【正文】 ４ ——冷卻器 ５ ——絲網(wǎng)分離器 ６ ——加熱器７ ——過濾器 （ 1）空氣壓縮：克服輸送過程中過濾介質(zhì)的阻力并維持一定的氣流速度。 每升高 10 米，空氣中雜菌降低一個數(shù)量級。 三、空氣的預(yù)處理 目的： 提高壓縮前空氣的潔凈度 去除壓縮后空氣中的油和水 1. 提高壓縮前空氣的潔凈度 措施： （ 1）提高空氣吸氣口的位置（高度每上升10m,空氣中微生物量下降一個數(shù)量級） （ 2）在空氣入口處設(shè)置粗過濾器 （或前置高效過濾器） ——捕集較大的灰塵顆粒，并保護空壓機?？稍诩垵{中加 750%的木漿或其他化學(xué)處理。對 μm以上顆粒的過濾效率為 % ，而且阻力小，壓力降較小。 （２）紙類過濾介質(zhì) ——玻璃纖維紙屬于深層過濾技術(shù)。 缺點：體積大，裝填費時費力，松緊度不易掌握，空氣壓降大。常用小圓柱體的顆?；钚蕴?。 玻璃纖維：直徑小，不易折斷，過濾效果好 ,填充密度 130280kg/cm3。 目前工廠和實驗室大多采用該方法。 如用棉花、玻璃纖維和顆?；钚蕴刻畛涞倪^濾器。一般用于醫(yī)療及特種發(fā)酵。如聚乙烯醇縮甲醛樹 脂（ PVF）制成的 m? 的微孔濾膜。 絕對過濾：過濾介質(zhì)的濾孔小于細(xì)胞和孢子。 （四） 過濾除菌 ：是目前工業(yè)上最常用的獲得大量無菌空氣的方法。懸浮于空氣中的微生物，微生物孢子大多帶有不 同的電荷，沒有帶電荷的微粒在進入高壓靜電場時都會被電離成帶電微粒。工業(yè)上是利用空氣壓縮時放出的熱量進行殺菌。（培養(yǎng)基滅菌利用的是蛋白質(zhì)的凝固）。 一、空氣 除菌的方法 （一） 輻射殺菌：紫外線， γ、 β 射線，使DNA 分子產(chǎn)生胸腺嘧啶二聚體，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，一般可用于無菌室，手術(shù)室殺菌。一般附著在空氣中的灰塵上或霧滴上。 ，細(xì)菌無法侵入 ，細(xì)菌無法呼吸 ，封罐后罐內(nèi)沒有細(xì)菌 ，封罐后罐內(nèi)細(xì)菌無法生存 第二節(jié) 空氣凈化（除菌） 發(fā)酵對空氣無菌程度的要求： 一般要求 1000 次使用周期中只允許有一個菌通過，即經(jīng)過濾后空氣的無菌程度為N=103。 ，適合小批 量生產(chǎn)規(guī)模 滅菌 失大，滅菌后培養(yǎng)基 質(zhì)量下降 滅菌 4．需反復(fù)加熱冷卻，能耗較高。 料的滅菌。 ，提高 了熱利用率。 （三）間歇滅菌與連續(xù)滅菌的比較 優(yōu) 點 缺 點 連 續(xù) 滅 菌 ，培養(yǎng)基 營養(yǎng)成分損失少。C 后（冷水噴淋） ，輸送到預(yù)先滅菌過的罐內(nèi)。C ）； （ 3）維持罐，使料液在滅菌溫度下保持57min。 連續(xù)滅菌的基本設(shè)備有哪些 ？ 配料罐 → 泵 → 加熱塔 → 維持罐 → 冷卻管→ 發(fā)酵罐 連續(xù)滅菌的流程與設(shè)備 （ 1）配料預(yù)熱罐，將配制好的料液預(yù)熱到6070 176。 各階段對滅菌的 貢獻： 20%、 75%、 5%。 （一）間歇滅菌 （常用） 又稱分批滅菌，是將配制好的培養(yǎng)基同時放在發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進行加熱滅菌的過程，也稱實罐滅菌或?qū)嵪? 滅菌條件： 121℃， 30min。 適用范圍：制備無菌空氣 方法簡單，滅菌徹底，但適用范圍有限。 適用范圍：生產(chǎn)設(shè)備及培養(yǎng)基滅菌 利用過濾方法阻留微生物 。由于微生物對干熱的耐受力比對濕熱強的多，故干熱所需溫度高，時間長，一般160170℃， .(對要求保持干燥的 物品可用 ) 常用烘箱，滅菌條件： 160℃下保溫 1h 適用范圍：金屬或玻璃器皿 利用飽和蒸汽滅菌，條件： 121℃， 30min 熱能使蛋白質(zhì)變性。波長在260nm 左右滅菌效率最高。紫外線對芽孢和營養(yǎng)細(xì)胞都能起作用，但細(xì)菌芽孢和霉菌孢子對紫外線的抵抗力強。 適用范圍：環(huán)境、皮膚及器械的表面消毒 、射線滅菌法 電磁波、紫外線或放射性物質(zhì)。 （ 1）低溫 （ 4）高滲 （ 2）缺氧 （ 5）高酸度 （ 3）干燥 （ 6）防腐劑 除菌的方法 培養(yǎng)基的加熱滅菌 空氣的過濾除菌 紫外線或電離輻射 化學(xué)藥物滅菌 方式：浸泡，添加，擦拭，噴灑，氣態(tài)熏蒸 甲醛、乙醇、過氧乙酸、酚類（苯酚）或新潔爾滅、高錳酸鉀等 ①高錳酸鉀：氧化 %% ②漂白粉：氧化，對細(xì)菌和 phage 均有效，是發(fā)酵工業(yè)中最常用的化學(xué)殺菌劑。 無菌：不存在活的細(xì)菌。 消毒不一定能達到滅菌要求，而滅菌則可達到消毒的目的。 滅菌是用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物，包括營養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。一般只能殺死營養(yǎng)細(xì)胞而不能殺死細(xì)菌芽孢或非病源微生物。 另外，從菌種方面：使用油酸或甘油缺陷型，不受培養(yǎng)基中高生物素的影響。 ：加酸，加絮凝劑（石灰） ：加 Na2CO3 （谷氨酸發(fā)酵中） （ 1）去除生物素：活性炭及樹脂吸附 （ 2）拮抗生物素：加表面活性劑（ Tween 60），阻止油酸合成 → 磷脂合成不足。 (國外大多以糖蜜為原料生產(chǎn)谷氨酸。除含有發(fā)酵性糖分外，還含有膠體物質(zhì)，灰分，維生素，氨基酸。 一、糖蜜的分類及組成 含糖量 含氮量 ： cane molasses 高 低 beet molasses 低 高 raw sugar molasses 精制粗糖時分離出的糖蜜 high test molasses( 高級糖蜜 ) glucose molasses 葡萄糖工業(yè)不能再結(jié)晶葡萄糖的母液 ：粘稠、黑褐色、半流動狀液體。或者小的水解，大的未水解；或者大的水解，時間長，小的則發(fā)生復(fù)合反應(yīng)。 ：先用 ?淀粉酶液化，再用酸水解。根據(jù)原料淀粉性質(zhì)分： ：先將淀粉酸水解成糊精和低聚糖，再用糖化酶將其水解為葡萄糖。 （ 2）需要更多的設(shè)備，且操作嚴(yán)格。 （ 4）糖液顏色淺，質(zhì)量高。 （ 2）副反應(yīng)少，水解糖液純度高。糖化的溫度（ 5060℃ ）和 pH 值（ ）決定于所用糖化劑的性質(zhì)。 終點確定： DE 值達最高時（ DE 值 不再上升時），停止酶反應(yīng)（加熱至 80℃ ， 20min滅酶）。 P25 液化到終點后，為了避免液化酶對糖化酶的影響，需對液化液進行滅酶處理，升溫到100℃ ，保持 10 分鐘，降溫，供糖化用。 件，而糖化酶水解糊精及低聚糖等分子時，需 先與底物分子生成絡(luò)合結(jié)構(gòu)，然后發(fā)生水解作用，這就要求被作用的底物分子有一定的大小范圍才有利于糖化酶生成這種結(jié)構(gòu)，底物分子過大或過小都會妨礙酶的結(jié)合和水解速度。 ▲淀粉酶很難進入老化淀粉的結(jié)晶區(qū)起作用，必須采取相應(yīng)的措施控制糊化淀粉的老化。 糊化：淀粉受熱后，淀粉顆粒膨脹，晶體結(jié)構(gòu)消失，互相接觸變成糊狀液體，即使停止攪拌，淀粉也不會再沉淀的現(xiàn)象 。 85－ 90℃ 。 所以，淀粉的液化和糖化均在酶作用下進行，又稱雙酶法 (double enzyme hydrolysis method)。 還原糖含量（％） DE 值＝ х 100％ 干物質(zhì)含量（％） （二）酶解法（ enzyme hydrolysis method） 用專一性很強的淀粉酶及糖化酶將淀粉水解為葡萄糖的工藝。 （ 2）對淀粉原料要求嚴(yán)格，不能用粗淀粉，只能用純度較高的精制淀 粉。 如何控制分解反應(yīng)和復(fù)合反應(yīng)的發(fā)生？ （ 1）淀粉乳濃度 （ 2）酸濃度 都不能過高 （ 3）溫度 優(yōu)點：工藝簡單，水解時間短，生產(chǎn)效率高，設(shè)備周轉(zhuǎn)快。生成的多數(shù)復(fù)合糖不能被微生物利用，使發(fā)酵結(jié)束時殘?zhí)歉摺? （ 2）給產(chǎn)物提取和糖化液精制帶來困難。 在水解過程中，由于受到酸和熱的作用，一部分葡萄糖會發(fā)生復(fù)合反應(yīng)和分解反應(yīng)。 二、淀粉水解糖的制備方法及原理 （一）酸解法（ acid hydrolysis method） 以酸為催化劑，在高溫高壓下使淀粉水解生成葡萄糖的方法。 一、淀粉水解制糖的意義 （所有的氨基酸生產(chǎn)菌不能直接利用） ，但必須在微生物產(chǎn)生淀粉酶 后才能進行，過程緩慢，發(fā)酵周期延長。其主要糖分是葡萄糖。 （ 4）酵母：可用酵母膏，酵母浸出液或直接用酵母粉。 （ 3）糖蜜：兩種糖蜜（ cane molasses， beet molasses）均可代替玉米漿。所以，從某種意義上說，玉米漿液用于配制發(fā)酵培養(yǎng)基是發(fā)酵工業(yè)中的一個重大發(fā)現(xiàn)。雖然主要用作氮源，但含有乳酸，少量還原糖和多糖，含有豐富的氨基酸，核酸，維生素，無機鹽等。用酸水解可以分開。 要達到菌體生長需要的 “亞適量 ”。 生物素不足：菌體生長不好，谷氨酸產(chǎn)量也低。大量合成谷氨酸所需要的生物素濃度比菌體生長的需要量低，即為菌體生長需要的 “亞適量 ”。 P263 （ 2）影響菌體的代謝途徑。如以糖質(zhì) 原料為碳源的谷氨酸生產(chǎn)菌均為生物素缺陷型（ biotin auxotroph） ,以生物素為生長因子。 生長因子不是所有微生物都必需的。 四、生長因子（ growth factor） 微生物生長不可缺少的微量有機物質(zhì)。 三、無機鹽（ inanic mineral） 硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物及一些微量元素。 微生物早期容易利用無機氮，中期菌體的代謝酶系已形成 ——有機氮源。其中玉米漿（玉米提取淀粉后的副產(chǎn)品）和豆餅粉既能做氮源又能做碳源。 制糖工業(yè)上的廢糖蜜或結(jié)晶母液 包括：甘蔗糖蜜 —糖高，氮少 甜菜糖蜜 糖蜜使用的注意點：除糖份外，含有較多的雜質(zhì)，對發(fā)酵產(chǎn)生不 利的影響，需要進行預(yù)處理。 2. 葡萄糖 所有的微生物都能利用葡萄糖，但會引起葡萄糖效應(yīng)。 ，有直鏈淀粉和支鏈淀粉等。 使用條件：微生物必須能 分泌水解淀粉、糊精的酶類。在實驗室規(guī)模上配制含有純化合物的培養(yǎng)基非常簡單，但在大規(guī)模生產(chǎn)上是不合適的。 人工控制黃色短桿菌的代謝過程生產(chǎn)賴氨酸 黃色短桿菌的代謝過程 第四章 培養(yǎng)基及其制備 從微生物營養(yǎng)要求看，所有微生物都需要碳源，氮源，無機元素，水及生長物質(zhì)。 舉例： 亮白曲霉原來不能合成蔗糖酶，所以不能利用蔗糖，但如果在培養(yǎng)基內(nèi)加入蔗糖，一段時間后，可合成蔗糖酶，并利用蔗糖。 二、微生物代謝的調(diào)節(jié) 酶合成的調(diào)節(jié) 微生物細(xì)胞 內(nèi)酶的種類： 組成酶：微生物細(xì)胞內(nèi)一直存在，合成是受遺傳物質(zhì)控制。 舉例：抗生物、毒素、激素、色素等。 特征： 不同的微生物初級代謝產(chǎn)物基本相同； 初級代謝產(chǎn)物合成過程是連續(xù)不斷的。 （ 6）液氮保藏法 第三章 微生物的代謝 一、微生物的代謝產(chǎn)物 初級代謝產(chǎn)物 定義： 微生物通過代謝活動所產(chǎn)生的、自身生長和繁殖所必需的物質(zhì)。 第四節(jié) 菌種的衰退、復(fù)壯與保藏 一、菌種的衰退 衰退的原因： 二、 菌種的復(fù)壯 1. 純種分離 2. 通過寄主體進行復(fù)壯 3. 淘汰已衰退的個體 三、菌種保藏 人工創(chuàng)造條件使菌體的代謝 活動處于休眠狀態(tài)。 6．取中間培養(yǎng)液稀釋分離、培養(yǎng)。 4．取 未照射的制備菌液和照射菌液各 進行稀釋分離，計數(shù)活菌細(xì)胞數(shù)。在正式照射前，應(yīng)先開紫外線 10min，讓紫外燈預(yù)熱，然后開啟皿蓋正式在攪拌下照射10～ 50s。將菌液倒入有定性濾紙的漏斗內(nèi)過濾，單細(xì)胞濾液裝入試管內(nèi)，一般處于渾濁態(tài)的細(xì)胞液含細(xì)胞數(shù)可達 108 個／ ml 左右，作為待處理菌懸液。 (二 )操作步驟 1．將細(xì)菌培養(yǎng)液以 3000r／ min 離心5min，傾去上清液，將菌體打 散加入無菌生理鹽水再離心洗滌。由于紫外線穿透力不強，要求照射液不要太深，約 ～ 厚，同時要用電磁攪拌器或手工進行攪拌，使照射均勻。一般我們常以細(xì)胞的死亡率表示，希望照射的劑量死亡率控制在 70～ 80%為宜。在以后的復(fù)篩階段，還應(yīng)不斷結(jié)合自然分離，純化菌株。因此在具體方法上就有差異 . 例如初篩可以在平皿上直接以菌落的代謝產(chǎn)物與某些染料或基質(zhì)的作用形成的變色圈或透明圈的大小來挑取參加復(fù)篩者，而將 90%的菌落淘汰。初篩以迅速篩出大量的達到初步要求的分離菌落為目的，以量為主。這樣，隱性的變異就會顯現(xiàn)出來，若不經(jīng)液體培養(yǎng)基的中間培養(yǎng)，直接在平皿上分離就會出現(xiàn)變異和不變異細(xì)胞同時存在于一個菌落內(nèi)的可能，形成混雜菌落，以致造成篩選結(jié)果的不