鲜培养基或某些营养物质的方法。
连续发酵是指是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基,同时以相同速度流出培养液,从而使发酵罐内的液量维持恒定的发酵过程 5、工业发酵的一般流程是什么? 菌种的选育、菌种培养基的配
制、扩大培养和接种、发酵过程,下游处理即分离提纯等几个过程。
第三讲工业微生物
1、常用的发酵工业微生物有哪些?
细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、噬菌体、藻类 2、发酵工业对生产菌种的要求? ①能在廉价材料制成的培养基上生长,且生成的产物产量高、易于回收
②生长较快、发酵周期短 ③培养条件易于控制
④抗噬菌体及杂菌污染能力强 ⑤菌种不易变异退化,以保证发酵生产和产品质量的稳定 ⑥对放大设备的适应性强
⑦菌种本身不是病原菌,不产生任何有害的生物活性物质和毒素。 3、如何筛选出生产目标产品的菌株?菌株筛选的两个关键问题? 定方案——采样——增殖——分离——发酵性能测试 两个关键问题: (1)分离什么和从哪里分离出所需微生物 (2)如何筛选分离出所需微生物 4、什么是诱变育种?菌种诱变育种的方法?
按照生产的要求根据生物的遗传和变异的理论,用人工的方法造成菌株变异,在经过筛选,而达到菌株诱变选育的目的。
原种(出发菌种)——纯化——斜面培养——完全培养基同步培养——离心洗涤——玻璃珠震荡分散——过滤——单细胞或孢子悬浮液——右边处理(活菌计数)——平板分离——斜面培养(初筛、复筛)——保藏及扩大试验 5、什么是菌种保藏?方法有哪些?
根据菌种的胜利生化特点,人为的创造条件,使菌种的代谢活动处于不活泼状态 菌种保藏方法:斜面低温保藏法、液体石蜡保藏法、沙土管保藏法、冷冻干燥保藏法、液氮保藏法
第四讲培养基
1、什么是培养基?类型和用途? 培养基是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物的所需要的。按一定比例配制的多种营养物质的混合物,提供微生物所需能量,包括氮源、碳源、无机元素、生长因子及水、洋气等。 按营养物质分类:天然培养基、合成培养基和帮合成培养基 按物理性状划分:
固体培养基——适合于菌种和孢子的培养和保存也有用于子实体的真菌类的生产
液体培养基——80-90%是水,配有可溶性的灬不溶性的营养成分,是发酵工业大规模使用的培养基
半固体培养基——在液体培养基中加入0.5-0.8%的琼脂,用于鉴定细菌、观察细菌运动特性及噬菌体的效价滴度 按用途划分:
孢子培养基——是提供菌种繁殖孢子的一种蝉蛹固体培养基 种子培养基——是供孢子发芽、
生长、和大量繁殖菌丝体
发酵培养基——供菌体生长、繁殖和合成产物之用
2、工业微生物常用培养基? 牛肉膏蛋白胨培养基是一种最广泛和最普通的细菌基础培养基 高式1号培养基是用来分离和培养放线菌的培养基
查氏合成培养基是用来分离和培养霉菌的培养基
麦芽汁培养基是用来分离和培养酵母菌的培养基
LB培养基:胰蛋白胨10g/L,酵母提取物5g/L,氯化钠5g/L,PH4.7,适合菌种E.coli的生长 3、营养源的成份及作用,举例? 碳源:为微生物菌种的生长繁殖提供能源和合成菌体所必需的碳成分,分为糖类(葡萄糖、淀粉糊精)、油和脂肪(豆油猪油等)、有机酸(柠檬酸、乙酸等)、烃和醇类(正烷烃、乙醇等)
氮源:用于构成菌体细胞物质和含氮代谢物;分为有机氮源和无机氮源
无机盐及微量元素:对微生物的生长和产物合成有促进作用,有钾钙钠铁锰锌 水:良好的溶剂,溶剂营养物质,细胞的渗透、分泌、排泄等都是以水为媒介,并且水直接参与代谢作用中的许多反应,水的比热高,是热的良导体,调节细胞的温度
生长因子:微生物生长不可或缺的微有机物,如氨基酸 嘌呤、嘧啶等
前体:产物能够直接被微生物在
生物合成过程中结合到产物分子中的产量却因缴入前体而有较大的提高,如青霉素、苯乙酸、苯乙胺等
产物促进剂:指那些非细胞生长所必需的营养物质,又非前体,但加入后却能提高产量的添加剂,如淀粉、蛋白酶等。
抑制剂:在发酵过程中假如抑制剂会抑制某些代谢途径的进行,同时会使另外一些代谢途径活跃,从而获得人们所需的某种产物灬使代谢的某一代谢中间产物积累起来。例如微生物发酵生产甘油中,例如亚硫酸氢钠,他与代谢过程中的乙醛生成加成物。 4、发酵培养基选择的基本原则?a)必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分
b)有利于减少培养基原料的单耗,即提高单位营养物质所合成产物数量灬最大利用率
c)有利于提高培养物和产物的浓度,以提高单位容积发酵罐的生产能力
d)有利于提高产物的合成速度,缩短发酵周期
e)尽量减少副产物的生成,便于产物的分离纯化
f)原料价格低廉,质量稳定,取材容易
g)所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响,利于提高氧的利用率降低耗能。
h)有利于产品的分离纯化,尽可能减少产生“三废”的物质
第五讲灭菌
1、什么是灭菌?培养过程中那些
需要灭菌?灭菌的方法以及使用的范围?
所谓灭菌,是指用物理或化学方法杀灭或物料或设备中一切有生命物质的过程
培养基灭菌、气体除菌、设备及管道灭菌
化学灭菌:常用的化学药剂有甲醛、氯(次氯酸钠)、高锰酸钾、环氧乙烷、季铵盐、臭氧
射线灭菌:利用紫外线、高能电磁波或放射性物质产生的?射线进行灭菌。
紫外线:穿透力低,仅用于表面消毒和空气消毒。 微波灭菌 射线灭菌
干热灭菌:常用的干热条件为在160℃下保温1小时,不如湿热灭菌有效,一些要求保持干燥的实验器具和材料等可以用干热灭菌。
湿热灭菌:利用饱和水蒸汽进行灭菌。蒸汽有很强的穿透力,且在冷凝时放出大量冷凝热,易使蛋白质凝固而杀灭各种微生物。培养基、发酵设备与管理的灭菌以及实验器材的灭菌,普遍采用湿热灭菌。121℃,20-30min
过滤除菌:利用过滤方法截留微生物,达到除菌的目的。适用于澄清流体的除菌:空气、热敏性培养基组分;产品提取也可利用无菌过滤处理料液,获得无菌产品。
火焰灭菌法
物理方法:超高静压等
第六讲 种子培养
1、种子?
指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后,再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。 这些纯种培养物称为种子。 2、种子质量要求。种子培养与发酵培养的目的与培养基的差异? (1)纯(2)活力旺盛(3)有足够的菌体浓度(4)要求种子培养至对数生长期中后期
种子培养是为了取得生机茂盛的、接种数目充足的培育物,其培养基一般用营养丰富而完全的天然有机氮源,提供种子的快速生长。
发酵培养是为了生产目的产品,其培养基用的是一般培养基,并在其中缴入特定元素
前体、促进剂等,进行产业化生产。 3、接种龄?过于年轻或过老的种子对于发酵的影响?
接种龄是指种子罐中培养的菌丝体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。
接种龄以菌丝体处于生命力极为旺盛的对数生长期,且培养液中菌体量还未达到最高峰时,较为合适。
过于年轻的种子接入发酵罐后,往往会出现前期生长缓慢、整个发酵周期延长、产物开始形成的时间推迟,甚至会因菌丝量过少而在发酵罐内结球,造成异常发酵的情况。

