微生物与发酵工程(2) ppt课件
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发酵工程(2)第二章 工业微生物菌种的选育与扩大培养
淀粉酶活力极强，多作糖 化酶使用；具有较强的蛋白质 分解能力，可用于制造腐乳。
华根霉 ( Rhizopus chinentis )
酿酒所必须的重要霉菌，也是 酸性蛋白酶和腐乳生产中的重要菌 种。
2、毛霉 ( Mucor )
鲁氏毛霉 ( Mucor rouxianus ) 能糖化淀粉且能生成少量酒精；能产生
6、醋酸菌 (Acetobacter)
➢ 不形成芽孢，G－，好气性 ➢ 可生产醋酸.
7、棒状杆菌 (Corynebacterium) ➢ 是谷氨酸和其他氨基酸的高产菌.
8、短杆菌 (Brevibacterium)
氨基酸、核苷酸工业生产中常用的菌种，也是酶法 合成生产辅酶A的菌种.
9、黄单胞菌 (Xanthomonas)
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。
6、红酵母 (Rhodotorula)
➢有明显的红色或黄色色 素，很多种因生荚膜而形 成粘质状菌落。 ➢可由菌体提取大量脂肪、 -胡萝卜素。
7、棉病针孢酵母 ( Nematspora gossypii )
2、葡萄汁酵母 (Saccharomyces uvarum)
与酿酒酵母相似，主要的区别在于葡萄汁酵母能发酵 棉子糖和蜜二糖。
3、汉逊酵母 (Hansenula)
此属酵母多能产生乙酸乙酯，从而增加产品的香 味，可用于酿酒和食品工业。
4、球拟酵母 (Toruiopsis)
此属酵母有些种能产生不同比例的甘油、赤藓 糖、阿拉伯糖；有的能利用烃类生产蛋白质。
复筛 不纯 第四次平板分离
第三次菌种保藏
第四次原种斜面
初步工艺条件摸索
再复筛
华根霉 ( Rhizopus chinentis )
酿酒所必须的重要霉菌，也是 酸性蛋白酶和腐乳生产中的重要菌 种。
2、毛霉 ( Mucor )
鲁氏毛霉 ( Mucor rouxianus ) 能糖化淀粉且能生成少量酒精；能产生
6、醋酸菌 (Acetobacter)
➢ 不形成芽孢，G－，好气性 ➢ 可生产醋酸.
7、棒状杆菌 (Corynebacterium) ➢ 是谷氨酸和其他氨基酸的高产菌.
8、短杆菌 (Brevibacterium)
氨基酸、核苷酸工业生产中常用的菌种，也是酶法 合成生产辅酶A的菌种.
9、黄单胞菌 (Xanthomonas)
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。
6、红酵母 (Rhodotorula)
➢有明显的红色或黄色色 素，很多种因生荚膜而形 成粘质状菌落。 ➢可由菌体提取大量脂肪、 -胡萝卜素。
7、棉病针孢酵母 ( Nematspora gossypii )
2、葡萄汁酵母 (Saccharomyces uvarum)
与酿酒酵母相似，主要的区别在于葡萄汁酵母能发酵 棉子糖和蜜二糖。
3、汉逊酵母 (Hansenula)
此属酵母多能产生乙酸乙酯，从而增加产品的香 味，可用于酿酒和食品工业。
4、球拟酵母 (Toruiopsis)
此属酵母有些种能产生不同比例的甘油、赤藓 糖、阿拉伯糖；有的能利用烃类生产蛋白质。
复筛 不纯 第四次平板分离
第三次菌种保藏
第四次原种斜面
初步工艺条件摸索
再复筛
发酵工程 第二章 发酵工业微生物菌种制备原理和技术讲解
的水生环境中生长
种类：分属于子囊菌纲、担子菌纲及半知菌 类，目前已知的酵母菌有56属，大约500多种， 与其他类群比，种类要少得多。
分布：酵母菌主要分布在含糖质较高的偏酸 性环境，诸如果品、蔬菜、花蜜和植物叶子上， 特别是葡萄园和果园的土壤中，因而称为糖菌 （Sugar fungus）。
裂殖酵母
5. 担子菌——蘑菇（mushroom）
6. 藻类
许多国家已把藻类作为人类保健食品和饲料。 螺旋藻
可通过藻类将CO2转变为石油；国外还有从“藻 类农场”获得氢能的报道。
三、工业微生物的来源
根据资料直接向有关科研单位、高等院校、工 厂或菌种保藏部门索取或购买 从发酵制品中分离目的菌株 自然界中分离筛选新的微生物菌种 菌种选育：自然选育、人工诱变、原生质体融 合、基因工程改造
第一节 发酵工业常用的微生物菌种
我们的周围存在着多种多 样的微生物，它们和我们 的生活密切相关。
目前已知微生物约有10万种，分布在以下各界中：
原核生物界：例如细菌、蓝藻 真菌界：例如酵母菌 原生生物界：例如草履虫、变形虫 病毒：例如艾滋病毒、脊髓灰质炎病毒
发酵工业对菌种的要求
能在廉价培养基上迅速生长，目的代谢产物产量高 培养条件易于控制 生长速度和反应速度快，发酵周期短 满足代谢控制的要求 抗噬菌体和杂菌的能力强 遗传性状稳定，菌种不易变异退化 发酵过程产生泡沫少 对前体物质有耐受能力，不作为碳源利用 不是病原菌，不产生有害的生物活性物质
如何在后续的操作中使这种可能性实现？
从自然界中分离培养微生物是菌种选育的重要 和基础的步骤。
到目前为止，还没有一种分离培养方法能揭示 一个试样中所包含的所有微生物总数和种类。
在任一试样中所存在的微生物仅为极少数特定种 类的菌株；在工业微生物筛选过程中，应及时调 整检测方法，以与各种不同类型的生长和代谢之 微生物相适应。
种类：分属于子囊菌纲、担子菌纲及半知菌 类，目前已知的酵母菌有56属，大约500多种， 与其他类群比，种类要少得多。
分布：酵母菌主要分布在含糖质较高的偏酸 性环境，诸如果品、蔬菜、花蜜和植物叶子上， 特别是葡萄园和果园的土壤中，因而称为糖菌 （Sugar fungus）。
裂殖酵母
5. 担子菌——蘑菇（mushroom）
6. 藻类
许多国家已把藻类作为人类保健食品和饲料。 螺旋藻
可通过藻类将CO2转变为石油；国外还有从“藻 类农场”获得氢能的报道。
三、工业微生物的来源
根据资料直接向有关科研单位、高等院校、工 厂或菌种保藏部门索取或购买 从发酵制品中分离目的菌株 自然界中分离筛选新的微生物菌种 菌种选育：自然选育、人工诱变、原生质体融 合、基因工程改造
第一节 发酵工业常用的微生物菌种
我们的周围存在着多种多 样的微生物，它们和我们 的生活密切相关。
目前已知微生物约有10万种，分布在以下各界中：
原核生物界：例如细菌、蓝藻 真菌界：例如酵母菌 原生生物界：例如草履虫、变形虫 病毒：例如艾滋病毒、脊髓灰质炎病毒
发酵工业对菌种的要求
能在廉价培养基上迅速生长，目的代谢产物产量高 培养条件易于控制 生长速度和反应速度快，发酵周期短 满足代谢控制的要求 抗噬菌体和杂菌的能力强 遗传性状稳定，菌种不易变异退化 发酵过程产生泡沫少 对前体物质有耐受能力，不作为碳源利用 不是病原菌，不产生有害的生物活性物质
如何在后续的操作中使这种可能性实现？
从自然界中分离培养微生物是菌种选育的重要 和基础的步骤。
到目前为止，还没有一种分离培养方法能揭示 一个试样中所包含的所有微生物总数和种类。
在任一试样中所存在的微生物仅为极少数特定种 类的菌株；在工业微生物筛选过程中，应及时调 整检测方法，以与各种不同类型的生长和代谢之 微生物相适应。
发酵工程2发酵工业菌种(精)
增殖、纯化和性能测定。
1、样品的采集 采样原则： 材料来源越广泛，越有可能获得新的菌种。在一 些极端环境（高温、高压、高盐等），可找到能
适应苛刻条件的微生物类群。
了解目标产物的性质和可能产目标产物的微生物
种类及其生理特征，可提高效率，事半功倍。
2、样品的预处理 目的：提高菌种分离效率。
物理方法：热处理（用于减少样品中的细菌数）；
1、退化的表现
菌落和细胞形态的改变：如苏云金芽孢杆菌的芽
孢和伴孢晶体变得小而少； 生长速度缓慢，产孢子越来越少：如细黄链霉菌 的菌苔变薄、生长缓慢，不再产生典型而丰富的 橘红色分生孢子层；
代谢产物生产能力下降：如藤仓赤霉产赤霉素
能力下降；
抗不良环境条件（抗噬菌体、抗低温等）能力
的减弱。
4、菌种分离
平板划线分离法
稀释分离法 涂布分离法
5、菌种的筛选 对菌株的筛选必须要有一个好的方法（最 简单的方法）来加以鉴定，如颜色的变化、抑
菌圈、透明圈等。
四、发酵工业菌种鉴定
1、经典的分类鉴定方法
形态学特征： 生理生化特性： 血清学试验与噬菌体分型： 氨基酸顺序和蛋白质分析：
2、现代分类鉴定方法
2
思考题
发酵工业菌种
1、常见的工业微生物包括哪些类群？
2、作为工业生产菌株应具备哪些基本特性？ 3 、了解发酵工业中的细菌、酵母菌、霉菌、放 线菌及其生产的产品。 4、掌握菌种分离筛选的基本过程。
5、诱变育种及其原理。
6、常用的化学诱变剂。
7、菌种退化、原因与防治。
8、菌种保藏的方法。
广义的微生物：
现象。有些霉菌如用其分生孢子传代易于衰退，
而改用其子囊孢子接种，则能避免退化。 5）采用有效的菌种保藏方法
发酵工程2
调控措施：机械消泡、化学消泡
6.3.2 发酵过程的工艺控制
? 发酵参数优化 发酵过程参数量大,相关情况复杂,必须借
助于数学模型对过程进行综合观察,采用辩 识方法对过程变量进行估计（状态估计和 模型参数估计），然后通过计算机实现过 程优化，进一步采用“直接数值控制”、 “给定值控制”或自适应控制方法对过程 进行平稳控制或优化控制。
估计
6.3.2 发酵过程的工艺控制
? 发酵过程的最优控制
静态过程最优控制：不考虑时间因素下进 行控制。不理想，但简单易行。
动态过程最优控制：考虑时间因素下进行 控制。符合实际，但复杂。
6.4 发酵罐
? 发酵设备中最重要、应用最广的设备，是发酵工 业的心脏 .
? 广义的发酵罐是指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。工业发酵中一 般指进行微生物深层培养的设备
6.3.2 发酵过程的工艺控制
? 过程变量估算 自动控制方案要成功实施必须能够获得在线的
可靠的过程变量的信息。 状态变量 ：表示系统动态过程所需的一组数目最少的变量。随
时间变化。
参数： 指数学模型方程中待定的未知系数。不随时间变化或变化
很小。
在线估计： 在线对系统进行观测后做出状态估计。 离线估计 ：离线对系统的一些量进行观测后做出状态
6.3.2发酵过程的工艺控制
? pH值 pH值对菌体生长和代谢产物的形成都有影响。 发酵pH值的变化乃是菌体代谢的综合结果。
生长最适pH值 生产最适pH值 调控措施：基础配方比例、缓冲盐、酸/碱液
6.3.2 发酵过程的工艺控制
? 溶解氧 是好氧发酵控制最重要的参数之一。液
体中的微生物只能利用溶解氧，发酵液中 的溶解度为0.22mmol/L。
6.3.2 发酵过程的工艺控制
? 发酵参数优化 发酵过程参数量大,相关情况复杂,必须借
助于数学模型对过程进行综合观察,采用辩 识方法对过程变量进行估计（状态估计和 模型参数估计），然后通过计算机实现过 程优化，进一步采用“直接数值控制”、 “给定值控制”或自适应控制方法对过程 进行平稳控制或优化控制。
估计
6.3.2 发酵过程的工艺控制
? 发酵过程的最优控制
静态过程最优控制：不考虑时间因素下进 行控制。不理想，但简单易行。
动态过程最优控制：考虑时间因素下进行 控制。符合实际，但复杂。
6.4 发酵罐
? 发酵设备中最重要、应用最广的设备，是发酵工 业的心脏 .
? 广义的发酵罐是指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。工业发酵中一 般指进行微生物深层培养的设备
6.3.2 发酵过程的工艺控制
? 过程变量估算 自动控制方案要成功实施必须能够获得在线的
可靠的过程变量的信息。 状态变量 ：表示系统动态过程所需的一组数目最少的变量。随
时间变化。
参数： 指数学模型方程中待定的未知系数。不随时间变化或变化
很小。
在线估计： 在线对系统进行观测后做出状态估计。 离线估计 ：离线对系统的一些量进行观测后做出状态
6.3.2发酵过程的工艺控制
? pH值 pH值对菌体生长和代谢产物的形成都有影响。 发酵pH值的变化乃是菌体代谢的综合结果。
生长最适pH值 生产最适pH值 调控措施：基础配方比例、缓冲盐、酸/碱液
6.3.2 发酵过程的工艺控制
? 溶解氧 是好氧发酵控制最重要的参数之一。液
体中的微生物只能利用溶解氧，发酵液中 的溶解度为0.22mmol/L。
发酵工程第二章发酵工业微生物菌种
李 先 磊
化学化工学院
新种分离与筛选的步骤
发 酵 工 程
Fermentation Engineering
（一）采样
1、采样对象 以采集土壤为主。一般园田土和耕作过的沼泽 土中，以细菌和放线菌为主；富含碳水化合物的 土壤和沼泽地中，酵母和霉菌较多，如一些野果 生长区和果园内。采样的对象也可以是植物，腐 败物品，某些水域等。
新种分离与筛选的步骤
（五）毒性试验 自然界的一些微生物是在一定条件下产毒的，将其作为 生产菌种应当十分当心，尤其与食品工业有关的菌种， 更应慎重。据有的国家规定，微生物中除啤酒酵母、脆 壁酵母、黑曲霉、米曲霉和枯草杆菌作为食用无须作毒 性试验外，其他微生物作为食用，均需通过两年以上的 毒性试验。
化学化工学院
新种分离与筛选的步骤
发 酵 工 程
（三）培养分离
尽管通过增殖培养效果显著，但还是处于微生物的混杂
李 先 磊
Fermentation Engineering
生长状态。因此还必须分离，纯化。在这一步，增殖培 养的选择性控制条件还应进一步应用，而且控制得细一 点，好一点。纯种分离的方法有划线分离法、稀释分离 法。
李 先 磊
化学化工学院
新种分离与筛选的步骤
发 酵 工 程
Fermentation Engineering
李 先 磊
（二）增殖培养 为了容易分离到所需的菌种，让无关的微生物 至少是在数量上不要增加，可以通过配制选择 性培养基，选择一定的培养条件来控制。 例如碳源利用的控制，可选定糖，淀粉、纤维 素，或者石油等，以其中的一种为唯一碳源， 那么只有利用这一碳源的微生物才能大量正常 生长，而其它微生物就可能死亡或淘汰。这样 对下阶段的纯种分离就会顺利得多。
发酵工程(2)第二章 工业微生物菌种的选育与扩大培养
孢子丝盘卷成球形孢囊，内形成孢酵母菌
单细胞真核，主 分布于含糖质较多的 偏酸性环境中，如水 果、蔬菜、花蜜和植 物叶子上，以及果园 土壤中。
1、酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae)
又称啤酒酵母。细胞多为圆形、 卵形，能产生子囊孢子。能发酵 葡萄糖、蔗糖、麦芽糖和半乳糖 等多种糖类，但不发酵乳糖和蜜 二糖。
5、白地霉 ( Geotrichum candidum )
➢ 节孢子单个或连接成链。
➢ 白地霉菌体蛋白营养价值很高，可供食用和饲 料用，也可用来提取核酸，在废料废水的利用上很 用价值。
6、产黄头孢霉 ( Cephalosporium chrysogen ) 头孢霉素、先锋霉素
3、游动放线菌属 （Actinoplanes）
➢ 一般不形成气生菌丝，孢子球形，有时端生1-40 根鞭毛，能运动。 ➢ 济南游动放线菌生产创新霉素(creatmycin; 1964).
4、诺卡氏菌属 (Norcadia)
➢ 菌落较小，边缘多呈树根 毛状。 ➢ 生产利福霉素、蚊霉素等
5、孢囊链霉菌属 (Streptosporangium)
4、青霉 ( Penicillum )
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。
娄地青霉 ( Penicillum roqueforti ) 属不对称青霉组，具有分解油
脂和蛋白质的能力，用于制造干酪； 该菌孢子能将甘油三酯氧化为甲基 酮。
第二章 工业微生物菌种的选育与扩大培养
第一节 发酵工业常用微生物 第二节 菌种来源 第三节 菌种选育 第四节 种子扩大培养 第五节 菌种保藏
单细胞真核，主 分布于含糖质较多的 偏酸性环境中，如水 果、蔬菜、花蜜和植 物叶子上，以及果园 土壤中。
1、酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae)
又称啤酒酵母。细胞多为圆形、 卵形，能产生子囊孢子。能发酵 葡萄糖、蔗糖、麦芽糖和半乳糖 等多种糖类，但不发酵乳糖和蜜 二糖。
5、白地霉 ( Geotrichum candidum )
➢ 节孢子单个或连接成链。
➢ 白地霉菌体蛋白营养价值很高，可供食用和饲 料用，也可用来提取核酸，在废料废水的利用上很 用价值。
6、产黄头孢霉 ( Cephalosporium chrysogen ) 头孢霉素、先锋霉素
3、游动放线菌属 （Actinoplanes）
➢ 一般不形成气生菌丝，孢子球形，有时端生1-40 根鞭毛，能运动。 ➢ 济南游动放线菌生产创新霉素(creatmycin; 1964).
4、诺卡氏菌属 (Norcadia)
➢ 菌落较小，边缘多呈树根 毛状。 ➢ 生产利福霉素、蚊霉素等
5、孢囊链霉菌属 (Streptosporangium)
4、青霉 ( Penicillum )
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。
娄地青霉 ( Penicillum roqueforti ) 属不对称青霉组，具有分解油
脂和蛋白质的能力，用于制造干酪； 该菌孢子能将甘油三酯氧化为甲基 酮。
第二章 工业微生物菌种的选育与扩大培养
第一节 发酵工业常用微生物 第二节 菌种来源 第三节 菌种选育 第四节 种子扩大培养 第五节 菌种保藏
发酵工程 ppt课件
100%
酵母菌
单细胞真菌，具有真核细胞结构 ，有产孢子繁殖和水生、好气性 生长及醇发酵和糖发酵等类型。
80%
霉菌
丝状真菌的俗称，意即多细胞的 真菌，在自然界中广泛存在。
微生物的营养需求
水
微生物细胞的主要组成部分， 是良好的溶剂，能维持酶活性 ，参与代谢反应。
无机盐
参与细胞构成和代谢反应，对 细胞的渗透压平衡和酸碱平衡 起着重要作用。
利用发酵技术生产面包、啤酒 、酸奶等食品。
医药工业
生产抗生素、疫苗、干扰素等 生物药物。
化学工业
生产燃料、化学品、塑料等物 质。
环境治理
利用微生物处理废水、废气， 实现环境保护和治理。
02
发酵工程的基本原理
微生物的种类与特性
80%
细菌
根据形态可分为球菌、杆菌、螺 旋菌等，根据对人类的关系可分 为致病菌、条件致病菌和益生菌 。
细胞分离
通过离心、过滤等技术将菌体从发酵液中分离出 来。
产物纯化
通过一系列的分离纯化技术，如蒸馏、结晶、色 谱等，将产物纯化至所需的规格和纯度。
04
发酵工程的应用实例
酒精发酵Βιβλιοθήκη 010203
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母 菌将糖类物质转化为乙醇 的过程，广泛应用于酒精 饮料、化工等领域。
酒精发酵工艺流程
提高产物的产量与质量
代谢工程
通过代谢工程手段，对微生物的代谢途径进行优化，提高目标产 物的产量和纯度。
过程控制
采用先进的传感器和在线监测技术，实时监测发酵过程，实现精 准控制，提高产物质量。
降低生产成本与环境污染
节能减排技术
采用新型发酵设备，提高设备利用率和能源利用效率，降低能耗和碳排放。
《发酵工程原理》课件
04
发酵工程应用实例
酒精发酵
酒精发酵简介
酒精发酵原理
酒精发酵是一种通过酵母菌将糖类物质转 化为乙醇和二氧化碳的过程，广泛应用于 酒精饮料、生物能源等领域。
酒精发酵主要基于酵母菌的厌氧代谢，通 过糖酵解途径将葡萄糖转化为乙醇和二氧 化碳。
酒精发酵工艺
酒精发酵的应用
酒精发酵工艺包括原料选择、糖化、发酵 、蒸馏和精馏等步骤，每个步骤都有严格 的操作要求。
生物农药的应用
生物农药广泛应用于农业、林 业等领域，可有效防治病虫害 ，提高农产品质量和产量。
05
发酵工程的前景与挑战
新型生物反应器的研发与应用
总结词
新型生物反应器是发酵工程的重要发 展方向，能够提高发酵效率和产物质 量。
详细描述
新型生物反应器采用先进的材料和设 计，优化了发酵过程中的氧气和营养 物质传递，减少了染菌风险，提高了 产物浓度和收率。
发酵工程通过控制微生物的生长和代谢过程，生产出包括食品、饮料、饲料、医 药品、化学品和农业用化学品等在内的各种有用物质。它具有高度洁净的生产环 境，能够实现高效转化和大规模生产，是现代生物技术的重要组成部分。
发酵工程的发展历程
总结词
发酵工程经历了自然发酵、纯培养技术、通气发酵、 酶工程和基因工程等阶段，发展至今已成为一门高度 综合性的生物工程技术。
02
微生物发酵过程
微生物发酵的类型
厌氧发酵
在无氧条件下，利用厌氧菌进行发酵，产生 乙醇、乳酸等。
兼性厌氧发酵
在有氧和无氧条件下都能进行发酵，产生酒 精、酵母等。
好氧发酵
在有氧条件下，利用好氧菌进行发酵，产生 丙酮、丁醇等。
混合发酵
同时利用多种微生物进行发酵，产生多种代 谢产物。
微生物与发酵工程(课件)(ppt)
3.生殖方式: 裂殖
1、细菌的构造
❖ 细菌细胞由外 向里依次有鞭毛、 菌（纤）毛、荚膜、 细胞壁、细胞膜、 细胞质，细胞质中 又有液泡、储存性 颗粒、核质等。
图1-3 细菌的结构
*细胞壁
❖ 结构特点：坚韧且有弹性
❖ 提问：哪些功能？
❖ ①固定细胞外形；
伤寒
②保护细胞免受外力的损伤；
杆菌 细胞
③阻拦大分子物质进人细胞； 壁中
含毒
④使细胞具有致病性及对噬 素
菌体的敏感性。
有些细菌在一定的条件下，细胞里面形成一个椭圆形的休眠体， 叫做芽孢。芽孢的壁很厚，对干旱、低温、高温等恶劣的环境有 很强的抵抗力。例如，有的细菌的芽孢，煮沸3小时以后才死亡。 芽孢又小又轻，可以随风飘散。当环境适宜（如温度、水分适宜） 的时候，芽孢又可以萌发，形成一个细菌
的酵母菌.
2.孢子生殖: 当酵母菌发育到一定的阶段时,一个酵母菌的
细胞里会产生几个孢子,每个孢子最终能发育 成一个新个体..
酵母菌的出芽生殖
二. 霉菌
青霉
一. 结构特点
青霉和曲霉都是由很多的菌丝构成的
放线菌: 菌丝内没有横隔是单细胞 的生物. 青霉和曲霉: 菌丝内具有横隔, 是多细胞 的生物.
*菌落：
❖ 单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，就会 形成一个肉眼可见的，具有一定形态结构的子细胞 群体，叫做菌落。
❖ 菌落是鉴定菌种的重要依据。
二.放线菌
❖ 单细胞原核生物 ❖ 1、结构与功能： ❖ 由分支状的菌丝构成（P.83)
基内菌丝——吸收营养 气生菌丝——生殖 ❖ 2、生活方式：腐生 ❖ 3、应用： ❖ 为我们人类的健康立下了不朽的功勋。 从它们中制成了许多的抗菌素，如头 孢拉定、链霉素、金霉素、土霉素、 庆大霉素、春雷霉素、四环素、红霉 素和卡那霉素等
1、细菌的构造
❖ 细菌细胞由外 向里依次有鞭毛、 菌（纤）毛、荚膜、 细胞壁、细胞膜、 细胞质，细胞质中 又有液泡、储存性 颗粒、核质等。
图1-3 细菌的结构
*细胞壁
❖ 结构特点：坚韧且有弹性
❖ 提问：哪些功能？
❖ ①固定细胞外形；
伤寒
②保护细胞免受外力的损伤；
杆菌 细胞
③阻拦大分子物质进人细胞； 壁中
含毒
④使细胞具有致病性及对噬 素
菌体的敏感性。
有些细菌在一定的条件下，细胞里面形成一个椭圆形的休眠体， 叫做芽孢。芽孢的壁很厚，对干旱、低温、高温等恶劣的环境有 很强的抵抗力。例如，有的细菌的芽孢，煮沸3小时以后才死亡。 芽孢又小又轻，可以随风飘散。当环境适宜（如温度、水分适宜） 的时候，芽孢又可以萌发，形成一个细菌
的酵母菌.
2.孢子生殖: 当酵母菌发育到一定的阶段时,一个酵母菌的
细胞里会产生几个孢子,每个孢子最终能发育 成一个新个体..
酵母菌的出芽生殖
二. 霉菌
青霉
一. 结构特点
青霉和曲霉都是由很多的菌丝构成的
放线菌: 菌丝内没有横隔是单细胞 的生物. 青霉和曲霉: 菌丝内具有横隔, 是多细胞 的生物.
*菌落：
❖ 单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，就会 形成一个肉眼可见的，具有一定形态结构的子细胞 群体，叫做菌落。
❖ 菌落是鉴定菌种的重要依据。
二.放线菌
❖ 单细胞原核生物 ❖ 1、结构与功能： ❖ 由分支状的菌丝构成（P.83)
基内菌丝——吸收营养 气生菌丝——生殖 ❖ 2、生活方式：腐生 ❖ 3、应用： ❖ 为我们人类的健康立下了不朽的功勋。 从它们中制成了许多的抗菌素，如头 孢拉定、链霉素、金霉素、土霉素、 庆大霉素、春雷霉素、四环素、红霉 素和卡那霉素等
《发酵工程单元操作》课件
精制设备
用于对提取出来的产物进行精制，如蒸馏、结晶、干 燥等。
04
发酵工程案例分析
高果糖浆生产案例
总结词
高果糖浆生产过程
详细描述
高果糖浆的生产过程主要包括原料选择、预处理、酶解、糖化、精制和浓缩等步骤。其中，酶解是关键步骤，需 要选择适当的酶和反应条件，以获得高转化率和备
用于向发酵罐中通入空气 或氧气，为菌种提供所需 的氧气。
消泡设备
用于消除发酵过程中产生 的泡沫，避免泡沫过多影 响发酵效果。
产物提取与精制设备
离心机
用于将发酵液中的固体和液体进行分离，以便于后续 的提取和精制。
萃取设备
用于将发酵产物从发酵液中提取出来，可以采用多种 萃取技术如液液萃取、吸附萃取等。
、pH和溶氧等参数，以获得高产量和高质量的柠檬酸产品。
THANKS
感谢观看
原料预处理
对原料进行清洗、破碎、混合、加热等物理或化 学处理，以满足发酵工艺的要求。
配料与调节
根据发酵菌种和工艺需求，加入适量的水和营养 盐等配料，调节原料的浓度、酸碱度等参数。
菌种扩大培养
菌种选育
选择适合发酵工艺的菌种，并进行适应性、生产能力等方面的改 良。
菌种保藏与复苏
对选育得到的菌种进行保藏，并在需要时进行复苏和扩增。
发酵工程的应用领域
食品工业
面包、啤酒、酸奶 等食品的制造。
环境治理
废水处理、生物修 复等环保技术的实 施。
医药领域
抗生素、疫苗、细 胞因子等生物药物 的生产。
农业领域
生物农药、生物肥 料的生产和应用。
生物能源
生物燃料的研发和 生产。
02
发酵工程单元操作
原料准备
用于对提取出来的产物进行精制，如蒸馏、结晶、干 燥等。
04
发酵工程案例分析
高果糖浆生产案例
总结词
高果糖浆生产过程
详细描述
高果糖浆的生产过程主要包括原料选择、预处理、酶解、糖化、精制和浓缩等步骤。其中，酶解是关键步骤，需 要选择适当的酶和反应条件，以获得高转化率和备
用于向发酵罐中通入空气 或氧气，为菌种提供所需 的氧气。
消泡设备
用于消除发酵过程中产生 的泡沫，避免泡沫过多影 响发酵效果。
产物提取与精制设备
离心机
用于将发酵液中的固体和液体进行分离，以便于后续 的提取和精制。
萃取设备
用于将发酵产物从发酵液中提取出来，可以采用多种 萃取技术如液液萃取、吸附萃取等。
、pH和溶氧等参数，以获得高产量和高质量的柠檬酸产品。
THANKS
感谢观看
原料预处理
对原料进行清洗、破碎、混合、加热等物理或化 学处理，以满足发酵工艺的要求。
配料与调节
根据发酵菌种和工艺需求，加入适量的水和营养 盐等配料，调节原料的浓度、酸碱度等参数。
菌种扩大培养
菌种选育
选择适合发酵工艺的菌种，并进行适应性、生产能力等方面的改 良。
菌种保藏与复苏
对选育得到的菌种进行保藏，并在需要时进行复苏和扩增。
发酵工程的应用领域
食品工业
面包、啤酒、酸奶 等食品的制造。
环境治理
废水处理、生物修 复等环保技术的实 施。
医药领域
抗生素、疫苗、细 胞因子等生物药物 的生产。
农业领域
生物农药、生物肥 料的生产和应用。
生物能源
生物燃料的研发和 生产。
02
发酵工程单元操作
原料准备
发酵工程PPT课件
一 、
有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化
概 的生物化学过程。
述
21、膜生物反应器：利用膜的阴留性能将生物催化剂限制
在膜组件的固定空间，供给所需的底物和营养物，即可在
固定空间内进行生物反应，而产生的产物造成真空膜，进
入膜的另一侧空间，脱离生物催化剂，达到了生物反应与
产物分离同时进行的目的。
15、分解代谢：又称异化作用，是指由复杂的营养物质分 解成简单化合物的过程。
16、合成代谢：又称同化作用，是指由简单化合物合成复 杂的细胞物质的过程。
一 17、代谢控制发酵：是利用遗传学的方法或其他生物化学
、 方法，人为地在DNA分子水平上改变和控制微生物的代谢，
概 述
使有用目的产物大量生成和积累的发酵。
的
特别是丝状菌生长的情况 p198式（5－8）
内 容
C 、细胞死亡动力学
p198式（5－9）
② 产物形成动力学
a、 L-P模型：
二
、
p198式（5－10）
发 酵
b、菌龄模型
工 程
p199式（5－11、12）
的
c、 生化模型
内
容
1）基质抑制模型： p199式（5－13）
2）氧限制模型： p199式（5－14）
、 发
（恒定的必需营养）
酵
工
优点：稳定、自动化、利用率高、持续性好、体积
程
的
小、探头长寿、发酵产率高
内
容
缺点：成本高、杂菌污染、微生物易变异、粘性丝
状菌易结团、保持无菌难
（3）发酵动力学
研究方法 p195：宏观处理法、质量平衡法
二
宏观处理法：结构模型与非结构模型 p212
《发酵工程》PPT演示课件
应的压力降也较小。
35
36
❖ 过滤器进行灭菌时，一般是自上而下通入0.20.4 Mpa的蒸汽，灭菌45min后用压缩空气吹 干备用。总过滤器约每月灭菌一次。
37
2). 滤纸过滤器：
❖ 介质:超细玻璃纤维纸。 ❖ 孔径:1-1.5μm ❖厚度: 0.25-0.4mm ❖ 实密度:2600Kg/m3 ❖ 填充率:14.8%。
❖ 求灭菌失败几率为0.001 时所需要的灭菌时间
❖
解：N0 = 40 X106 X 2 X105 = 8X 1012个
❖
Nt= 0.001个
❖
K = 1.8 min-1
❖
灭菌时间：t = 2.303 /1.8 lg （8X
1012/0.001） = 20.34min
15
❖ 例2.若将例1中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度 131℃，此温度下灭菌速率为15min-1。求灭菌所 需的维持时间。
连续
便于自 动控制
蒸汽负 荷均衡
22
23
24
25
6.3 空气过滤除菌 一、发酵用无菌空气的质量标准: 发酵用的无菌空气,就是将自然界的空气 经过压缩,冷却,减湿,过滤等过程达到:
26
1
❖连续提供一定流量的压缩空气。
2
空气的压强为0.2-0.4Mpa
3
进入过滤器之前，空气的相对湿度≤ 70%
31
32
❖
2．空气的过滤除菌
绝对过滤
介质的空隙 小于被拦截的 微生物大小， 如用聚四氟乙 烯或纤维素酯 材料做成的微 孔滤膜。
过滤 拦截的微生物 大小，但介质有 一定厚度，机理 是静电，扩散， 惯性及拦截作用。 如棉花过滤器， 超细玻璃纤维纸， 金属烧结管等。
35
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❖ 过滤器进行灭菌时，一般是自上而下通入0.20.4 Mpa的蒸汽，灭菌45min后用压缩空气吹 干备用。总过滤器约每月灭菌一次。
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2). 滤纸过滤器：
❖ 介质:超细玻璃纤维纸。 ❖ 孔径:1-1.5μm ❖厚度: 0.25-0.4mm ❖ 实密度:2600Kg/m3 ❖ 填充率:14.8%。
❖ 求灭菌失败几率为0.001 时所需要的灭菌时间
❖
解：N0 = 40 X106 X 2 X105 = 8X 1012个
❖
Nt= 0.001个
❖
K = 1.8 min-1
❖
灭菌时间：t = 2.303 /1.8 lg （8X
1012/0.001） = 20.34min
15
❖ 例2.若将例1中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度 131℃，此温度下灭菌速率为15min-1。求灭菌所 需的维持时间。
连续
便于自 动控制
蒸汽负 荷均衡
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23
24
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6.3 空气过滤除菌 一、发酵用无菌空气的质量标准: 发酵用的无菌空气,就是将自然界的空气 经过压缩,冷却,减湿,过滤等过程达到:
26
1
❖连续提供一定流量的压缩空气。
2
空气的压强为0.2-0.4Mpa
3
进入过滤器之前，空气的相对湿度≤ 70%
31
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❖
2．空气的过滤除菌
绝对过滤
介质的空隙 小于被拦截的 微生物大小， 如用聚四氟乙 烯或纤维素酯 材料做成的微 孔滤膜。
过滤 拦截的微生物 大小，但介质有 一定厚度，机理 是静电，扩散， 惯性及拦截作用。 如棉花过滤器， 超细玻璃纤维纸， 金属烧结管等。
发酵工程二
二、发酵工程发展的4个阶段
第四阶段：Leabharlann 基因工程等高新技术应用阶段。
分子生物学和基因工程、细胞工程等新技术的发展将进一步加深 对微生物代谢产物生物合成的遗传学与调节机制的了解，从而也为这些 新技术在此领域中更好地应用创造了条件。 为了提高产物的单位产量，或有可能针对解除某一“限速步骤” ，提高有关生物合成酶的表达水平或改变其调节机制，大大减少传统育 种方法的随机性。 在开发新品种方面，重组DNA和细胞融合技术不仅能在不同的程 度上打破生物种属间的屏障，获得“杂交”分子的新产物，而且通过活 化微生物的某些沉默基因，也可能获得一些新结构的活性物质。
考察它对发酵的影响。
二、温度的影响及其控制
1. 影响发酵温度变化的因素 在发酵过程中，既有产生热能的因素，又有散失热能的因素，因 而引起发酵温度的变化。 产热的因素有生物热和搅拌热，散热的因素有蒸发热、辐射热和
显热。
二、自然选育
3. 自然选育的优点： 可以达到纯化菌种、防止菌种衰退、稳定生产水平、提高产物 产量的目的。 4. 自然选育的缺点： 效率低，进展慢。
三、诱变育种
用人工方法来诱发突变是加速基因突变的重要手段，它的突 变率比自然突变提高成千上百倍。突变发生部位一般是在遗传物 质DNA上，因此突变后性状能稳定地遗传。
竞争性抑制
μ：细菌比生长速率 X：菌体浓度 μm：最大比生长速率 kS：细菌对基质的亲和系数 S：基质浓度 I：抑制剂浓度
K S 1 I / Ki S
m S
ki：抑制剂与菌体的亲和系数
一、培养基的影响及其控制
非竞争性抑制
μ：细菌比生长速率
m
μm：最大比生长速率
1 I / ki
发酵技术PPT课件2
风味豆豉
豆豉创始于我国，是大豆经 过蒸煮发酵制成的一种美味 食品，原名“幽菽”。 优质的豆豉不仅是家常菜肴、 调味佐料，而且也是对人体 健康有益的营养佳品。 我国早在2200年前的西汉 初年，豆豉便像肉禽蛋鱼一 样成为畅销美食了。
风味豆豉的制作
1．原料：黄豆。 2．泡豆：将已除杂的黄豆洗净后加水浸泡约1～2天， 每日换水1次，不断洗搓，并将浮于水面的豆壳捞出。 3．蒸豆：把豆料装入甑内，蒸12～18小时左右，使其 充分熟烂。 4．和豆：选大小适中的竹筐，筐底及四周逐一铺好豆 豉叶，将豆料装入筐内，表层仍用豆豉叶封好，置于火炉旁， 1周后即可开筐。和好的豆豉浓香扑鼻，粘稠有丝。 5．捣豆：将豆料取出，放入槽内用木杵捣碎，并加入 适量食盐拌匀。之后将其装入大口坛或砂锅内，用膜布密封 好，在室温下搁置1～2月。 6．晒制：开春后，将半成品豆豉料取出，摊开、压薄， 置于阳光下曝晒7～10天，再用木杵捣烂，拌和，最后捏团 （每团0.5～1公斤）在阳光下晾晒几日即为成品。用食品袋 密封包装，一般可贮藏1～2年不会变质。
喝醋虽然时髦，却也未必“老少咸宜”
醋有一定的保健作用，但有人提出醋可以减肥并 治疗病毒性肝炎、高血压，降低胆固醇，国内外 并没有做过这方面的实验，其科学性还有赖于进 一步探讨。此外，直接喝醋，醋酸会腐蚀牙齿表 面的珐琅质，应稀释后用吸管吸，喝后用水漱口。 专家们提醒，醋是酸性物质，不宜长期食用，食 用过量会影响人体的酸碱平衡，胃酸过多的人也 不宜喝醋，慢性肾脏疾病者过量食醋甚至会引起 酸中毒。对萎缩性胃炎、胃癌等胃酸缺乏者，喝 醋有一定益处，但必须把酸度降低，少量多次食 用，以免刺激胃黏膜。
沼气发酵
沼气发酵又叫厌氧消化，是指利用人畜粪便、秸 秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌 氧（没有氧气）条件下，被种类繁多的沼气发酵 微生物分解转化，最终产生沼气的过程。