课 程 设 计 说 明 书课程名称：发酵工程 设计题目：大肠杆菌的高细胞密度发酵 院 系：生物与食品工程学院 学生姓名： 郑帅超 学 号：0 专业班级：11 生物技术 指导教师：李安华 2014年5月26日课 程 设 计 任 务 书设计题目枯草芽孢杆菌产淀粉酶发酵工艺的优化学生姓名郑帅超所在院系生物与食品工程学院专业、年级、班11生物技术设计要求：1、树立正确的设计指导思想，严谨负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索的作风和学风。2、根据所给资料，按照任务书中提出的范围和要求按时独立完成，不得延误，不得抄袭他人成果。3、说明书应字迹清楚文字通顺，并附有各项设计成果表，摘引其他书籍或杂志的材料必须注明出处。4、设计标准要求规范、实用、切合实际。5、设计应严格按有关设计规范进行。6、设计结束后，以个人为单位提交设计说明书一份（后附流程图）。学生应完成的工作：1、在老师的帮助下完成题目设计。2、学生查阅相关文献、资料制定实验路线，并有指导老师检查实验路线的合理性和可行性。3、学生在实验室完成实验方案。4、完成课程设计说明书的初稿，由指导老师帮助修改，最后定稿。参考文献阅读：1李寅等著，高细胞密度发酵技术，化学工业出版社，2006-10-01，177288.2陈坚 ,李寅 ,毛英鹰 ,等. 生物工程学报 ,1998 ,14(4) :452455.3李民 ,陈常庆 ,朴勤 ,等. 生物工程学报 ,1998 ,14(3) :270275.4杨汝燕 ,李民 ,陈常庆. 工业微生物 ,1998 ,28(3) :3033.5 李民 ,陈常庆 ,朴勤等 ,生物工程学报 ,1998 ,14 (3) :270275.6杨汝燕 ,李民 ,陈常庆 ,工业微生物 ,1999 ,29(1) :2528.7徐皓 ,李民 ,阮长庚 ,等. 工业微生物 ,1998 ,28(2) :2025. 8刘社际 ,葛永红 ,杨立明. 中国生物制品学杂志 ,1999 ,12 (1) :29 31. 工作计划：2013.5.11分组并确认指导老师，在老师指导下查阅文献，确定题目。2013.5.12-2013.5.13 进行理论试讲阶段，确定实验路线，然后确定实验方案。2013.5.14-2013.5.17 进行实验操作和书写设计说明书。2013.5.18-2013.5.22 修改说明书，和指导老师沟通。2013.5.23 2013.5.26 上交课程设计说明书，并由指导老师填写评语和成绩。任务下达日期： 2014年5月13日 任务完成日期： 2014年5月26日指导教师（签名）： 学生（签名）： 枯草芽孢杆菌产淀粉酶发酵工艺的优化摘要：大肠杆菌被广泛地用于基因工程菌的构建，以获得大量的外源基因产物 ,利用基因重组技术构建的基因工程菌的发酵工艺不同于传统的发酵工艺。生物工程菌发酵的目的是希望能获得大量的外源基因产物 ,尽可能减少宿主细胞本身蛋白的污染。外源基因的高水平表达不仅涉及宿主 ,载体和目的基因三者之间的相互关系,而且与其所处环境条件息息 相关。因此仅按传统的发酵工艺生产生物制品是远远不够的,需要对影响外源基因表达的因素进行分析 ,探索出适于外源基因高效表达的发酵工艺。高密度、高产率和高浓度培养是近几年发酵工业的目标和方向 。近几年 ,人们对高密 度发酵(high cell density fermentation)进行了大量的研究 ,并取得了可喜的成果。对于大肠杆菌 ,尤其是重组大肠杆菌的发酵来讲 ,实现高密度发酵 ,可相应地缩小生物反应器的体积 和降低生物量的分离费用 ,从而降低生产成本 ,达到提高生产效率的目的。本文就大肠杆菌高密度发酵的影响因素 包括培养基、培养条件、补料方法、发酵工艺以及高密度发酵过程中存在的问题和对策加以讨论,并探讨了如何提高大肠杆菌高密度发酵工艺技术水平。关键词： 大肠杆菌 高密度发酵 培养基 溶氧值 菌体密度 目 录1. 设计背景.11.1 大肠杆菌简介.11.2 高细胞密度发酵技术概述.11.3 影响大肠杆菌高细胞密度发酵的因素.22. 设计方案 .32.1实验材料与条件.32.2培养基.32.3总工艺流程.43. 方案实施.53.1 种子的扩大培养.53.3发酵罐的灭菌实消.53.4接种.53.5取样检测分析.53.6补料.63.7倒罐.64. 收获与致谢.75. 参考文献.86. 附件.9在已确定的场地上，采用多种手段查明场地工程地质条件；采用综合评价方法，对场地和地基稳定性做出结论；对不良地质作用和特殊性岩土的防治、地基基础形式、埋深、地基处理等方案的选型提出建议；提供设计、施工所需的岩土工程资料和参数。 1.设计背景1.1 大肠杆菌简介 大肠埃希氏菌(Escherichia coli )通常称为大肠杆菌，1885年由Theodor Escherich发现，分布在自然界，大多数是不致病的，主要附生在人或动物的肠道里,为正常菌群，少数的大肠杆菌具有毒性,可引起疾病。大肠杆菌是细菌，属于原核生物，具有由肽聚糖组成的细胞壁，只含有核糖体简单的细胞器，没有细胞核有拟核，细胞质中的质粒常用作基因工程中的运载体。其代谢类型是异养兼性厌氧型。 大肠杆菌在生物技术中的应用：大肠杆菌作为外源基因表达的宿主，遗传背景清楚，技术操作简单，培养条件简单，大规模发酵经济，倍受遗传工程专家的重视。目前大肠杆菌是应用最广泛，最成功的表达体系，常做高效表达的首选体系。 在培养基选体系培养时无需添加生长因子，向培养基中加入伊红美蓝遇大肠杆菌，菌落呈深紫色，并有金属光泽，可鉴别大肠杆菌是否存在。1.2 高细胞密度发酵技术概述 基因工程技术和大规模培养技术的有机结合，使得原来无法获得的许多天然蛋白能够大量生产：由于大肠杆菌(EscheHchia colo结构简单、遗传学背景清晰、生长周期短、 生长条件清楚，成为最为常用的宿主菌,已被广泛应用于重组蛋白,以及非蛋白的生物分子，如氨基酸等的生产。 高细胞密度发酵 (high cell density cultivation，HCDC)是指在一定条件和培养体系下，获得最多的细胞量，由此更多地或更高效地获得目的产物。即利用一定的培养技术和装置提高菌体的发酵密度，使菌体密度较普通培养有显著提高，最终提高产物的比生产率(单位体积单位时间内产物的产量)。实现高密度发酵不仅可以减少培养体积，强化下游分离提取，还可以缩短生产周期、减少设备投资，从而降低生产成本。 通常认为菌体密度超过50 g(DCW)L即为高密度发酵。根据Riesenbere计算，理论上大肠杆菌发酵所能达到的最高菌体密度为400 g(DCWL)，考虑到实际情况中的种种条件限制，Markel认为最高的菌体密度为200 g(DCWL)，此时发酵液的25充满了长3 m，宽1m的大肠杆菌，发酵液粘度很高，几乎丧失流动性。迄今为止，大 肠杆菌发酵菌体密度最高的两例为：非重组E coli W3110达174 g(DCWL)，生产聚3 羟基丁酸的重组菌达1 754 g(DCWL)。