山東大學期末考試知識點復習第十五章微生物工業和產品一、重點提示工業化規模培養微生物生產商業性產品,稱為微生物工業，或許以微生物為主體生產產品的工業，也稱之為微生物工業。微生物工業有的采納傳統微生物技術,如釀造技術，有的采納近代微生物技術,如液體深層發酵技術，有的正在鼎力發展或試試現代微生物技術，如基因工程技術。微生物技術也可稱為微生物生物技術，它是生物技術的重要構成部分。1．微生物工業生產中所用的菌種有詳細而嚴格的要求：菌種高產目標產品，下游技術能用于規模化生產,耗費便宜；遺傳特征穩固，對人、動物、植物和環境不造成危害，安全性好.菌種的根源第一是從土壤、水、動物、植物、微生物、礦物、空氣等自然環境的樣品中分別、挑選、培養和改進,這是主要根源；其次是從微生物收藏單位或實驗室采集所需菌的不一樣菌株，進行選育；第三是向專利法人、生產或研究單位討取、購置切合生產要求的菌種，有的還需改進。2．大規模發酵其明顯特點是：規模大、耗費多，菌種切合生產菌種的要求，其生長代謝特征與大規模發酵和后辦理相適應；需進行成本核算等。大型發酵罐，特別是用于好氧微生物液體發酵的大型發酵罐,它的構造、功能和應用的特點較突出地反應出大規模發酵的特點，是其最具代表性的表現。厭氧菌大型發酵罐和其余生物反響器各有千秋，有的供氧特別充分，有的耗能低,有的節儉設施資料，有的發酵周期縮短等，使發酵罐更為適應大規模發酵生產的特點,工業發酵更為穩固高效地運行。基因工程和細胞工程建立的重組微生物、動、植物離體細胞用來進行生產，其生物反響器的設計和制作有特別的要求.發酵工業的發酵過程的優化和后辦理,不一樣于實驗室和試驗工廠，也是規模化發酵生產的重要特點。發酵的逐級放大，幾乎是發酵工業新產品或改進產品或工藝改造的必由之路，但現代生物技術的產品有的產量需求很小,這種產品從研究、開發到生產，固然也要經過逐級放大，經歷的過程和試驗的項目甚至更多和時間更長，而小試、中試和大試各階段所采納的設施、儀器的差別不是很大，有的在實驗室內就能達成放山東大學期末考試知識點復習大的全過程.3．工業發酵的方式多種多樣，各具特點和優、弊端，可依據發酵所具備的不一樣條件和要求而擇精選擇。現代發酵工業大部分是好氧、液體、深層、分批、游離及單調純種的發酵方式相互聯合進行,其優勝性是切合大部分現代發酵家產的要求，能形成高產、優良、低耗的生產工藝。連續發酵、固定化細胞發酵、固態發酵、混淆培養物發酵等發酵方式，也相同擁有各自的優勢和不足，選擇使用時應揚長避短。4．微生物工業的產品眾多，所用菌種、生產工藝和其功能都有其特點,在食品、輕工、醫藥、農林等方面應用寬泛,已繼動、植物家產以后,形成了生物第三大家產-—微生物家產。微生物工業的產品,按出現的年月大體能夠概括為:傳統產品、近代產品和現代產品。傳統產品是以釀造業的酒、醋、醬、乳酪為代表，近代產品是以20世紀40~50年月開始的發酵法生產抗生素、氨基酸、有機酸為代表，現代產品是以20世紀80年月出現的基因工程產品,如胰島素、α-擾亂素、乙肝疫苗等為代表.目前國內、外微生物工業產品，既有傳統產品，又有近代產品，還有現代產品，但大部分仍是三者并存，品種眾多,并在很多行業形成了各自的微生物工業.這些微生物工業生產所用菌種、發酵方式及條件、產物的后辦理和產品的包裝、運輸、保留、營銷等有相同之處,也有不一樣之點.5．微生物在冶金、能源、信息、塑料、功能性資料和生物計算機等領域的應用，發展快速，獲得了明顯收效，有很多應用的好實例,有的已造就成大型工礦業，有的已產生了巨大的經濟和社會效益。微生物應用的寬泛性和不行代替性，取決于其多樣性，它在某一方面的應用是其某種特征的利用，也就是某種微生物質源的開發利用，它有著充分的理論依據.跟著經濟的發展、社會的進步、生活的改良和環保意識的增強，微生物應用領域的廣度和深度將會進一步拓展,大有可為，特別是DNA芯片，包含微生物DNA芯片的研制和應用，將開拓生命科學研究和利用的新紀元,將為推進社會、經濟的發展起到重要作用。6．很多大海微生物常處于高壓、高鹽、高溫或低溫、低營養及無光照等極山東大學期末考試知識點復習端環境,如嗜鹽菌、嗜堿菌、嗜熱菌、嗜冷菌及嗜壓菌等，踴躍探究其獨到性質的體制，討取其獨有的產物及衍生物，開發利用其各種特異功能的生物活性物質；增強研究大海微生物基因組中的特別基因組或基因，作為人類功能基因組研究的模式生物，利用其特別功能性的基因，有著特其余重要意義；充分研究、開發和利用大海微生物種類、遺傳、生態的多樣性，不單是發掘微生物質源寶庫的重鼎力措，潛力巨大,并且將拓寬微生物學的研究領域，創立新的微生物家產。航空、航天業的快速發展，人們對宇宙事業興趣的增添，宇宙生物學愈來愈遇到重視，特別是宇航醫學,包含宇航中的很多微生物學識題，急待研究和解決，另一方面,采納太空的特別環境選育優秀菌種，是近些年微生物生物技術的進展,并獲得了可喜成就。二、重點、難點解析1．微生物的工業發酵方式有多種多樣，但發酵過程是很近似的，其基本步驟如教材的圖15—1所示,有的發酵過程更眾多，有的則可省去某些步驟。生產菌種往常要求：(1）高產所需的優良產物；（2)所用培養基根源廣、價廉、轉變率高；（3)安全、無危害；（4)簡單實現下游技術；（5)遺傳特征穩固，便于基因操作。菌種的根源：從自然環境中分別、選育；采集所需種菌的不一樣菌株，進行挑選；購置生產或專利菌種。從不一樣根源的樣品或菌株中挑選優秀菌種的主要過程，如教材中的圖15—2所示.2．大型發酵罐突出地反應出大規模發酵的特點。《微生物學》（第2版)中展現了具代表性的一種攪拌式大型發酵罐模式圖。此外還有各種各種的厭氧菌大型發酵罐和其余生物反響器，并且每一種種類都是使發酵罐更為適應大規模發酵生產的特點，保障工業發酵穩固高效地運行.3．發酵過程的主要控制項目和方法如表15—1所示.山東大學期末考試知識點復習后辦理指的是大規模發酵后向來到產品形成的整個工藝過程。后辦理的主要步驟、技術設施、產品的濃度和質量,如表15-2所示。山東大學期末考試知識點復習山東大學期末考試知識點復習山東大學期末考試知識點復習三、術語或名詞1．微生物工業（microbialindustry)人們工業化規模培養微生物生產商業性產品，或許以微生物為主體生產產品的工業。2．微生物生物技術（microbialbiotechnology)利用微生物或微生物的某些組分進行生產產品或應用的技術。3．發酵罐（fermenter）進行工業發酵的容器稱為發酵罐，也可稱為生物反響器(bioreactor）。4．后辦理(downstreamprocessing）發酵后的產物經各種辦理，如：分別、純化或再加工等，成為商業性的發酵產品。5．下游技術(downstreamofbiotechnology)一般是泛指從菌種的大規模培養、監測向來到產品的分別、純化、質量解析等一系列單元操作技術，此中的產品分別純化等技術即后辦理。6．好氧發酵(aerobicfermentation)發酵時需要氧氣。7．厭氧發酵（anaerobicfermentation）發酵時不需要氧氣。山東大學期末考試知識點復習8．連續發酵(continuousfermentation)連續不停地供應培養基，并排放出產物和廢物,保持恒定的條件進行發酵。9．分批發酵（batchfermentation)每一次培養基經發酵后，排空發酵罐、洗凈、加培養基、滅菌，再接入菌種從頭發酵.10．液態發酵（liquidstatefermentation）培養基呈液態的微生物發酵。11．固態發酵（solidstatefermentation)微生物在沒有或幾乎沒有游離水的固態濕培養基上發酵。又稱固體發酵，培養基往常是“手握成團,落地能散”,所以也可稱為半固體發酵。12．固定化細胞發酵（fermentationofimmobilizedcell)經過吸附、包埋、共價交聯和微囊等固定化方法，將微生物細胞用載體固定，用培養基與其進行發酵，生產產品，并可頻頻多次。未固定的細胞用于發酵，能夠稱為游離細胞發酵.13．混淆培養物發酵（mixedculturefermentation)多種微生物混淆在一同，共用一種培養基進行發酵，也稱為混淆培養或混淆發酵.用純的單調菌種的發酵可稱為純種發酵.采納已判定的兩種以上分別純化的菌種，共用同種培養基發酵，可稱為限制混淆培養物發酵(definedmixedculturefermentation）。14．生物藥物素（biopharmaceutin)酶克制劑、免疫調理劑、受體頡頏劑、抗氧化劑、類激素、生物表面活性劑和抗輻射藥物等這種微生物藥物的總稱。15．生物制品(biologicproducts）依據免疫學原理，大規模地采納微生物或其部分構成成分，進行工業生產疫苗、類毒素、免疫血清和診療用的抗原、抗體等產品，這種產品習慣地稱為生物制品。16．二肽甜味素（aspartame)L-苯丙氨酸和L-天冬氨酸合成的二肽,味如白糖，但甜度超出糖150倍，而不膩不苦，低熱量，可減肥，不需要胰島素助消化,適合于肥胖癥、糖尿病和心血管病人等食用。17．微生物農藥(microbialpesticide）利用微生物自己或其代謝產物防治病、蟲、雜草的制劑,主要包含抗生素、細菌殺蟲劑、真菌殺蟲劑、病毒殺蟲劑、細山東大學期末考試知識點復習菌與病毒混淆殺蟲劑和微生物除草劑等。18．單細胞蛋白（singlecellprotein,SCP)作為飼料或食品的富含有蛋白質的微生物細胞。細菌、絲狀真菌、酵母、藻類中的很多種都可用來生產SCP，但主要仍是用酵母生產飼料SCP。19．植物促生根際菌肥(plantgrowthpromotingrhizobacteria，PGPR）含有各種有利于植物的根際微生物，能促使植物生長，抗病驅蟲，并增添土壤養分。20．生物濕法冶金（biohydrometallurgy)利用微生物能氧化各種礦石的原理，進行微生物堆浸回收貧礦石、尾礦石、礦渣或地下難采礦石中的所需金屬.21．黃原膠（xanthangum．xanthan）一種典型的水溶性膠體多糖，它是由甘露糖、葡萄糖和葡糖酸(比率為2：2：1)構成的雜多糖，采納野油菜黃單胞菌發酵生產。作為灌水增稠劑，注入油層驅油，可改良油水的流度比,擴大掃油面積，使石油的最后采收率提升9％～29％.黃原膠也可作為鉆井黏滑劑，很有利于石油開采。黃原膠還可作為乳化、成型、懸浮劑，寬泛用于食品、醫藥、化工、輕工、中藥等20多個行業的100多種產品中，它也是微生物生產胞外多糖的典型產品。22．微生物傳感器（microbiosensors)傳感器的敏感元件是固定化微生物細胞,它的變換器件是各種電化學電極或場效應晶體管,其余機械、電路部分與此外的傳感器多半相同.23．微生物燃料電池（microbialfuelcells)燃料電池就是把焚燒等化學反響產生的化學能轉變成電能的裝置，假如電池中發生的反響因微生物生命活動所致，而產生的電能裝置，即是微生物燃料電池，又可稱為微生物電池。24．微生物DNA芯片(microbialDNAChip）根源于微生物的寡核苷酸制成的芯片。微生物的多樣性取決于其基因的多樣性,因此能夠制成種類眾多的DNA芯片，儲藏空前規模的生命信息，可利用其快速、高效、同時也獲得大批的生命信息.山東大學期末考試知識點復習25．聚酯(polyesters)如:聚β—羥丁酸，即甲基側鏈聚羥基丁酯(PHB)和聚羥基烷酯（PHA)及乙基側鏈聚羥基戊酯(PHV)，能夠用微生物大規模生燕利用這種聚酯的生物