抗生素发酵生产知识1-10

抗生素发酵生产知识

1、 微生物发酵的概念及发展史。 答：1857年巴斯德提出著名发酵理论：“一切发酵过程都是微生物作用的结果。”。 1929年Flemming爵士发现了青霉素，增加一大类新产品－抗生素。 20世纪40年代，以获取细菌的次生代谢产物-抗生素为主要特征的抗生素工业成为微生物发酵工业技术的支柱产业。

20世纪50年代，氨基酸发酵工业又成为微生物技术产业的又一个成员，实现了对微生物的代谢进行人工调节，这又使微生物技术进了一步。

20世纪60年代，微生物技术产业又增加了酶制剂工业这一成员。

20世纪70年代，为了解决由于人迅速增长而带来的粮食短缺问题，进行了非碳水化合物代替碳水化合物的发酵，如利用石油化工原料进行发酵生产，培养单细胞蛋白，进行污水处理，能源开发等。

80年代以来，随着重组DNA技术的发展，可以按人类社会的需要，定向培养出有用的菌株，这为微生物发酵技术引入了遗传工程的技术，使微生物技术进入了一个新的阶段。

目前，人们把利用微生物在有氧或无氧状态下通过生命活动来制备微生物菌体或其它代谢产物的过程统称为发酵。

2、 发酵产品的生产特点是什么？

答：发酵和其他化学工业的最大区别在于它是生物体所进行的化学反应。其主要特点如下：

（1）发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件也比较简单。 （2），发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。微生物因不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。基于这—特性，可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行生物资源的改造和更新。

（3）发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单—的代谢产物。

（4）由于生物体本身所具有的反应机制，能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位地氧化、还原等化学转化反应，也可以产生比较复杂的高分子化合物。

（5）发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。除了必须对设备进行严格消毒处理和空气过滤外，反应必须在无菌条件下进行。如果污染了杂菌，生产上就要遭到巨大的经济损失，要是感染了噬菌体，对发酵就会造成更大的危害。因而维持无菌条件是发酵成败的关键。

（6）微生物菌种是进行发酵的根本因素，通过变异和菌种筛选，可以获得高产的优良菌株并使生产设备得到充分利用，也可以因此获得按常规方法难以生产的产品。

（7）工业发酵与其他工业相比，投资少，见效快，开可以取得显著的经济效益。

基于以上特点，工业发酵日益引起人们重视。和传统的发酵工艺相比，现代发酵工程除了上述的发酵特征之外更有其优越性。除了使用微生物外，还可以用动植物细胞和酶，也可以用人工构建的“工程菌’来进行反应；反应设备也不只是常规的发酵罐，而是以各种各样的生物反应器而代之，自动化连续化程度高，使发酵水平在原有基础上有所提高和和创新。

3、 从微生物分类学的角度，把菌种分为几大类？

答：分为：细菌类，如短杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌等；酵母菌类，如啤酒酵母、酒精酵母等；霉菌如黄曲霉、红曲霉、青霉菌和赤霉菌等；放线菌如链霉素、庆大霉素等。

4、 作为工业微生物发酵使用的菌种，通常有什么特点？

答：(1)具有稳定的遗传学特性。(2)微生物生长和产物的合成对于基质没有严格的要求。 (3)生长条件易于满足。(4)具有较高的各种酶活力，移种至发酵罐后能迅速生长，迟缓期短。（5）对于包含体，要求在细胞破碎是不易破碎，而在目的产物的分离提出时，则易破碎。（6）无杂菌污染。

5、 什么是种子扩大培养？

答：指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处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,最终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。

6、 发酵级数确定的依据是什么？

答：一般由菌丝体培养开始计算发酵级数，但有时，工厂从第一级种子罐开始计算发酵级数。发酵级数确定的依据：级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响。级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，但发酵动力成本会有所下降。一般2-4级。

7、 现代发酵工程所用的发酵罐应具备那些特征？ 答：（1）、发酵罐应有适宜的径高比。罐身较长，氧的利用率较高； （2）、发酵罐应能承受一定的压力。因为发酵罐在灭菌和正常工作时，要承受一定的压力（气压和液压）和温度；

（3）、发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合，实现传质传热作用，保证微生物发酵过程中所需的溶解氧；

（4）、发酵罐内应尽量减少死角，避免藏污纳垢，保证灭菌彻底，防止染菌； （5）、发酵罐应具有足够的冷却面积； （6）、搅拌器的轴封要严密，避免泄露。 8、 培养基的灭菌方法分类及其特点。

答：培养基的灭菌有分批法和连续法两种。分批灭菌是将配制好的培养基放入发酵罐中，通入蒸汽，使培养基和所有设备一起灭菌。这一过程也称为实罐灭菌。连续灭菌是在配制好的培养基向发酵罐输送的同时加热、保温和冷却，完成整个灭菌过程。连续灭菌时间短，灭菌温度一般高于分批灭菌，所以可减少对营养物质的破坏，灭菌效果优于分批式，但灭菌设备较复杂，投资大，而且所有设备须事先进行空罐灭菌，如发酵罐、加热器、维持罐、冷却器等。

9、 什么是前体？

答：指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。

10、 发酵工业上常用的氮源有那些，起何作用？

答：氮源主要用于构成菌体细胞物质（氨基酸，蛋白质、核酸等）和含氮代谢物。常用的氮源可分为两大类：有机氮源和无机氮源。

无机氮源，如氨盐、硝酸盐和氨水。特点：微生物对它们的吸收快，所以也称之谓迅速利用的氮源。无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中会留下了酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸胺，若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质，如硝酸钠。正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用。

所以选择合适的无机氮源有两层意义： 满足菌体生长， 稳定和调节发酵过程中的pH。

有机氮源，工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料，花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟。

成分复杂，除提供氮源外，有些有机氮源还提供大量的无机盐及生长因子。

有机氮源成分复杂可以从多个方面对发酵过程进行影响，而另一方面有机氮源的来源具有不稳定性。所以在有机氮源选取时和使用过程中，必须考虑原料的波动对发酵的影响。

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