微生物工程(绪论)
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1、菌种保藏:原理:根据军中的生理生化特点,创造条件是军中的代谢活动处于不活泼状态。要求,干燥,低温,缺氧,缺营养,添加保护剂,分为定期移植低温保藏法,液氮超低温保藏法,甘油低温保藏法,沙土保藏法,曲法(麸皮)保藏,蒸馏水保藏法,冷冻干燥
2、菌种退化;整个菌株在多次接种传代过程中逐渐造成的菌种发酵力(糖、氮的消耗)或繁殖力(包子的产生)下降或发酵产物得率降低的现象。复壮:单细胞菌株分离(稀释平板或平板划线),改变培养条件,诱变剂处理再进行单菌落分离
3、菌种来源,样本采集,预处理,富集培养,初筛,复筛,鉴定,保藏
4、菌种扩大培养的目的是为每次发酵罐的投料提供相当数量的代谢旺盛的种子,微生物培养类型:静置培养和通气培养,
5、影响种子质量的因素:培养基,种龄与接种量,温度,ph,通气和搅拌,泡沫,染菌的控制,种子罐技术的确定
6、发酵培养基的选择,成分和配比是根据菌种的生理生化特性和生物合成的要求及设备的同期教版性能决定的
7,淀粉水解糖的制备有酸解法和酶解法(双酶化法a淀粉酶,糖化酶即液化和糖化)
8、糖蜜前处理:加酸通风沉淀法,加热加酸沉淀法,添加絮凝剂澄清处理法(聚丙烯酰胺)
9、连续培养:在开放的系统中进行,以一定的速率向发酵罐内添加新鲜培养基,同时以相同的速度流出培养液,从而使发酵罐内的液量维持恒定,是培养物在近似恒定的状态下生长的培养方法,有均匀混合的生物反应器(恒化器和恒浊器),活塞流反应器
微生物工程的应用研究现状和前景展望
微生物是一类极小的单细胞生物,具有高效率、易培养、生长速度快、自然产生的代谢产物复杂多样等特性。微生物工程是将工程原理应用于微生物生理和代谢过程中,从而达到利用微生物合成、代谢、酶法等技术手段制备化学品、生物药物、生物饲料、生物酶制剂和生物能源等目的的一门学科。本文旨在探讨微生物工程的应用研究现状和前景展望。
一、微生物工程的应用研究现状
目前微生物工程的应用已经广泛涉及多个领域,尤其在生物制药、工业合成和环境治理等方面表现得尤为突出。下面就分别介绍一下:
1. 生物制药方面
利用微生物代谢合成生物制药物,是应用微生物工程的一个重要方向。微生物工程技术可以改变生物体的代谢规律,通过克隆重组、选择性培养、代谢工程等手段,提高生物法合成的精确度和产量,从而产生高效、低成本的生物制药品,如重组人胰岛素、激素等。
2. 工业合成方面
微生物工程以其高效快速的特点,也为不同领域生产中应用成为最佳选择。植物化学物和药物化学物的合成、大规模生产,生物纤维素、植酸酶、纤维加强剂、堆肥发酵等工艺和废弃物生物降解等方面都有广泛的应用。
3. 环境治理方面
微生物工程技术在环保领域中得到广泛应用,如污水处理、垃圾处理等。通过微生物的代谢能力降低或减少污染物的危害。利用微生物工程技术对废水进行生物处理,可以将废水中的有害物质转化为无害物质,如生物法净化和原位生物修复等技术。
二、微生物工程的前景展望
1. 在生物制药方面
微生物工程技术可以精确控制重组工程和微生物的代谢规律,生产出高效、低成本的药物产物。未来生物制药的发展趋势是采用不同种类的微生物工程技术,降低药品的成本,提高药品质量和稳定性,实现可持续发展。
2. 在环境治理方面
未来微生物工程技术将广泛应用于环境治理领域,如流行病防控、环境污染治理等。未来将研究并发展更多的菌株,优化工艺,提高微生物的降解效率,实现更加高效、安全、绿色的环境治理。
第29卷第3期(下) 2013年3月 赤峰学院学报(自然科学版) Journal of Chifeng University(Natural Science Edition) Vol_29No.3 Mar.2013 微生物学绪论课教学之我见 李新社,陆步诗,王瑶琼 (邵阳学院生物与化学工程系,湖南 邵阳422000) 摘要:绪论课教学对于微生物学课程教学效果有着举足轻重的作用.要上好微生物学绪论课,必须从微生物概念导入 着手,通过阐述微生物学发展史、建构微生物学研究内容知识框架、充分展示微生物应用概况及前景,以激发学生学习兴趣和 学习热情,达到事半功倍的教学效果. 关键词:微生物学;绪论课;学习兴趣;教学效果 中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1673—260X(2013)03—0006—02 绪论课作为教材开宗明义的第一篇,是编者独具匠心 的安排,在课程学习过程中,有着举足轻重的作用和不可替 代的独特功能『1_.俗话说,好的开头等于成功的一半.第一印 象往往给人留下难以磨灭的记忆.绪论课教学,既是课程入 门的向导,又是师生合作的开始.因此,在微生物学课程教学 中,我们认为绪论课教学,不仅要建立起良好的师生沟通桥 梁,注重培养学生积极的学习态度,激发学生的学习兴趣, 让学生在较短的时间内初步建立起微生物学课程的总体概 貌,还要让学生了解将要学习的微生物是什么,微生物学课 程学什么,为什么学微生物学以及怎么学习微生物课程等 问题,让学生在老师富有感召力的教学中,热切地希望跟随 老师去探讨奥妙无穷的微生物世界[21. 1 创设问题情景。导入微生物概念. 微生物个体微小,必须借助普通光学显微镜或电子显 微镜才可见,学生对微生物缺乏具体的感性认识,而日常生 活与生产中,许多学生常见又不知原因的现象与微生物有 关.教师在绪论课教学开始之时,以这些现象为引子,创设问 题情境,由此拉开奥妙无穷的微生物世界的序幕[31. 1.1说现象 教师开篇语说现象:提到微生物大家并不陌生,日常生 活中的许多现象都与微生物有关.如酿甜酒、制腐乳、做面 包、剩饭剩菜变酸、衣物发霉、伤口化脓等.由于这些现象都 贴近生活,学生很有熟悉感和认同感,从而调动了学生学习 的主观能动性,激发了学生的学习兴趣,学生有恍然大悟的 感觉——原来这些现象都与微生物有关. 1.2提问题 教师引导学生提出问题:酿制甜酒时为什么要放小曲 (俗称饼药)?为什么制作腐乳和豆豉时原料要长出白色绒 毛状的霉?制作老面馒头时为什么要在原料中加入一些老 面?饭菜放一段时间后为什么会变馊?经过高温加热过的食 物、盐腌腊肉、糖渍果脯、风干食物可以存放较长时间?这些 问题的提出能有效地促使学生打开思维想象的翅膀,激发 学生探讨微生物世界奥秘的好奇之心、求知之心——微生 物是怎样发挥作用的? 1.3引概念 基金项目:湖南省教育厅重点教改项目(湘教通[2oo9】321号) 一6一 教师总结“例举的这些日常现象都是由于微生物作用 的结果,怎么没有见到微生物在发挥作用?——原来微生 物是肉眼不见的”,使学生产生对微生物认识上的共鸣,教 师适时由此引出微生物概念——指所有形体微小、结构简 单的单细胞或多细胞、甚至没有细胞结构的一群最低等的 生物.学生对微生物概念的理解与掌握水到渠成. 2追寻历史轨迹,阐述微生物学发展史 十九世纪德国教育家第斯多惠指出:不要把经过千年 劳动建成的大厦指给学生看,而要引导他制作建筑材料和 他共同建筑并教他建筑艺术.学科发展史的教育一方面让学 生了解学科发展的来龙去脉,使学生认识到为什么会发展 成现在这个样子;另一方面让学生从历史的角度去主动思 考,去发现问题,并尝试解决问题 .在微生物学发展史介绍 过程中,我们以讲故事的方式将相关人物及其重要贡献等 背景知识进行介绍,让学生沿着科学家探索的道路,理解科 学本质和科学研究方法,学习科学家献身科学的精神,树立 正确的科研态度和严谨的科研作风. 微生物学发展史前时期背景知识:早期微生物的运用 如酿酒、做腐乳、泡菜、盐腌腊肉等,人们只知道要这样做才 能达到目的,至于干吗要这样做说不出一个所以然来.让学 生明白史前时期微生物的运用是处于盲目、无知的状态,均 凭经验、凭感觉运用微生物. 微生物的发现与观察时期背景知识:17世纪列文・虎克 制成了显微镜后,才揭开了微生物世界的奥秘.列文・虎克是 荷兰一个小镇上的布商,从小就喜欢磨制透镜.一个偶然的 机会,他发现透镜能有放大作用,由此研制了显微镜并利用 它观察雨水、雪水、河水、牙垢、血液等,从中看到了杆状、球 状和螺旋状细胞,从此揭开了微生物世界的奥秘.但受认知 水平、保守思想影响,致使观察时期滞足不前,持续了几乎 近两百年.教导学生应从自己的兴趣爱好着手选择自己研究 方向,让学生认识到科学的道路并不是一帆风顺的,一个人 的成功,除了勤奋外,机遇也很重要. 微生物学发展的奠基时期背景知识:俗话说“时势造英 雄”.19世纪的法国酿造业和丝绸工业兴旺发达,但很快被
一、填空题
1.影响发酵的因素主要是: 糖浓度 PH 溶解氧 温度 渗透
压
2.发酵过程中补料通常补充: 碳源 氮源 微量元素或无机盐
3.常见的过滤设备有: 板框过滤机 真空转鼓过滤机
4.小型发酵罐的采用 夹套 加热和冷却,大型发酵罐的采用 蛇管 加热和冷
却。
5.微生物生长曲线包括延滞期、 对数生长期 、 稳定期 、 衰亡期
二、名称解释
1.发酵工程:采用现代工程(基因工程、细胞工程、蛋白质工程),利用微生物
的某些特性进行生产的工程
2.化学消泡:泡沫的表面存在有极性表面活性物质形成的双电子层,加入另一种
极性相反的表活质,可以中和电性,破坏泡沫的稳定性,使泡沫破碎。
3.双水相体系:某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相
4.发酵周期:在发酵过程中,上一次投料发酵开始时到下一次投料之前的时间段
5.I型发酵模型(发酵类型):又称生长相关型,是指产物形成与碳源利用关系
的曲线。这一型的特点是菌体生长、碳源利用和产物形成都在形同的时间出现高
峰,即表现出产物形成直接与碳源利用有关。
三、简答题
1.解释温度对发酵的影响,并从理论上分析在中试(发酵罐体积小于2m3)及工
业化生产(发酵罐体积大于10m3)中,如何控温
原因:温度影响微生物生长速率、呼吸强度、产物的生成率,从而影响发酵产物
的形成。(一方面随着温度的上升,细胞中依靠酶的生物化学反应速率加快,导
致微生物生长速度 加快;另一方面,组成细胞的物质如蛋白质、核酸等都对温
度较敏感,随着温度的升高,这 些物质的立体结构受到破坏,使得依靠酶的化
学反应失活,从而引起微生物生长的抑制,甚 至死亡。)
控温:工业上使用大体积发酵罐的发酵过程, 一般 不需要加热,因为释放的发
酵热常常超过微生物的最适温度,所以需要冷却的情况较多。通 常是利用发酵
罐的热交换装置进行降温,如果气温较高,冷却水的温度也较高时,多采用冷 盐
水进行降温。
2.发酵过程中泡沫产生的原因是什么?泡沫对发酵过程的影响及其如何消泡?