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食品11发酵工程重点整理

⾷品11发酵⼯程重点整理

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。

发酵工程(菌种选育)重点

1.能使分散状态细胞均匀地接触诱变剂；
2.它尽可能地避免出现表型延迟现象
表型延迟(Phenotypic lag)是指某一突变在
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。出现这种现象
的原因是诱变对象处于多核时期造成的。
霉菌和放线菌对数期细胞往往是多核的, 很可能一个
核发生突变, 而另一个核未突变, 若突变性状是隐性的, 在

第二节菌种的选育
一、菌种选育意义：发酵产品的种类、产量和质量有较大的改善二、菌种选育的定义：根据微生物遗传物质极易发生变异特性，用人工方法
造成变异，再经过筛选以得到人们所需菌种的过程。
三、常用菌种的选育方法： 1）自然选育； 3）杂交育种； 2）诱变育种； 4）分子育种
四、自然选育
1.百度文库然选育
快速和高效的筛选方法, 从中挑选少数符合
育种目的的突变株, 以供生产实践或科学研
究用。

诱变育种具有方法简单、快速和收效显著等特点，仍是目前被广泛使用的主要育种手段。

当前发酵工业中使用的高产菌株，几乎都是通过诱变育种而大大提高了生产性能的菌株。诱变育种除能提高产量外 , 还可达到改善产品质量、扩大品种和简化生产工艺等目的。

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。

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

发酵工程重点

名词解释

发酵工程：指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。

高通量筛选：是指将许多模型固定在各自不同的载体上，用机器人加样，培养后，用计算机记录结果，并进行分析，实现快速、准确、微量的筛选菌株的方法。

细胞工程育种：在细胞水平上对菌种进行操作，采用杂交、接合、转化和转导等遗传学方法，将不同菌种的遗传物质进行交换重组，使不同菌种的优良性状集中在重组体重，从而提高产量。主要有杂交育种和原生质体融合育种。

杂交育种：指将两个基因型不同的菌株经吻合是遗传物质重新组合，从中分离筛选出具有新型性状的菌株。

营养缺陷性标记：微生物经诱变处理后产生的一种突变体，需要在培养基上添加一种特定的有机物才能很好的生存，为筛选该菌株而适当添加的遗传标记。

菌种退化：指生产菌种或选育菌种过程中筛选出来的较优良菌株，由于进行接种传代或保藏之后，群体中某些生理特征和形态特征逐渐减退或完全丧失的现象。

理论转化率：指理想状态下根据微生物的代谢途径进行物料衡算，得出转化率大小。

实际转化率：指发酵试验所得转化率的大小。

种子培养：指将冷冻干燥管、沙土管中处于休眠状态的工业菌种接入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量的纯种的过程。

接种龄：指种子罐中培养的菌丝体转入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。

接种量：指移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例。

表观得率：指对底物的总消耗而言的细胞得率。

理论得率：指仅用于细胞生长所消耗底物而言的细胞得率。

发酵工程重点

发酵：利用微生物在有氧或者无氧条件下的生命活动来大量产生或积累微生物细胞、酶类和代谢产物的过程称为发酵。

发酵工程：利用微生物的特定性状，通过现代工程技术，在发酵罐中生产某种物质的一种技术系统。

菌种保藏：原理:根据微生物的生理生化特性，在人工创造的条件下，使其代谢处于不活泼的休眠状态，生长繁殖受到抑制。

方法：斜面低温保藏法；矿油保藏法；载体吸附保藏法；真空冷冻干燥保藏法；液氮超低温保藏法。

菌种退化原因及防止措施：原因：菌种保藏不妥；未满足菌种生长条件或遇到某些不利条件；措施尽量减少传代次数；选择合适培养条件；利用不同类型细胞进行传代；选择合适保藏方法。

前体：某些化合物加到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，而自身的结构并没有多大的变化，但是产物的产量却因加入前体有较大的提高。

灭菌：用化学或物理方法杀死物料或设备中所有有生命物质的过程。

消毒：用物理或化学方法杀死空气、地表以及容器和器具表面的微生物。

防腐：用物理或化学方法杀死或抑制微生物的生长和繁殖。

发酵工业灭菌方法：干热灭菌法；湿热灭菌法；射线灭菌法；化学药剂灭菌法；过滤除菌法湿热灭菌原理：热阻；微生物热死定律；对数残留定律；

空气过滤除菌原理：惯性碰撞滞留作用；拦截滞留作用；布朗扩散截留作用；重力沉降作用；静电吸引作用；介质：棉花；玻璃纤维；活性炭；超细玻璃纤维纸；石棉滤板；烧结材料过滤介质；新型过滤介质。

轴封；使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和污染杂菌。常用的轴封有填料函和端面轴封两种。

分批发酵：简单的过程，培养基中接入菌种以后，没有物料的加入和取出，除了空气的通入和排出。

发酵工程重点

啤酒

啤酒观点：啤酒是以优良大麦芽为主要原料，啤酒花为香料，经过制麦芽、糖化、发酵

等工序制成的富含营养物质和二氧化碳的酿造酒。

啤酒的分类

1、据工艺分类

可分两大类：

以德国、捷克、丹麦、荷兰为典型的下边发酵法啤酒；

以及以澳大利亚、新西兰、加拿大等的上边发酵法啤酒。

2、依据能否巴氏灭菌

分为：生啤酒 / 熟啤酒

3、依据麦芽度

可分为： 8o 啤酒 /10o 啤酒 /12o 啤酒 /14o 啤酒 /18o 啤酒

4、依据色彩

可分为：黑啤酒/黄啤酒 /浅色啤酒

啤酒作用：含二氧化碳，饮用时有清冷舒坦感，促使食欲。

啤酒花含有蛋白质、维生素、挥发油、苦味素、树脂等，拥有强心、健胃、利尿，镇痛等医疗效能，对高血压病、心脏病及结核病等均有较好的协助疗效。产妇喝啤酒，以增添母体

乳汁，使婴儿获取更充足的营养。

适当饮用啤酒对心脏和高血压患者亦有必定疗效。

啤酒是夏秋天防暑降温解渴止汗的清冷饮料，据医学和饮料专家们研究，啤酒含有4%的酒精，能促使血液循环。过分饮用冰冻啤酒伤脾胃，加重体内湿气，影响健康。

啤酒酿造对大麦质量的要求

1．感官

（1）色彩：优秀大麦有光彩，淡黄；受潮大麦发暗，胚部呈深褐色；受霉菌侵害的大麦

则呈灰色或微兰色

（2）气味：优秀大麦拥有新鲜稻草香味

（3）谷皮：优秀大麦皮薄，有精密纹道

（4）麦粒形态：以短胖者为佳

（5）夹杂物：杂谷粒和沙土等应在2%以下

2．物理查验

（1）千粒重：以无水物计千粒重应为30~40g

（2）麦粒平均度：按国际通用标准，麦粒腹径可分为 2.8、2.5、 2.2mm 三级

（3）胚乳性质：胚乳断面可分为粉状、玻璃质和半玻璃质三种状态

发酵工程重点总结

第一章

发酵：通过微生物的生长繁殖和代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程

发酵工程：利用微生物（或动植物细胞）的特定性状，通过现代工程技术，在生物反应器中生产有用物质的技术体系。该技术体系主要包括菌种选育与保藏、菌种扩大生产、代谢产物的生物合成与分离纯化制备等技术。

发酵工业的特点？（7点）

1.发酵过程一般是在常温常压下进行的生化反应，反应安全，要求条件较简单。

2.可用较廉价原料生产较高价值产品。

3.反应专一性强。

4.能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位的生物转化修饰。

5.发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。

6.菌种是关键。

7.发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件限制。

工业发酵的类型？

厌氧发酵

1. 按微生物对氧的不同需求需氧发酵

兼性厌氧发酵

液体发酵（包括液体深层发酵）

2.按培养基的物理性状浅盘固体发酵

深层固体发酵（机械通风制曲）

分批发酵

按发酵工艺流程补料分批发酵

单级恒化器连续发酵

连续发酵多级恒化器连续发酵

带有细胞再循环的单级恒化器连续发酵

发酵生产的基本工业流程？

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消毒灭菌；

3. 扩大培养出有活性的适量纯种，以一定比例接种入发酵罐中；

4. 控制最适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。

工业发酵的过程的工艺流程图？

第二章

1、发酵工业菌种分离筛选的一般流程?

调查研究（包括资料查阅）

试验方案设计

发酵工程重点

发酵工程：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。选择性压力：不同种类的微生物其生长繁殖对环境和营养的要求不同，人为控制某些条件，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。

分批培养: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。

连续培养：使细胞或细菌生长和繁殖状态长时间维持稳定的培养技术。通常是使发酵罐或生物反应器内的条件(包括营养、pH、代谢产物等)保持连续稳定而实现。

对数残留定律：微生物的死亡速率(dN/dt)与任意瞬时残存的微生物数量成正比，称之为对数残留定律

种子扩大培养：是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，在经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级放大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。

前体：指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而又较大的提高。

促进剂：促进剂是指那些非细胞生长所必需的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。

总染菌率：一年发酵染菌的批（次）数与总总投料批（次）数之比的百分率。

DE值：糖化液中还原糖含量占干物质的百分率，用以表示淀粉糖的糖组成。

培养基灭菌:是指从培养基中杀灭有生活能力的细菌营养体及其孢子，或从中将其除去，为后续发酵过程创造无菌的条件。

发酵工程重点与相关答案

发酵工程重点

1，什么叫发酵工程？采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）机能，结合现代化学工程等将物料加工以提供产品或为社会服务（环保）的过程。是工业可续发展最有希望的技术之一。

什么是发酵：传统定义是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。生化学中，指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式，工业上指利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来获得微生物菌体或代谢产物的过程

2，生物发酵工程的五大要素：

（1）菌种：要求，特征，如何获得，保藏，使用（扩大培养和活化，）级数，生长规律，如何缩短适应期，如何接种

•常见菌种包括：细菌、酵母、霉菌、放线菌。特征一般是大小、颜色、菌落特征等。影响斜面种子质量的因素：(1)原材料质量，水质，培养基pH，(2)灭菌条件，(3)接种量，(4)培养室温度、湿度、通风、(5)培养时间，(6)有害气体或挥发物（培养室内不要安紫外灯）(7) 冷藏条件。生产规模发酵罐的接种，包括两个方面：从实验室摇瓶或孢子悬浮液容器中移种入一个种子罐，从一个种子罐移入另一个生产发酵罐中适应期：糖不利用，要尽量得缩短，控制接种量和发酵条件。

对数生长期：糖耗快，各种成分的消耗使得罐内的各种指标开始变化如PH，菌体浓度迅速增大，及时地供给氮源，调整PH等外部条件，是菌体生长顺利

稳定期：开始合成各种产物，菌体数量稳定。必须供给各种营养物质，控制外部条件，大量的通气，以促进产物产量。

衰退期：菌体衰老，糖耗慢，应及时放罐。

⏹种龄和种量的控制一级种子控制在11-12h，二级控制在7-8h。种量为1％。过多，菌

发酵工程期末考试重点终极

●发酵工程：以微生物、动植物细胞为生物作用剂进行工业化生产的工程，包括发酵工艺和发酵设备。

●主要研究内容：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、发酵产品的分离纯化过程中的技术问题等。

●发酵工程原理：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。

●初级代谢：是许多生物都具有的生物化学反应，蛋白质、核酸的合成等，均称为初级代谢。

●初级代谢产物：指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、多糖等。

●次级代谢：微生物以初级代谢产物为前提合成的对微生物本身的生命活动没有明确功能的物质的过程。

●自然选育：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。

●杂交育种：将两个基因型不同的菌株经吻合使遗传物质重新组合，分离和筛选具有新性状的菌株。

●诱变育种：利用物理、化学等诱变剂处理均匀而分散的微生物细胞群，在促进其突变率显着提高的基础上，采用简便、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。

●原生质体融合育种：两个亲本的原生质体在高渗条件下混合，由聚乙二醇作为助融剂，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。

●前体：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。

●抑制剂：某些化合物可以抑制特定代谢途径的进行，使另一种代谢途径活跃，获得人们所需产物的积累。

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。

发酵重点资料整理

名词解释：

工业发酵的含义：

通过微生物的生长繁殖以及代活动，产生和累计人们所需要的产物的生化反应。

发酵工程的含义：

利用微生物的某种特定功能，通过现代工程技术手段，给微生物提供适宜的生长条件，生长。出所需要的产物的生物反应工程代控制发酵：

有意识地改变微生物的代途径，最大限度地积累产物。利用有机酸和氨基酸的代控制。

巴斯德效应：

氧气对发酵的抑制作用。巴斯德发现，在酵母菌发酵时，通入氧气，呼吸作用增强，发酵作用降低。

初级代产物与次级代产物：

初级代产物是微生物通过代活动，产生与自身生长繁殖必须的物质；

次级代产物是生成对自身无明确影响的产物。

自发突变与诱发突变：

自发突变是微生物在一定情况下自身发生的变异；

诱发突变是人为地有意识地将生物置于诱变因子当中，该生物发生突变。

自然选育：

根据自然变异从自然界选出符合生成要求的菌种。

诱变育种：

用人工方法引起菌体变异，再筛选出适合的菌种。

营养缺陷型菌株：

野生菌株通过人工诱变或者自然突变失去合成某种营养物的能力。在缺乏改种营养物的培养基时，不能生长。

发酵培养基：

满足大量菌体生长、繁殖以及产物积累的培养基。

C/N 比：

培养基中的碳源及氮源的比值。

DE 值：

葡萄糖当量值，是指糖化液中还原糖占干物质的比例。

生长因子：

生长所必须的微量的有机物。

前体物、产物促进剂：

前体物以及产物促进剂可以促进产物的积累。

前体是可以直接被微生物合成到产物，促进剂能改改变细胞渗透性。

过滤介质除菌：

利用过滤介质的除菌方法。分为绝对过滤介质除菌，深层过滤介质。

绝对过滤介质是利用微生物大于过滤孔径的机制。

发酵工程重点

种子培养异常1菌体生长缓慢2菌丝结团3代谢不正常发酵异常1菌体生长差2pH值过高或过低3溶解氧水平异常4泡沫过多5菌体浓度过高或过低

检查是否染菌的无菌试验方法1显微镜检查法革兰氏染色法（Grams stain）对样品进行涂片、染色，然后在显微镜下观察微生物的形态特征，根据生产菌与杂菌的特征进行区别、判断是否染菌。2肉汤培养法用葡萄糖酚红肉汤作为培养基，将待测样品直接接入经完全灭菌后的肉汤培养基中，分别于37℃、27℃进行培养，随时观察微生物的生长情况，并取样进行镜检，判断是否有杂菌。检查培养基和无菌空气是否带菌也可用于噬菌体的检查3平板（双碟）培养法将待测样品在无菌平板上划线，分别于37℃、27℃进行培养，一般24h后即可进行镜检观察，检查是否有杂菌。4发酵过程的异常观察法（如溶氧量）等。

种子带菌及其防治原因：保藏斜面试管菌种染菌、培养基和器具灭菌不彻底、种子转移和接种过程染菌、种子培养所涉及的设备和装置染菌。措施：1严格控制无菌室的污染，建立相应的无菌室，交替使用各种灭菌手段对无菌室进行处理。2在制备种子时对砂土管、斜面、三角瓶及摇瓶均严格进行管理，防止杂菌的进入。种子保存管的棉花塞应有一定的紧密度，且有一定的长度，保存温度保持相对稳定，不宜有太大变化。3对每一级种子的培养物均应进行无菌检查，确保任何一级种子均未受杂菌污染后才能使用。4对菌种培养基或器具进行严格的灭菌处理，保证在利用灭菌锅进行灭菌前，先完全排除锅内的空气，以免造成假压，使灭菌的温度达不到预定值，造成灭菌不彻底而使种子染菌

发酵工程复习重点

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开释能量的过程。（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

单凭体会传授技术，使产品质量不稳固

（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

单凭体会传授技术，使产品质量不稳固

（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

显现于20世纪40年代，以抗生素的生产为标志青霉素的发觉与大量需求

表面培养法(surface culture) 效价40U/mL，纯度20%，收率30%

发酵工程知识点

第一部分：微生物工程原理

1、概论

1.1 发酵工程的概念和特点

1.2 发酵工业的发展简史

1.3 发酵工程的应用

2、生产菌种来源

3、微生物代谢调节和代谢工程

4、优良菌种选育

5、菌种保藏

6、培养基

7、发酵工艺控制

8、参数检测

第二部分：微生物工程下游加工工程

第三部分：微生物工程生产设备

第四部分：微生物工程生产工艺和产品举例

第一章概论

掌握本章知识点：1、发酵及发酵工程的定义；2、发酵工程研究的内容；3、发酵技术的发展阶段及其技术特点；4、发酵产物类型。

1、发酵、发酵工程的概念和特点

1）传统发酵：最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。2）生化和生理学意义的发酵：指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式，或者更严格地说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。

巴斯德：发酵是酵母菌在无氧状态下的呼吸过程，即无氧呼吸，是“生物获得能量的一种方式”。

3）工业上：泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程。包括：

厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。

通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。

4）发酵工程：利用微生物的生长代谢活动来生产各种有用生物化学产品的技术过程。

5）发酵工程研究的内容

①一条主线：菌种，培养基，种子扩大培养，发酵过程控制，后处理；

②两个重点：发酵过程优化，发酵过程放大；

③三个层次：反应器水平，细胞水平，分子水平；

④四个目标：高转化，高产量，高效率，低成本；

6）利用发酵工程进行生产的优点：安全生产，可持续发展。

7）发酵过程存在的问题和缺陷：发酵过程会产生副产物；菌种易发生变异和退化；发酵过程的控制相当复杂；原料主要是农副产品，质量和价格波动较大；与化工过程相比，反应器的效率低；发酵废水量大，并含较高的COD和BOD；；生产过程易受杂菌污染的影响。

发酵重点资料整理

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名词解释:

工业发酵的含义:

通过微生物的生长繁殖以及代谢活动，产生和累计人们所需要的产物的生化反应。

发酵工程的含义:

利用微生物的某种特定功能,通过现代工程技术手段，给微生物提供适宜的生长条件,生长。出所需要的产物的生物反应工程

代谢控制发酵:

有意识地改变微生物的代谢途径，最大限度地积累产物。利用有机酸和氨基酸的代谢控制。

巴斯德效应：

氧气对发酵的抑制作用。巴斯德发现,在酵母菌发酵时，通入氧气，呼吸作用增强，发酵作用降低。

初级代谢产物与次级代谢产物：

初级代谢产物是微生物通过代谢活动,产生与自身生长繁殖必须的物质；

次级代谢产物是生成对自身无明确影响的产物。

自发突变与诱发突变：

自发突变是微生物在一定情况下自身发生的变异;

诱发突变是人为地有意识地将生物置于诱变因子当中,该生物发生突变。

自然选育：

根据自然变异从自然界选出符合生成要求的菌种。

诱变育种：

用人工方法引起菌体变异,再筛选出适合的菌种。

营养缺陷型菌株:

野生菌株通过人工诱变或者自然突变失去合成某种营养物的能力。在缺乏改种营养物的培养基时,不能生长。

发酵培养基：

满足大量菌体生长、繁殖以及产物积累的培养基。

C/N比：

培养基中的碳源及氮源的比值。

DE 值:

葡萄糖当量值，是指糖化液中还原糖占干物质的比例。

生长因子：

生长所必须的微量的有机物。

前体物、产物促进剂:

前体物以及产物促进剂可以促进产物的积累。