发酵工程00.doc

固体发酵某些微生物生长需水很少，可利用疏松而含有必需营养物的固体培养基进行发酵生产，称为固体发酵。我国传统的酿酒、制酱及天培(大豆发酵食品)等的生产均为固体发酵。另外，固体发酵还用于蘑菇的生产、奶酪和泡菜的制作以及动植物废料的堆肥等。固体发酵所用原料一般为经济易得、富含营养物质的工农业中的副、废产品，如麸皮、事粉、大豆饼粉、高梁和玉米粉等。根据需要对原料进行粉碎、蒸煮等预加工以促进背养物吸收，改普发酵生产条件，有的需加人尿素、硫酸饺及一些无机酸、碱等辅料。固体发酵一般都是开放式的，因而不是纯培养，无菌要求不高。它的一般过程为:将原料预加工后再经蒸煮灭菌，然后制成含一定水分的固体物料，接人预先培养好的菌种，进行发酵。发酵成熟后要适时出料，并进行适当处理，或进行产物的提取。根据培养基的厚薄可分为薄层和厚层发酵，用到的设备有帘子、曲盘和曲箱等。薄层固体发酵是利用木盘或苇帘，在上面铺1~2cm厚的物料，接种后在曲室内进行发酵。厚层固体发酵是利用深槽(或池)，在其上部架设竹帘，帘上铺一尺多厚的物料，接种后在深槽下部给以通气进行发酵。固体发酵所需设备简单，操作容易，并可因陋就简、因地制宜地利用一些来源丰富至今仍在某些产品的生产上不同程度地沿用着。但是这种方法的工农业副产品，因此，例如，劳动强度大，不便于机械化操作，微生物品种少、生长慢，产品有有许多缺点，限等。所以目前主要的发酵生产多为液体发酵。典型产品的发酵生产1、抗生素发酵生产抗生素是生物体在生命活动中产生的一种次级代谢产物。这类有机物质能在低浓度下抑制或杀灭活细胞，这种作用又有很强的选择性。例如，医用的抗生素仅对造成人类疾病的细菌或肿瘤细胞有很强的抑制或杀灭作用，而对人体正常细胞损害很小，这是抗生素能成为医药的原理。目前，人们在生物体内发现的6000多种抗生素，约60%来自发酵生放线菌。抗生素主要用微生物发酵法生产，少数抗生素也可用化学方法合成。人们还对7固体天然的抗生素进行生化或化学改造，使其具有更优越的性能，这样得到的抗生素叫半合肥等成抗生素。抗生素不仅广泛用于临床医疗，而且也用在农业、畜牧及环保等领域中。青霉素是最早发现并用于临床的一种抗生素。它于1928年被英国人A.Fleming发现，20世纪40年代投人工业生产，它能有效地控制伤口的细菌感染，在第二次世界大麸战期间挽救了数百万战争中受伤者的性命。下面以青霉素为例简单介绍抗生素的发酵生促产过程。青霉素发酵生产菌株最初由A.Fleming分离的点青霉只能产生2U/mL的青靠素。目前全世界用于生产青霉素的高产菌株，大都由菌株WisQ176(一种产黄青看Penicilliumchrysogenum)经不同改良途径得到。20世纪70年代前，育种采用诱变和随机筛选方法，后来由于原生质体融合技术、基因克隆技术等现代育种技术的应用，青霉素工业发酵生产水平已达85000U/mL以上。青霉素生产菌株一般在真空冷冻干燥状态下保存其分生孢子，也可以用甘油或乳糖溶剂作悬浮剂，在一70’C冰箱或液氮中保存孢子悬浮液和营养菌丝体。青霉素发酵生产培养基1)碳源。目前普遍采用淀粉经酶水解的葡萄糖糖化液进行流加。2)氮源。可选用玉米浆、花生饼粉、精制棉籽饼粉或麸皮，并补加无机氮源。3)前体。苯乙酸或苯乙酰胺，由于它们对青霉菌有一定毒性，故一次加人量不能大于0.1%，并采用多次加人方式。4)无机盐。包括硫、磷、钙、镁、钾等盐类，铁离子对青霉菌有毒害作用，应在发酵液中将铁含量严格控制在30pug/mL以下。发酵工艺流程:种子制备种子种子制备阶段以生产丰富的袍子（斜面和米孢子培养）或大量健壮的菌丝体为目的。为达到这一目的，在培养基中加入比较丰富的容易代谢的碳源(如葡萄糖或蔗糖)，氦源(如玉米浆)、缓冲PH的碳酸钙以及生长所必需的无机盐。并保持最适宜生长温度(25-26’C)和充分通气、搅拌。在最适生长条件下，到达对数生长期时菌体量的倍增时间为6~7h。在工业生产中，种子制备的培养条件及原材料质量均应严格控制，以保持种子质量的稳定性。2)发酵培养影响青霉素发酵产率的因素有环境因素，如PH、温度、溶氧浓度和碳氮组分含量等;有生理变量因素，包括菌丝浓度、菌丝生长速度和菌丝形态等，对它们都要进行严格控制。发酵过程中PH一般控制在6.4~6.6，发酵温度前期为25~26%C，后期为23C，以减少后期发酵液中青霉素的降解破坏。此外，还要求发酵液中溶氧量不低于饱和溶解氧的30%，通气比一般为1:0.8wm(单位培养液体积在单位时间内通人的空气量)。3)发酵后处理a）过滤:采用鼓式真空过滤器，过滤前加去乳化剂并降温。b）提炼:用溶媒萃取法。将发酵滤液酸化至pH2.0，加1/3体积的醋酸丁酯(简称BA),混合后以碟片式离心机分离，得一次BA萃取液。然后以NaHCO3;在pH6.8~