发酵工程复习重点.doc
食品11发酵工程重点整理汇总.
第一章绪论1.发酵的定义工业上所称的发酵是泛指利用生物细胞制造某些产品或净化环境的过程，它包括厌氧培养的生产过程。
2. 发酵工程（Fermentation Engineering）的定义发酵工程，是利用“生物细胞”的特定功能，通过现代工程技术手段（主要是发酵罐或生物反应器的自动化、高效化、功能多样化和大型化）生产各种特定的有用物质，或者把微生物直接用于某些工业化生产的一种生物技术体系。
3.发酵工程技术主要包括：提供高性能生产菌种的菌种技术、实现低成本大规模生产产品的发酵技术和最终获得合格产品的分离纯化技术。
4.发酵工艺过程的主要内容包括：发酵原料的选择及预处理，微生物菌种的选育及扩大培养，发酵设备选择及工艺条件控制，发酵产物的分离提取，废弃物的回收和利用等。
5.发酵工程的产品可分为以下六大类：（1）微生物菌体细胞如酵母菌、食用菌、微生物农药的生产。
（2）微生物酶类如各种酶种、酶制剂和各种曲类的生产。
（3）微生物代谢产物如初级代谢产物氨基酸、有机酸、有机溶剂、核苷酸、蛋白质、核酸和维生素等，次级代谢产物抗生素、生物碱和植物激素的生产等。
（4）微生物的转化产物利用微生物代谢过程中的某一种酶或酶系将一种化合物转化成含有特殊功能基团产物的生物化学反应。
如将甘油转化为二羟基丙酮，将葡萄糖转化为葡萄糖酸，将山梨醇转化为L-山梨糖等。
特别是甾体激素的转化受到了广泛的重视。
（5）工程菌发酵产物20世纪70年代兴起的基因工程和细胞工程，取得了飞跃的发展。
通过基因工程和细胞工程创造出许许多多的具有特殊功能的“工程菌”，用发酵技术可以生产出更多更好的产品，发挥更大的经济效益。
（6）动物、植物细胞大规模培养的产物如利用木瓜细胞大规模培养生产木瓜蛋白酶，利用植物细胞培养技术生产天然食用色素等。
6.根据发酵的特点和微生物对氧的不同需要，可以将发酵分成若干类型：(1) 按发酵原料来区分：糖类物质发酵、石油发酵及废水发酵等类型。
发酵工程重点
发酵⼯程重点第⼀章、绪论⼀、名词解释：1．发酵：利⽤微⽣物在有氧或⽆氧条件下的⽣命活动来制备微⽣物菌体或其代谢产物的过程2．发酵⼯程：主要指在最适发酵条件下，发酵罐中⼤量培养细胞和⽣产代谢产物的⼯艺技术。
3．微⽣物的纯培养：把各种微⽣物彼此分开培养成纯种微⽣物4．深层培养：（你们书上有的）5．微⽣物的⽣物转化：是利⽤⽣物细胞对⼀些化合物某⼀特定部位（基团）的作⽤，使它转变成结构相类似但具有更在经济价值的化合⼆、问题：1.发酵⼯业的基本流程是什么？①发酵原料的选择和预处理②微⽣物菌种的选育及扩⼤培养③发酵设备选择及⼯艺条件的控制④发酵产物的分离提取⑤废弃物的回收和利⽤等2.发酵⼯程有哪⼏部分组成？各部分研究⽬标是什么？- 上游⼯程- 发酵⼯程- 下游⼯程3.实现发酵产品的基本条件是什么？适宜的微⽣物、保证或控制微⽣物进⾏代谢的各种条件、进⾏微⽣物发酵的设备、精制成产品的⽅法的设备第⼆章、⼯业发酵菌种的选育⼀、名词解释：1.⾃然选育：在⽣产过程中，不经过⼈⼯处理，利⽤菌种的⾃发突变，选育出优良菌种的过程2.诱变选育：利⽤物理或化学诱变剂处理均匀分散的微⽣物细胞群，促使其突变率⼤幅度提⾼，然后采⽤简便、快速和⾼效的筛选⽅法。
3.富集培养：利⽤不同种类微⽣物⽣长繁殖对环境和营养的要求不同，⼈为的控制条件，使之利于某类或某种微⽣物⽣长，⽽不利于其他种类的微⽣物的⽣存，已达到使⽬的菌种占优势⽽得以快速分离纯化的⽬的。
⼆、问题：1、微⽣物菌种选育的⽅法：⾃然选育、诱变育种、细胞⼯程育种、DNA重组技术育种2、⾃然选育的主要步骤：答案⼀：菌种—菌悬液—分离单菌落—分别测定单菌落的⽣产能⼒—筛选⾼产菌株◆答案⼆：采样-增殖培养-培养分离-筛选（初筛和复筛）（⽼师说答案2还好，⼤家可以⾃⼰再整理下）3、诱变选育的⽅法和步骤？- ⽅法和步骤：①出发菌株的选择②制备菌悬液③诱变处理④中间培养⑤突变菌株筛选- 后培养（中间培养）：由于在发⽣了突变尚未表现出来之前，有⼀个表现延迟的过程，即细胞内原有酶量的稀释过程（⽣理延迟），需3带以上的繁殖才能将突变性状表现出来。
发酵工程复习重点
1.发酵工程：工程学与微生物学的结合。
利用微生物的特定性状和功能，通过现代化工程技术，生产有用物质或直接将其应用于工业化生产的一种技术体系。
是建立在微生物发酵工业基础上，与化学工程相结合而发展起来的一门学科。
也称微生物工程。
2.发酵工程的应用范围：（1）医药工业方面：抗生素、氨基酸、V B12、V B2、甾体激素、生物制品、酶抑制剂、其他。
（2）食品工业方面：加工、含醇饮料、发酵乳制品、调味剂、甜味剂、添加剂、食品检验。
（3）轻工业方面：淀粉、蛋白、果胶、脂肪、过氧化氢酶（4）化工能源方面：醇及溶剂、有机酸、多糖、烷烃、清洁能源（5）环境保护方面：厌气发酵、好气发酵（6）细菌冶金方面：氧化亚铁硫杆菌（7）高技术研究方面：为基因工程提供质粒、病毒载体、限制性内切酶、连接酶、磷酸酶、磷酸激酶等；生物传感器（8）农业方面：生物农药、生物除草剂、生物增产剂、食用菌和药用真菌。
3.酶活性调节：指一定数量的酶，通过其分子构象或分子结构的改变来调节其催化反应的速率。
分为酶的激活也抑制作用。
激活作用是某个酶促反应中，某种低分子质量的物质加入后，导致原来无活性或活性很低的酶转变为有活性或活性提高，使酶促反应速率提高的过程。
抑制作用是某个酶促反应中，某种低分子质量的物质加入后，导致酶活力降低的过程。
4.酶合成调节：通过调节酶的合成量进而调节代谢速率的调节机制，是基因水平上（原核生物中主要在转录水平上）的代谢调节。
5.同工酶：能催化同一种化学反应，但其酶蛋白的分子结构组成却有所不同的一组酶。
6.初级代谢：一类普遍存在于生物中的代谢类型，与生物生存有关。
7.初级代谢产物：单糖、核苷酸等单体、由单体组成的大分子聚合物（如蛋白质、核酸、多糖等）、能量代谢和代谢调节中起作用的各种物质，如ATP,[H] 。
8.次级代谢：微生物为避免代谢过程中某种代谢产物的过量积累而有利于生存的代谢类型，并非生命活动所必须的。
9.次级代谢产物：不是微生物生长所必需的的，及时在这些代谢的某个环节上发生障碍，也不会导致机体生长停止或死亡，仅仅是影响了机体合成次级代谢产物的能力。
发酵工程复习重点
1、发酵工程的概念：发酵原理与工程学的结合，利用生物细胞(含动物、植物和微生物细胞)，在合适的条件下，经特定的代谢途径转变成所需产物或菌体的过程。
是研究利用生物材料生产有用物质，服务于人类的一门综合性科学技术。
2、发酵过程的分类：1）获取能量的方式：好氧发酵、厌氧发酵；2）发酵状态：固态发酵、液态发酵、液体表面发酵、液体深层发酵；3）发酵工艺类型：批式发酵、半连续发酵、连续发酵4）产物类型：初级代谢产物发酵、次级代谢产物发酵；(或)食品发酵、有机酸发酵、氨基酸发酵、维生素发酵、抗生素发酵、酵母培养3、巴氏灭菌法：又称低温灭菌法，先将要求灭菌的物质加热到65℃30分钟或72℃15分钟，随后迅速冷却到10℃以下。
这样既不破坏营养成分，又能杀死细菌的营养体。
如：啤酒、黄酒、酱油、醋、牛奶等4、发酵工程的第一次飞跃：通气搅拌发酵技术的建立世界上第一个抗生素——青霉素世界上第二个抗生素——链酶素5、生物工程研究的领域：基因工程、酶工程、细胞工程、发酵工程、生物反应器、生物分离工程6、工业微生物的特点：1）种类繁多，分布广泛2）生长繁殖快，代谢能力强3）遗传稳定性差，容易发生变异7、发酵工业对菌种的要求：(1)能在廉价原料制备的培养基上迅速生长并生成所需的代谢产物，且产量高；(2)培养条件易于控制；(3)生长迅速，发酵周期短；(4)满足代谢控制的要求；(5)抗噬菌体和杂菌的能力强；(6)遗传性状稳定，菌种不易变异退化；(7)在发酵过程中产生的泡沫要少；(8)对需要添加的前体物质有耐受能力，并且不能将这些前体物质作为一般碳源利用；(9)不是病原菌，同时在系统发育上与病原菌无关，不产生任何有害的生物活性物质(包括抗生素、激素和毒素)。
8、微生物菌种的分离：1）施加选择性压力分离法利用不同种类的微生物其生长繁殖对环境和营养要求的不同，如温度、pH、渗透压、氧气、碳源、氮源等，人为控制这些条件，使之利于某类或某种微生物生长，而不利于其他种类微生物的生存，以达到使目的菌种占优势，而得以快速分离纯化的目的。
发酵工程全重点复习
1 发酵:复杂的有机化合物在微生物的作用下分解成比较简单的物质。
2 发酵工程:发酵原理与工程学的结合，是研究由微生物细胞参与的工艺过程的原理和科学，是研究利用生物材料生产有用物质，服务于人类的一门综合性学科。
3 营养缺陷型:因丧失合成某些生活必需物质的能力，不能在基本培养基上生长，必须补充一种或一种以上的营养物质才能生长。
4 诱变剂:凡是能引起生物体遗传物质发生突然或根本的改变，使其基因突变或染色体畸变达到自然水平以上的物质，统称为诱变剂。
5 自然选育:也称自然分离，是指对微生物细胞群体不经过人工处理而直接进行筛选的育种方法，又称为单菌落分离。
6 分批培养:是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖，在特定条件下完成一个生长周期的微生物培养方法7 连续培养:叫开放培养，是相对分批培养或密闭培养而言的。
连续培养是采用有效的措施让微生物在某特定的环境中保持旺盛生长状态的培养方法.8 介质过滤:让含菌空气通过过滤介质，以阻截空气中所含微生物，而取得无菌空气。
9 穿透率:过滤后空气中残留颗粒数与原有颗粒数之比10 过滤效率:被过滤的戒指层捕集的尘埃颗粒数与空气中原有颗粒数之比11 亨利定律:与溶解浓度达到平衡的气体分压与该气体被溶解的分子分数成正比12 气膜传质系数:是对于气液相传质体系，单独根据气膜的推动力和阻力计算传质速率时所用的系数。
13 液膜传质系数:是根据双膜理论，对于气液相传质体系，在稳定条件下，单独根据液膜的推动力和阻力计算传质速率时所用的系数。
14 总推动力:空气中氧的分压与界面处的氧的分压之差。
15 摄氧率r:单位时间内单位体积培养液中微生物摄取氧的量，记作(mmol/L*h)rO216 搅拌功率:一般通过设定搅拌器的转速来满足达到所需的搅拌作业功率。
17 发酵机理:微生物通过其代谢活动，利用基质合成人们所需要的产物的内在规律18 巴斯德效应:在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气,则葡萄糖消耗减少,抑制发酵产物积累的现象称为巴斯德效应。
发酵重点1-8
1、发酵工程的基本定义？发酵工程：是利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程技术体系，是生物工程与生物技术学科的重要组成部分。
发酵工程也称作微生物工程，该技术体系主要包括菌株选育与保藏、菌种的扩大生产、微生物代谢产物的发酵生产和分离纯化制备，同时也包括微生物生理功能的工业化利用。
2、提出研发一个发酵新产品的可能路线发酵生产工艺流程除某些转化过程外，典型的发酵工艺过程大致可以划分为以下6个基本过程①用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的配制；②培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌；③扩大培养有活性的适量纯种，以一定比例将菌种接入发酵罐中；④控制最适的发酵条件使微生物生长并形成大量的代谢产物；⑤将产物提取并精制，以得到合格的产品；⑥ 回收或处理发酵过程中所产生的三废物质。
3、发酵工业的特点①常温常压下进行的生物化学反应，条件较温和②较廉价的原料生产较高价值的产品③通过生物体的自适应调节来完成，反应专一性强，可以得到较为单一的代谢产物④可以产生比较复杂的高分子化合物⑤不受地理、气候、季节等自然条件的限制，可以根据订单安排通用发酵设备来生产多种多样的发酵产品1、为什么需要进行微生物菌种改良？①提高目标产物的产量生产效率和效益！②提高目标产物的纯度，减少副产物可有效降低产物分离成本。
③改良菌种性状，改善发酵过程改变和扩大菌种所利用的原料范围、提高菌种生长速率、保持菌株生产性状稳定、提高斜面孢子产量、改善对氧的摄取条件并降低需氧量及能耗、增强耐不良环境的能力（如耐高温、耐酸碱、耐自身所积累的过量代谢产物）、改善细胞透性以提高产物的分泌能力等。
④改变生物合成途径，以获得高产的新产品2、你认为菌种筛选过程中最关键的环节是什么？筛选方法（1）平皿快速检测法肉眼可观察的变化。
显色法、变色圈法、透明圈法、生长圈法和抑制圈法…（2）形态变异的利用（3）高通量筛选(high throughput screening)3、如果尽量保持菌种不发生退化？（1）控制传代次数基因的变化往往发生在复制和繁殖过程中，繁殖越颇繁，复制的次数越多，基因发生变化的机会也就越多。
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发酵工程（Fermentation Engineering）的定义应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会服务的一门科学。
淀粉质原料进行蒸煮的目的是使植物组织和细胞膜彻底破裂，淀粉成为溶解状态进行液化；同时对进料进行灭菌；排除原料中的一些不良成分及气味。
为了实现这些目的，蒸煮设备必须达到下列要求：(1)能使淀粉细胞完全破裂，淀粉溶解成均匀的糊状物；(2)尽量减少淀粉和糖分的损耗，避免产生其它不必要的有害的化学变化；(3)节省蒸汽，减少热损失；(4)设备能承受较高的压力，具有耐磨性，能使物料在锅内充分翻动，受热均匀；(5)结构简单，操作方便，投资少。
连续蒸煮有低温长时间的罐式连续蒸煮，中温的柱式连续蒸煮和高温短时间的管式连续蒸煮后熟器在连续蒸煮中，后熟器是利用经加热器或蒸煮锅(罐)加热后的料液余热，在一定压力和温度下维持一定时间的继续蒸煮，因此，后熟器又称维持器。
对后熟器的要求是，料液在后熟器中的整个截面上均匀地由下向上推动，力求做到先进先出。
真空冷却指的是醪液在一定的真空度下（即醪液进入负压状态）醪液本身产生大量蒸气（二次蒸气），并被抽出，这样便消耗了醪液大量的热量，因而醪液很快冷到与真空度相应的温度，这种醪液冷却法就称为真空冷却糖化设备主要是糖化罐，其容积按1m3的糖化醪需要的1.3m3容积来计算。
其旋转方向与冷却水在蛇管中水流的方向相反⏹连续糖化罐的作用是连续地把糊化醪与水稀释，并与液体曲或麸曲乳混合，在一定温度下维持一定时间，保持流动状态，以利于酶的活动。
二级真空冷却的连续糖化法。
对蒸煮醪的前冷却和后冷却均采用真空冷却的糖化工艺，叫二级真空冷却糖化法发酵罐的定义：是为一个特定生物化学过程的操作提供良好而满意的环境的容器。
⏹1．按微生物生长代谢需要分类：⏹好气：抗生素、酶制剂、酵母、氨基酸，维生素等产品是在好气发酵罐中进行的；需要强烈的通风搅拌，目的是提高氧在发酵液中的传质系数；⏹厌气：丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等采用厌气发酵罐。
发酵工程期末复习(必考)
发酵工程期末复习（必考）1.发酵工程：是一门以微生物、动植物细胞为生物作用剂进行产品工业化生产的系统工程。
涉及范围包括发酵工艺和发酵设备两大部分。
主要研究内容有菌种选育与构建、大规模培养基和空气的灭菌、大规模细胞培养过程、细胞生长和产物形成动力学、生物反应器的优化设计和操作、生物反应过程的参数检测和计算机应用、发酵产品的分离纯化过程中的技术问题。
发酵工程原理是指导发酵产品研究与开发，发酵工厂设计与建设以及发酵生产实践的理论。
2.生物技术：应用自然科学及工程学的原理，依靠生物作用剂的作用将物料进行加工以提供产品或为社会服务”的技术。
所谓生物作用剂可以是酶、细胞或多细胞生物体。
生物技术又叫生物工程，包括基因工程、酶工程（蛋白质工程）、细胞工程（包括组织工程）、发酵工程。
3.自然选育：在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自然突变而进行菌种筛选的过程。
引起自然突变的原因有两个：多因素低剂量的诱变效应和互变异构效应。
4.诱变育种：指利用物理、化学等诱变剂处理均匀而分散的微生物细胞群，在促进其突变率显著提高的基础上，采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选出少数符合目的的突变株，以供科学实验或生产实践使用。
5.原生质体融合：把两个亲本的细胞壁分别通过酶解作用加以瓦解，使菌体细胞在高渗环境中释放出只有原生质膜包裹着的球状体（称为原生质体）。
两个亲本的原生质体在高渗条件下混合，由聚乙二醇（PEG）作为助融剂，使它们互相凝集，发生细胞融合，接着两个亲本基因组由接触到交换，从而实现遗传重组。
在再生成细胞的菌落中就有可能获得具有理想性状的重组子。
6.培养基：培养基是人工配置的供微生物或动植物细胞生长、繁殖、代谢、和合成人们所需产物的营养物质和原料，同时，培养基为微生物等提供除营养外的其他生长所必须的环境条件。
7.前体：指某些化合物加入发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物中去，而自身结构并没有明显变化，产物的产量却因前体的加入而有较大的提高。
发酵工程(菌种选育)重点
尽管通过增殖培养效果显著，但还是处于微生物的 混杂生长状态。因此还必须分离，纯化，在固体培 养基平板上获得单菌落。 纯种分离的方法有划线分离法、稀释分离法。
分离的效率取决于培养基养分、pH、温度和 加入的选择性抑制剂。 嗜中性放线菌分离培养基pH常在6.7~7.5， 嗜酸性放线菌pH降至4.5~5.0。 放线菌筛选时，可加入真菌抗生素，对放线 菌无作用。 分离放线菌分离平板通常在25~30℃培养。 嗜热菌45~55 ℃ ，嗜冷菌4~10 ℃ 。
当代并不表现出来, 在筛选时就会被淘汰; 若突变性状是显
性的, 那么, 在当代就表现出来, 但在进一步传代后, 就会
出现分离现象, 造成生产性状衰退, 因此，应尽可能选择孢
子或单倍体的细胞作为诱变对象。
即使如此, 有时也会出现表型延迟现象, 这是因为诱变
剂往往只作用于DNA分子的一条单链，DNA 进一步复制后,
实例：碱性纤维素酶产生菌的筛选 文献:产生菌为中性牙孢杆菌，嗜碱牙孢杆菌、放线菌及霉菌 →80℃、30min处理 ↓ 0.0075%曲利本蓝＋1%CMC（羧甲基纤维素），pH10.5、 培养3～4天，选择有凹陷圈的菌落 采样（造纸 厂） 26株为组成型 从285个土样中获得62株 36株为诱导型
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原料的定义:•从工艺角度来看,凡是能被生物细胞利用并转化成所需的代谢产物或菌体的物料,都可作为发酵工业生产的原料•具体:一般是含有可发酵性糖或可转化为可发酵性糖的物料,还包括前体物质等等原料选择的原则1满足生产工艺要求:适合微生物需要、吸收利用、代谢产物生产对生产中除发酵以外的其他方面,如通气、搅拌、精制、废弃物的处理等所带来的困难最少2满足管理和经济要求:原料价格低廉(占成本的比例•原料资源要丰富,容易收集(60-70‘s,石油烷烃生产谷氨酸•因地制宜,就地取材•原料要容易贮藏3满足环保的要求资源化减少污染常用原料种类•薯类:甘薯、马铃薯、木薯、山药等•粮谷类:高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦、燕麦、黍和稷等(酒用原料•野生植物:橡子仁、葛根、土茯苓、蕨根、石蒜、金刚头、香符子等•农产品加工副产物:米糠(饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣等•糖蜜•非粮食生物质原料:纤维素、木质素、半纤维素等•水果类原料:葡萄、苹果、山楂等常用原料的化学组成•碳水化学物:主要是单糖和双糖,发酵微生物的碳源和能源。
一些多糖则需转化为单糖或双糖后才被利用•蛋白质:蛋白质经蛋白酶分解后产生的多肽或氨基酸,是糖化菌和酵母菌生长繁殖的氮源•脂肪:针对不同的发酵产品其作用有较大差别•灰分:主要是P、Mg、K、S、Ca等元素,是微生物生长和代谢所必需糖蜜:英文名称:molasses定义:工业制糖过程中,蔗糖结晶后,剩余的不能结晶,但仍含有较多糖的液体残留物。
玉米浆:外文名corn steep liquor,是制玉米淀粉的副产物,原料为玉米糁、水、玉米汁。
制造玉米淀粉须将玉米粒先用亚硫酸浸泡,浸泡液浓缩即制成黄褐色的液体,叫玉米浆,含有丰富的可溶性蛋白、生长素和一些前体物质,含大约40%~50%固体物质。
味道微咸,是微生物生长很普遍应用的有机氮源,它还能促进青霉素等抗生素的生物合成。
培养基设计的基本原则1培养基的组成必需满足细胞的生长和代谢产物所需的元素,并能提供生物合成和细胞维持活力所需要的能量2营养成分恰当的配比3渗透压(吸收、传质4pH值5氧化还原电位(如:专性厌氧菌如何进行培养基的设计(1理论计算法碳源和能源+氮源+其他需要→细胞+产物+CO2+H2O+热量通过计算可以获得生产一定数量的细胞时所需的营养物的最低数量。
发酵工程知识点(word文档物超所值)
殊情况外，发酵液等一般对生物体无害。
⑦发酵生产在操作上最需要注意的是防止杂菌污染。
进行设备的冲洗、灭菌，空气过滤等，使全过程在无菌条件下运转⑧通过微生物的菌种改良，能够利用原有生产设备使生产飞跃上升五、发酵罐的类型1. 按微生物生长：厌氧和好氧发酵设备2. 按发酵罐设备特点：1）机械搅拌通风发酵罐循环式：伍式、文氏管式发酵罐非循环式：通风式、自吸式发酵罐2）非机械搅拌通风发酵罐循环式：气提式、液提式发酵罐非循环式：排管式、喷射式发酵罐3. 按溶积分类50L以下的是实验室发酵罐50~5000L是中试发酵罐5000以上是生产规模的发酵罐4. 按微生物生长环境悬浮生长系统支持生长系统5. 按操作方式分批发酵和连续发酵. 常见发酵设备的类型1. 机械搅拌发酵罐利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液混合并溶解在发酵液中，基本要求：1）适宜的径高比，罐身较长，氧利用率较高2）能耐受一定的压力3）搅拌通风装置4）足够的冷却面积5）罐内要减少死角6）搅拌器的轴封要严密，以减少泄露2.自吸式发酵罐最关键的部件是带有中央吸气口的搅拌器浸在发酵液中的转子迅速旋转，液体和空气在离心力作用下被甩向叶轮外缘，中心形成负压转子的空膛与大气相通发酵罐外的空气通过过滤器不断被吸入转子的搅拌使气体分散3. 空气带升环流式发酵罐在罐外装设上升管，上升管两端与罐底及罐上部相连接，构成一个循环系统.在上升管的下部装设空气喷嘴，以250~300 m/s的高速喷入上升管。
借助喷嘴的作用将空气分散。
分为内环流式和外环流式两种。
4. 高位塔式发酵罐罐内装有若干块筛板。
而次级代谢是相对于初级代谢而提出的一个概念。
一般认为，次级代谢是指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程2 产物不同初级代谢的产物，如单糖或单糖衍生物、核苷酸、维生素、氨基酸、脂肪酸等单体以及由它们组成的各种大分子聚合物，如蛋白质、核酸、多糖、脂质等生命必需物质。
发酵工程复习纲要(必考)(word文档良心出品)
1）发酵的传统定义：酵母作用于果汁或发芽谷物，产生CO2的现象。
发酵的现代定义：利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程。
2）发酵工程定义：利用微生物特定性状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系，是将传统发酵与现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的发酵技术。
（又称微生物工程，以微生物的生命活动为基础）3）微生物工业发酵的基本过程：4）发酵工程与传统酿造、化学工程相比特点是：发酵是生物体自身进行的反应与传统酿造相比：1、发酵过程以生命体的自动调节方式进行，数十个反应过程能够在发酵设备中一次完成；2、反应通常在常温常压下进行，条件温和，耗能少，设备较简单；3、原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，可以是农副产品、工业废水或可再生资源，微生物本身能有选择地摄取所需的物质；4、容易生产复杂的高分子化合物，能高度选择地在复杂化合物的特定部位进行氧化、还原、官能团引入或去除等反应；5、发酵过程中需要防止杂菌污染，大多情况下设备需要进行严格的冲洗、灭菌，空气需要过滤等。
与化学工程相比（发酵工程的一般特征）：1、作为生化反应，通常在常温常压下进行，因此没有爆炸之类的危险，各种设备都不必考虑防爆问题，还有可能使一种设备具有多种用途；2、原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，加入少量的各种有机或无机氮源，只要不含毒物，一般无精制的必要，微生物本身就有选择地摄取所需物质；3、反应以生命体的自动调节方式进行，因此数十个反应过程能够像单一反应一样，在称为发酵罐的单一设备内很容易地进行；4、能够容易地生产复杂的高分子化合物，是发酵工业最有特色的领域；5、由于生命体特有的反应机制，能高度选择性地进行复杂化合物在特定部位的氧化、还原、官能团导入等反应；6、生产发酵产物的生物物质菌体本身也是发酵产物，富含维生素、蛋白质、酶等有用物质。
因此，除特殊情况外，发酵液等一般对生物体无害；7、发酵生产在操作上最需要注意的是防止杂菌污染8、通过微生物的菌种改良，能够利用原有生产设备使生产飞跃上升。
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微生物生物技术重点第一章1 发酵的概念传统概念：指酵母作用于果汁或发芽谷物，进行酒精发酵时产生CO2的现象。
生物学概念：发酵是指微生物在无氧条件下分解代谢有机物质释放能量的过程。
（生化）工业生物学家概念：利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程现代概念：培养生物细胞（含动植物和微生物）来制取产物的所有过程2 生物工程（Microbial engineering ）是利用微生物的特定性状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系；是将传统发酵与现代DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的现代发酵技术。
发酵工程的发展简史1、传统的发酵时期——天然发几千年酒（古埃及龙山文化）啤酒、黄酒、酱油、泡菜等特点多数产品为嫌气性发酵非纯种培养单凭经验传授技术，使产品质量不稳定（不了解微生物与发酵的关系）2、近代发酵工程时期——纯培养技术1665 英国物理学家Robert Hooke（罗伯特·胡克）细胞壁1680 荷兰列文·虎克(Antonie vanLeeuwenhoek) 活细胞人类认识到微生物的存在特点多数产品为嫌气性发酵非纯种培养单凭经验传授技术，使产品质量不稳定（不了解微生物与发酵的关系）由天然发酵阶段转向纯培养发酵（第一次转折过程特点产品的生产过程较为简单，对生产要求不高，规模不大3、近代发酵工程时期——深层培养技术出现于20世纪40年代，以抗生素的生产为标志青霉素的发现与大量需求表面培养法(surface culture) 效价40U/mL，纯度20%，收率30%二战期间，青霉素发酵生产成功青霉素发酵生产的成功，给发酵工业带来两大功绩：开拓了以青霉素为先锋的庞大抗生素发酵工业建立深层培养法（submerged fermentation），把通气搅拌技术引入发酵工业。
它使得需氧菌的发酵生产从此走上了大规模工业化生产途径。
通气搅拌液体深层发酵技术是现代发酵工业最主要的生产方式机械搅拌通气发酵技术的建立是第二次转折4、近代发酵工程时期——代谢控制发酵技术定义：以动态生物化学和微生物遗传学为基础，将微生物进行人工诱变，得到适合于生产某种产品的突变株，再在人工控制的条件下培养，即能选择性地大量生产人们所需要的物质。
1956 日本人Kinoshita（木下祝郎）谷氨酸发酵已用于氨基酸、核苷酸、有机酸以及一部分抗生素的发酵代谢控制发酵技术的建立是第三次转折5、近代发酵工程时期——连续化、自动化发酵技术6、近代发酵工程时期——开拓发酵原料时期7、现代发酵工程时期——现代分子生物学技术定义：应用分子生物学和分子遗传学的方法，人为的将任意生物的特定又有用的遗传基因组合到特定微生物的基因中去，在分子水平上选育新的物种，创造新的微生物，从而达到定向改变自然界微生物所不能合成的产物。
（基因工程阶段）现代分子生物学技术的应用是第四次转折初级代谢产物：指微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所需要的物质，如氨基酸、核苷酸、脂类、有机酸、糖等，即为初级代谢产物次级代谢产物：指某些微生物在一定的生长时期（通常是稳定期），能合成一些具有特定功能的产物，而这些产物与微生物的生长繁殖无明显关系，如抗生素、色素、生物碱、胞外多糖等，即为次级代谢产物比较初级代谢产物和次级代谢产物初级代谢产物：与菌体生长相伴随的产物，氨基酸、核苷酸、维生素、有机酸、溶剂菌体对其合成反馈控制严密，一般不过量积累次级代谢产物：与菌体生长不相伴随，以初级代谢产物为原料而合成抗生素、生物碱、毒素、胞外多糖等结构常较复杂对环境条件敏感甾体转化化学转化：步骤繁多、得率低、价格昂贵（Savett, 576kg脱氧胆酸，30多步反应，两年→938mg醋酸可的松）生物法：高效、收率高（1952年，Munrry等，黑根霉，仅1步就将孕酮11位上导入一个羟基，使从孕酮合成皮质酮只需3步，这样才使可的松问世）第二章发酵工业对微生物菌种的要求1、能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并形成所需的代谢产物，产量高2、可以在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需酶活力高3、根据代谢控制的要求，选择单产高的营养缺陷型突变株或调节突变株或野生菌株4、选育抗噬菌体能力强的菌株，使其不易感染噬菌体5、菌种纯，不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性6、菌种不是病原菌，不产生有害的生物活性物质和毒素，以保证安全细菌、酵母菌、霉菌和放线菌细菌1、枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis生芽孢、需氧菌，G+，30-39℃，pH6.7-7.2分布广，常存在于枯草、土壤等，一般为腐生菌；生产各种酶制剂：如淀粉酶和蛋白酶2、大肠杆菌Escherichia coli可利用大肠杆菌制取天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸等大肠杆菌的谷氨酸脱羧酶在工业上被用来进行谷氨酸的定量分析基因工程的很好材料3、乳酸杆菌(Lactobacillus sp.)革兰氏阳性，无芽孢，厌氧或兼性厌氧可生产乳酸干酪的成熟、乳脂的酸化和腌菜、泡菜制作6、醋酸杆菌 (Acetobacter)不形成芽孢，G－，好气性分两群：1）只将乙醇氧化成醋酸2）将产生的醋酸继续氧化成CO2和水可生产醋酸7、棒状杆菌 (Corynebacterium)以葡萄糖为原料发酵产生酸，是谷氨酸和其他氨基酸的高产菌生产谷氨酸等9、黄单胞菌 (Xanthomonas)细胞直杆状，G－，无芽孢，极生鞭毛在含蔗糖的琼脂平板上形成圆形、边缘整齐、粘稠光滑的黄色菌落；液体培养形成黄色粘稠的胶状物——荚膜多糖，其黄色为一种水溶性色素野油菜黄单胞菌(X. campestris) 可以淀粉生产黄原胶(Xanthan gum)放线菌链霉菌属 ( Streptomyces )灰色链霉菌(Streptomyces griseus)生产链霉素金霉素链霉菌(Streptomyces aureofaciens)在PDA培养基上生长时，基内菌丝产生金黄色色素生产金霉素红霉素链霉菌(Streptomyces erythreus)产红霉素龟裂链霉菌(Streptomyces rimosus)菌落灰白色，表面后期有皱折，呈龟裂状生产土霉素小单胞菌属(Micromonospora)与一般放线菌不同，菌丝体长入培养基内，不形成气生菌丝，而在基内菌丝体上长出孢子梗，其顶端生一个球形、椭圆形孢子。
菌落致密，与培养基紧密结合在一起，表面凸起，多崎岖，疣状；菌落常为橙黄色、红色、深褐色、黑色和兰色。
酵母菌啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)啤酒酵母在液体培养基中的生长行为有两类上面酵母——发酵度较高，不易凝集沉淀，浮于上面下面酵母——发酵度较低，易凝集沉淀啤酒酵母的应用非常广，常用于传统的发酵行业，如啤酒、白酒、果酒、酒精、药用酵母、面包制作，故又称酿酒酵母。
5、假丝酵母(Candida)能形成假丝，液体培养时能形成浮膜可生产SCP、甘油、脂肪酶毕赤氏酵母( Pichia )霉菌曲霉Aspergillus米曲霉( Aspergillus oryzae )有较强的蛋白分解能力，同时又具有糖化能力；酿酒中的糖化菌；蛋白酶和淀粉酶的生产菌；还可以用于L-乳酸的生产黑曲霉( Aspergillus niger )1具有多种强大的酶系，如淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、纤维素酶和葡萄糖氧化酶等；2还能产生多种有机酸，如抗坏血酸、柠檬酸、葡萄糖酸和没食子酸等3是生产柠檬酸和葡萄糖酸的重要菌种产黄青霉( Penicillum chrysogenum )生产青霉素，也可用来生产葡萄糖氧化酶、葡萄糖酸、柠檬酸和抗坏血酸橘青霉( P. citrinum ) :许多菌系可产生橘霉素，也能产生脂肪酶、葡萄糖氧化酶和凝乳酶微生物工程工业生产水平的三个决定要素:1生产菌种的性能2发酵和提取工艺条件3生产设备分离与筛选菌种的具体做法一般分4个步骤：样品采集增殖培养纯种分离生产性能测定富集(enrichment)培养是在目的微生物含量较少时，根据微生物的生理特点，设计一种选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖，数量增加，由原来自然条件下的劣势种变成人工环境下的优势种，以利分离到所需的菌株。
目的菌种的分离与筛选分离的效率取决于培养基养分、pH值和加入的选择性抑制剂通常有两种方法1 涂布法将菌液梯度稀释后以灭菌的涂布器涂布于平板培养基表面。
（易污染菌落，且一种菌/平板）2 影印平板法把长有许多菌落的母培养皿倒置于包有灭菌丝绒布的圆木柱上，然后把这一“印章”上的细菌一次接种到一系列选择培养基平板上。
（不适用不长孢子的链霉菌和游动细菌）可显著提高分离筛选效率的方法有1、透明圈法在平板培养基中加入溶解性较差的底物，使培养基混浊能分解底物的微生物便会在菌落周围产生透明圈，圈的大小初步反应菌株利用底物的能力。
2、变色圈法对于一些不易产生透明圈产物的产生菌，可在底物平板中加入指示剂或显色剂，使目的微生物菌落周围呈现变色圈，从而能被快速鉴别出来；3、生长圈法通常用于分离筛选氨基酸、核苷酸和维生素的产生菌将待检菌涂布于高浓度指示菌并缺少所需营养物的平板上进行培养，若某菌株能合成平板所需的营养物，在该菌株的菌落周围便会形成一个混浊的生长圈4、抑菌圈法常用于抗生素产生菌的分离筛选据估计，筛选1万个菌株才能得到1株有用的抗生素产生菌；因此，设计一个准确、快速的筛选模型十分重要。
抑菌圈法是常用的初筛方法。
若被检菌能分泌某些抑制菌生长的物质，如抗生素等，便会在该菌落周围形成指示菌不能生长的抑菌圈菌种选育定义：应用微生物遗传和变异理论，用人工方法(或自然变异的方法)造成变异，再经过筛选以得到人们所需菌种的过程。
菌种选育的目的是：a.为了不断提高发酵工业产品的产量和质量；b.增强对所用原辅料的适应性；c.增强对不良培养条件的抵抗；d.缩短生产周期；e.简化发酵和下游处理工艺。
诱变育种就是利用物理或化学诱变剂等处理均匀分散的微生物细胞群，促使其突变率大幅度提高，然后采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选少数符合育种目标的突变株用于生产和研究表型迟延现象：指某一突变在DNA复制和细胞分裂后，才在细胞表型上显示出来，造成不纯的菌落的现象。
（如多核）生理性延迟现象：菌体虽然发生了突变，并且突变基因由杂合状态变成了纯合状态，但仍然不表现突变性状。
如营养缺陷型凡能引起生物体遗传物质发生变异的因素，统称诱变剂分为物理化学生物诱变剂（亚硝酸盐）菌种退化通常指在较长时期传代保藏后，菌株的一个或多个生理性状和形态特征逐渐减退或消失的现象。
防止菌种退化的方法控制传代次数合理的育种：单核（避免表型延迟）选用合适的培养基创造良好的培养条件采用有效的菌种保藏方法及多种保藏方法菌种的复壮在菌种的生产性能尚未衰退前，就经常有意识的进行纯种分离和生产性能的测定工作，从而逐步提高菌种的生产特性。