发酵工程复习资料

第一章，绪论

一、填空：

微生物工程可分为发酵和提纯两部分，其中以发酵为主。

化学工程与发酵工程的本质区别在于化学工程利用非生物催化剂，发酵工程利用生物催化剂---酶。

二、判断：

发酵产品是经微生物厌氧生物氧化过程获得的。错

三、课后思考题：

1、发酵的定义：利用微生物的新陈代谢作用，把底物（有机物）转化成中间产物，从而获得某种工业产品。（工业上定义、广义、有氧无氧均可）

2、发酵流程：

3、比拟放大的基本过程：斜面菌种－摇瓶试验(培养基、温度、起始pH值、需氧量、发酵时间)－小型发酵罐－中试－大规模工业生产

4、发酵工程的发展经历了哪几个阶段？

1.）自然发酵时期

2）纯培养技术建立(第一个转折期)

3）通气搅拌的好气性发酵工程技术建立(第二个转折期)

4）人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术建立(第三个转折期)

5）发酵动力学、连续化、自动化工程技术的建立(第四个转折期)

6）生物合成和化学合成相结合工程技术建立(第五个转折期)

5、微生物工业发展趋势

1）、几个转变

分解代谢→合成代谢

自然发酵→人工控制的突变型发酵→代谢控制发酵→通过遗传因子的人工支配建立的发酵（如工程菌）

2）、化学合成与生物合成相结合

3）、大型、连续化、自动化发酵

发酵罐的容量可达500t，常用的也达20-30t。

4）、人工诱变育种和代谢控制发酵

微生物潜力进一步挖掘，新菌株、新产品层出不穷。

5）、原料范围不断扩大

石油、植物淀粉、天然气、空气、纤维素、木质素等

6、举例说明微生物工业的范围

酿酒工业（啤酒、葡萄酒、白酒）

食品工业（酱、酱油、食醋、腐乳、面包、酸乳）

有机溶剂发酵工业（酒精、丙酮、丁醇）

抗生素发酵工业（青霉素、链霉素、土霉素等）

有机酸发酵工业（柠檬酸、葡萄糖酸等）

酶制剂发酵工业（淀粉酶、蛋白酶等）

氨基酸发酵工业（谷氨酸、赖氨酸等）

核苷酸类物质发酵工业（肌苷酸、肌苷等）

维生素发酵工业（维生素B12、维生素B2等）

生理活性物质发酵工业（激素、赤霉素等）

名贵医药产品发酵工业（干扰素、白介素等）

微生物菌体蛋白发酵工业（酵母、单细胞蛋白）

微生物环境净化工业（利用微生物处理废水等）

生物能工业（沼气、纤维素等天然原料发酵生产酒精、乙烯等能源物质）

微生物治金工业（微生物探矿、治金、石油脱硫等）

第二章发酵基础知识

1、写出生产以下产品的主要菌种：

啤酒（啤酒酵母）、黄酒（霉菌（根霉、曲霉）、酵母菌、细菌）、味精（谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌）、柠檬酸（黑曲霉）、食醋（霉菌、酵母菌、醋酸菌）、酸奶（乳酸菌（保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、乳酸链球菌））

2、发酵工艺控制中，主要应监控温度、pH值、溶解氧、

泡沫、氧化还原电位等。

3、概念：单菌发酵: 现代发酵工业中最常见，传统发酵工业中很难实现。

混合菌发酵: 自然发酵和人工接种发酵

液态发酵: 发酵基质呈流动状态，如啤酒发酵、柠檬酸发酵等。

固态发酵: 发酵基质呈不流动状态。如固态酱油发酵、米醋发酵、大曲酒（白酒）发酵等。半固态发酵: 发酵基质呈半流动状态，如黄酒发酵、传统稀醪酱油发酵等。

4、发酵产品主要类型

微生物菌体、代谢产物、酶

5、如何理解：传统工艺，原料决定菌种；现代工艺，菌种决定原料？

传统工艺，原料决定菌种：传统工艺中，发酵原料是一种选择培养基。

传统工艺就是利用这种选择作用，把自然界带入的各种野生菌，在发酵基质上进行选择富集培养，这些微生物生长和代谢的结果可生产出有特殊风味的食品。

现代工艺，菌种决定原料：在使用纯种发酵剂前，我们必须对原料进行灭菌，以防止其他杂菌对发酵的干扰。

6、发酵产品主要有哪些附加值

1）发酵有利于食品保藏食品发酵后，改变了食品的渗透压、酸度、水的活性等，从而抑制了腐败微生物的生长，有利于食品保藏。

2）发酵产品有保健作用有些食品经过微生物发酵后，不仅能产生酸类和醇类等，还能产生某些抗菌素可抑制致病菌和肠内腐败菌。

3）有些发酵食品还具有预防心脑血管疾病、整肠、改善便秘、降低胆固醇、增加免疫功能和抗癌等功能。

4）发酵增加了食品的营养价值一方面，发酵通过微生物对营养物质的降解作用，有利于营养物质的消化吸收。另一方面，食品经过发酵后可以提高某些营养组分如蛋白质的含量，并提高其吸收率，甚至通过微生物的发酵作用，还可以产生一些维生素。

第三章微生物工业菌种的选育与扩大培养

1、菌种选育指按照生产要求，根据微生物遗传变异理论，利用自然菌种筛选、人工诱变育种、代谢控制育种或基因重组定向育种等方法得到优良菌种的工作。

2、微生物菌种保藏的常用方法有斜面低温保藏法、低温冰箱保藏法、冷冻干燥保藏法、石蜡油封保藏法、硅胶保藏法和液氮超低温保藏法等。

3、高丝氨酸缺陷型菌株由于缺乏高丝氨酸脱氢酶，不能合成高丝氨酸，从而走另一代谢途径，使赖氨酸大量积累。

4、三级发酵流程

斜面菌种→一级种子摇瓶培养→二级种子罐培养→三级种子罐培养→发酵罐

5、菌种发展总趋势，如何理解

发酵菌→氧化菌野生菌→变异菌自然选育→代谢控制育种诱变育种→基因重组定向育种

6、工业菌种选育的定义、方法

定义：按照生产要求，根据微生物遗传变异理论，利用自然菌种筛选、人工诱变育种、代谢控制育种或基因重组定向育种等方法得到优良菌种的工作。

方法：自然选育、生产育种、抗噬菌体菌株的选育、诱变育种、代谢控制育种、基因重组定向育种

7、工业菌种衰退的定义、防止方法

定义：指菌种整体在多次接种传代过程中逐渐造成生产能力降低，表现为发酵力（如对培养基的利用）或繁殖力（如孢子的产生）下降或发酵产物得率降低的现象。

防止方法：作好菌种保藏工作、尽可能使每次培养条件适合而一致、尽量减少传代次数、应使用幼龄菌培养

8、菌种复壮的概念与方法

概念：狭义：在菌种已衰退情况下，通过纯种分离和生产性能测定等方法，从衰退群体中找出少数未衰退的个体，以恢复原有典型性状的措施。

广义：在菌种未衰退前经常有意识地进行纯种分离和生产性状测定工作，以期从中选择到自发的正变个体。

方法：单细胞菌株分离法、沸水筛选法、改变培养条件法、通过宿主体复壮、诱变处理法9、工业菌种保藏原则与方法

原则：挑选优良纯种，最好是休眠体（如孢子、芽孢等），创造一个最有利于休眠的环境条件（如低温、干燥、缺氧、营养物质缺乏等），就可以达到菌种保藏的目的。同时，作为可行的方法，还要考虑方法的经济和简便。

方法：斜面低温保藏法、低温冰箱保藏法、石蜡油封保藏法、砂土保藏法、冷冻干燥保藏法、液氮超低温保藏法

10、工业菌种扩大培养工艺与级数

工艺：斜面→摇瓶→种子罐→发酵罐

斜面菌种→一级种子摇瓶培养→二级种子罐培养→发酵罐（二级）尽量采用二级发酵斜面菌种→一级种子摇瓶培养→二级种子罐培养→三级种子罐培养→发酵罐（三级）