1. 菌種培育
由于從自然界分離的菌種不一定能滿足生產(chǎn)的要求,因此必須對(duì)菌種進(jìn)行改造,如何改造培育優(yōu)良菌種呢?
第一,生產(chǎn)微生物直接合成的產(chǎn)物,即微生物的天然產(chǎn)品,如抗生素、氨基酸等,先從自然界分離出相應(yīng)的菌種,再用物理或化學(xué)的方法進(jìn)行誘變育種,從中篩選出產(chǎn)量高的菌株用于生產(chǎn)。例如生產(chǎn)用青霉菌的培育過(guò)程。
第二,生產(chǎn)微生物不能合成的產(chǎn)物,如人的生長(zhǎng)激素、胰島素等產(chǎn)品,則用細(xì)胞工程、基因工程對(duì)微生物的遺傳特性進(jìn)行定向的改造,構(gòu)建工程菌來(lái)達(dá)到生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)品的目的。例如單克隆抗體、白細(xì)胞介素—2、抗血友病因子的生產(chǎn)。
2. 兩次培養(yǎng)
發(fā)酵工程的幾個(gè)環(huán)節(jié)中有兩次對(duì)微生物進(jìn)行培養(yǎng),第一次是對(duì)菌種的擴(kuò)大培養(yǎng),第二次是發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)品過(guò)程時(shí)的培養(yǎng)。它們有何區(qū)別呢?
第一,兩次培養(yǎng)的目的不同。擴(kuò)大培養(yǎng)是為了讓菌種在短時(shí)間內(nèi)快速繁殖,以便得到大量的菌種用于生產(chǎn)。而發(fā)酵過(guò)程的培養(yǎng)是為了獲得生物產(chǎn)品、單細(xì)胞蛋白或者是發(fā)酵產(chǎn)物。
第二,兩次培養(yǎng)的條件不相同。例如:酒精發(fā)酵,擴(kuò)大培養(yǎng)要在有氧的條件下進(jìn)行,讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸,獲得的能量多,短時(shí)間內(nèi)大量繁殖使自己在培養(yǎng)基中成為優(yōu)勢(shì)種群,發(fā)酵過(guò)程的培養(yǎng)要在厭氧的條件下進(jìn)行才能產(chǎn)生酒精;又如谷氨酸發(fā)酵,谷氨酸棒狀桿菌擴(kuò)大培養(yǎng)要求C:N=4:1,菌體大量繁殖,發(fā)酵過(guò)程的培養(yǎng)C:N=3:1才能大量合成谷氨酸。
3. 菌體生長(zhǎng)規(guī)律
研究微生物的生長(zhǎng)規(guī)律是為發(fā)酵提供理論依據(jù),是將少量的單一菌種接種到恒定容積的液體培養(yǎng)基中,在適宜條件下培養(yǎng)并定期取樣測(cè)定菌體的群體生長(zhǎng)規(guī)律,由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有限,菌體生長(zhǎng)有調(diào)整期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期四個(gè)階段。但是發(fā)酵工程的發(fā)酵階段是為了最大限度地得到產(chǎn)品,要進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng),所以只有調(diào)整期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期三個(gè)階段,沒(méi)有衰亡期。