第一章 绪论02(发酵工艺学 夏焕章 第三版)
发酵工艺学期末复习资料
第一章绪论一、什么是发酵？1675年制成显微镜——微生物的存在。
1857年巴斯德证明了酒精是由活的酵母发酵引起的，发酵(fermentation)最初来自拉丁语“发泡”（fervere)一词，它是指酵母作用于果汁或发芽谷物时产生CO2的现象。
1897年毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精——酶。
生物化学家的定义：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，或者发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。
微生物学家的定义：发酵则是泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程，二、什么是发酵工程？简述发酵工程的发展史。
利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适的条件下，通过现代工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类所需要的产品的过程称为发酵工程。
发酵工程的发展史：发酵现象→酿造食品工业→非食品工业→青霉素→抗菌素发酵工业→氨基酸,核酸发酵（代谢控制发酵）→基因工程菌第一个转折点：非食品工业；第二个转折点：青霉素→抗菌素发酵工业；第三个转折点：代谢调控，包括酶的活力调控,酶的合成调控,解除菌体自身的反馈调节, 突变株的应用,前体、终产物、副产物等；近代转折点：基因、动物、海洋。
1、发酵工程的早期阶段人们的对发酵技术的认识起始于19世纪末，主要来自于厌氧发酵，如利用酵母菌、乳酸菌生产酒精、乳酸和各种发酵食品。
20世纪初期，1916年英国采用梭状芽孢杆菌生产丙酮丁醇，德国采用亚硫酸盐发酵法生产甘油──由食品工业向非食品工业发展。
好氧发酵技术：速酿法从乙醇生产醋酸，通气法大量繁殖酵母，用米曲霉的麸曲代替麦芽糖作糖化剂生产酒精，用微小毛霉生产干酪。
1933年发明了摇瓶培养法代替了传统的静置培养法。
生长均匀，增殖时间短。
2、发酵工程的重大转折点20世纪40年代初，第二次世界大战爆发，青霉素的发现，迅速形成工业大规摸生产。
1928年由 Fleming发现青霉素；1941年美国和英国合作对青霉素进行生产研究表面培养：1升扁瓶或锥形瓶，内装200ml麦麸培养基─── 40u/ml；1943年沉浸培养：5m3 ─── 200u/ml；当前：100m3─200m3 ─── 5-7万u/ml。
发酵工艺学课程教学大纲
发酵工艺学课程教学大纲（适用于：制药工程专业）一、课程基本情况二、课程教学目的通过本课程的教学，要求学生系统掌握发酵的基本理论、基本知识和基本技能，建立较深刻的微生物学观点，形成科学的思维方式，同时要求学生能了解发酵行业主流产品的新工艺、新技术，突出实用性及先进性。
通过理论教学和实验实训相结合，可巩固学生课堂所学理论知识，从而提高学生分析问题、解决问题以及实际动手能力。
进而使学生比较全面了解我国发酵行业现状及发展前景，掌握必备的发酵基本技术，为从事发酵产品的生产、科研工作奠定坚实的基础。
三、教学方法与手段本门课程采用灵活多样的授课方式。
讲课；讨论；互动式教学；实验教学；作业；问答式和书面解答并用。
通过各种渠道随时了解学生对教学的意见和要求，不断改进教学方法和教学手段以提高教学质量。
四、课程的重点、难点重点：发酵代谢调控的基本原理与方法、发酵工程中的灭菌操作。
难点：发酵过程优化和工艺控制、发酵产物的常用提取分离方法、工业微生物的育种与种子制备、工业生产用培养基。
五、课程教学内容及教学环节安排课程教学环节学时分配表（五号宋体，加黑）第一章绪论【知识点提示】了解微生物发酵基本概念、现在、发展趋势，掌握微生物发酵特征。
【教学要求】了解：微生物发酵的基本概念、微生物发酵技术的发展历史、微生物发酵的产品种类、我国微生物发酵工业的现状和今后发展趋向。
理解：微生物发酵的特征与发酵方式。
掌握：微生物发酵的特征、微生物发酵方式。
【重、难点提示】重点：微生物工业发酵的基本过程及产物类型。
难点：微生物发酵方式。
第一节微生物发酵的基本概念一、微生物发酵的含义二、微生物工业发酵的基本过程及产物类型第二节微生物发酵技术的发展历史一、对发酵本质的认识过程二、微生物发酵技术发展的不同阶段第三节微生物发酵的产品种类第四节微生物发酵的特征与发酵方式一、微生物发酵的特征二、微生物发酵方式第五节我国微生物发酵工业的现状和今后发展趋向一、我国微生物发酵工业的现状二、我国微生物发酵工业的发展趋势第二章发酵代谢调控的基本原理与方法【知识点提示】理解和掌握微生物初级代谢产物调节机制、微生物发酵代谢控制的基本方法、微生物发酵动力学等。
1绪论-zy
第二节 有机酸工业的产业现状与发展趋 势
1,发酵有机酸工业的产业现状与发展趋势 , 目前主要产品 柠檬酸,乳酸,醋酸,小品种有衣康酸, 柠檬酸,乳酸,醋酸,小品种有衣康酸,苹 果酸,葡萄糖酸,曲酸,酒石酸,丙酮算, 果酸,葡萄糖酸,曲酸,酒石酸,丙酮算, 琥珀酸等.已有10多种有机酸采用微生物发 琥珀酸等.已有 多种有机酸采用微生物发 酵法工业化生产 . 我国有机酸的生产状况:200万吨 年,产值 我国有机酸的生产状况: 万吨/年 万吨 100亿元人民币 年 亿元人民币/年 亿元人民币
二,有机酸的来源及用途
1,用于食品行业:酸味剂.一水合柠檬酸主要用作清凉饮料,果汁, ,用于食品行业:酸味剂.一水合柠檬酸主要用作清凉饮料,果汁, 果酱, 果酱,水果糖和罐头等的酸性调味剂 ,也可用作食用油的抗氧化剂 . 无水柠檬酸大量用于固体饮料. 柠檬酸80 无水柠檬酸大量用于固体饮料. 柠檬酸 ℃具有良好杀灭细菌芽孢的 作用 . 2,用于化妆品:柠檬酸属于果酸的一种,主要作用是加快角质更新, ,用于化妆品:柠檬酸属于果酸的一种,主要作用是加快角质更新, 常用于乳液,乳霜,洗发精,美白用品,抗老化用品,青春痘用品等. 常用于乳液,乳霜,洗发精,美白用品,抗老化用品,青春痘用品等. 角质的更新有助于皮肤的中黑色素的剥落,毛孔的收细, 角质的更新有助于皮肤的中黑色素的剥落,毛孔的收细,黑头的溶解 等. 3,用于制药工业:医药清凉剂 ,用于制药工业:
40%乳酸用于香精香料行业,主要用于生产乳酸乙酯作为香 乳酸用于香精香料行业, 乳酸用于香精香料行业 料用于调制各种酒类. 料用于调制各种酒类. 啤酒行业用乳酸代替磷酸调pH值 提高啤酒档次. 啤酒行业用乳酸代替磷酸调 值,提高啤酒档次. 制药业:乳酸可直接配制成药,乳酸盐可作为消毒剂 乳酸盐可作为消毒剂. 制药业:乳酸可直接配制成药 乳酸盐可作为消毒剂.乳酸 具有亲水性,能溶解蛋白质 角质及许多难溶药物, 能溶解蛋白质, 具有亲水性 能溶解蛋白质,角质及许多难溶药物,且对病 变组织腐蚀作用相当敏感,能增加药物吸收量,防止副作用 防止副作用, 变组织腐蚀作用相当敏感,能增加药物吸收量 防止副作用, 可用于治疗喉头结核,白喉,狼疮等病. 可用于治疗喉头结核,白喉,狼疮等病.在收敛性杀菌方面 用作含漱剂,涂布剂,注入剂,洗净剂等. 用作含漱剂,涂布剂,注入剂,洗净剂等. 食品业:食品级乳酸可代替苯甲酸钠作为防霉,防腐, 食品业:食品级乳酸可代替苯甲酸钠作为防霉,防腐,抗氧 化剂和果蔬保鲜剂等.乳酸作为酸味剂, 化剂和果蔬保鲜剂等.乳酸作为酸味剂,既能使食品具有微 酸性,又不掩盖水果和蔬菜的天然风味与芳香, 酸性,又不掩盖水果和蔬菜的天然风味与芳香,常和糖类及 甜味剂并用改善食品风味,抑制微生物,护色,改善粘度, 甜味剂并用改善食品风味,抑制微生物,护色,改善粘度, 使氧化剂增效和起螯合作用. 使氧化剂增效和起螯合作用. 日化行业:乳酸在配制清洁霜,嫩肤霜,浴液时, 日化行业:乳酸在配制清洁霜,嫩肤霜,浴液时,可用于调 并对改善皮肤组织结构,消除皱纹,色斑, 节pH 值,并对改善皮肤组织结构,消除皱纹,色斑,治疗 皮肤干燥,痤疮等具有明显效果. 皮肤干燥,痤疮等具有明显效果.
第一章 绪论02(发酵工艺学 夏焕章 第三版)
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一、发展简史
现代发酵工业阶段
20世纪70年代以后，基因工程、细胞工程等生物工程
技术的开发，使发酵工程进入了定向育种的新阶段，新产 品层出不穷。 20世纪80年代以来，随着学科之间的不断交叉和渗透， 微生物学家开始用数学、动力学、化工工程原理、计算机
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技术对发酵过程进行综合研究，使得对发酵过程的控制更
和控制。
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二、重要发酵技术的建立
发酵放大技术
20世纪60年代，发酵罐的大型化、多样化、连续化和自动化 方面有了极大发展。发酵过程的基本参数包括温度、pH、罐 压、溶 O2 、空气流量、泡沫、 CO2 含量等均可自动记录和控 制。
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二、重要发酵技术的建立
基因工程等多种技术引入发酵
绪 论
重要发酵技术
22抗生素
发酵生产的药物
酶抑制剂 免疫抑制剂 维生素 氨基酸 22
思考题
1．发酵和发酵工程的的基本含义是什么？ 2．发酵的发展过程建立了那些重要的技术？ 3．发酵生产的主要药物类型有哪些？
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1979年以后，随着基因重组技术的出现，促进了重组微生物
（工程菌）的产生，并打破了传统的生物反应器的概念。 基因工程技术，简而言之，就是采用酶学的方法，将不同来 源的 DNA 进行体外重组，再把重组 DNA设法转入受体细胞 内，并进行繁殖和遗传下去。
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第三节 发酵生产过程和方式
上游 下游
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二、重要发酵技术的建立
通气搅拌发酵技术
1941年美国和英国合作对青霉素进行生产研究，建立了深层
通气培养技术——深层培养，解决了深层培养的供氧问题。 成功建立起深层通气培养法及整套工艺，包括向发酵罐内通 入大量无菌空气、通过搅拌使空气分布均匀、培养基的灭菌 和无菌接种、通氧量、pH、培养物供给等均已解决，刺激了
发酵工艺学原理教案及思考题
发酵工艺学原理讲义及考虑题烟台大学林剑主讲课程第一章绪论§1-1发酵工艺学的差不多概念一、发酵工业的差不多概念微生物学中的发酵的定义：微生物发酵工业的概念：1.发酵工业生产的差不多模式讲述生物工业的差不多生产模式，引出生物技术、生物工程的概念，讲述两者之间的区不与联系2.发酵工业的分类酿酒业（啤酒、葡萄酒、白酒……）。
厌氧发酵调味品（酱油、醋）。
酵母工业——自然发酵。
氨基酸发酵——典型的代谢操纵发酵。
抗菌素发酵——次级代谢操纵发酵。
酶制剂工业——具有重要的意义，是工业进展的基础、科学研究的基础有机酸工业—柠檬酸、葡萄酸、乳酸、琥珀酸等。
石油发酵——降低石油熔点（石油脱腊）有机溶剂工业——乙醇、丙醇等好氧发酵维生素发酵——VC、VB2生理活性物质——白介——2环境工业——废水的生物处理，废弃物的生物降解二、微生物发酵的差不多特征1.微生物发酵过程是一个典型的化工过程由于微生物生理特性决定了微生物在发酵过程中需要稳定的环境、专门的条件以及以氧作为底物的供给，这些多涉及到化工生产的一下领域：（1）质量的传递——氧的供给、代谢物的排泄等（2）热量的传递——微生物呼吸产热，微生物生长于代谢需要稳定的而严格的温度条件。
（3）动量的传递——涉及到搅拌轴功率的计算，他与溶氧、气液混合的关系（4）微生物的反应工程——涉及到微生物的生长动力学模型的建立，产物生成动力学模型的建立。
2.微生物发酵过程是一个典型的代谢操纵发酵从微生物发酵的历史角度看，最早的微生物发酵是一个自然发酵过程，现代微生物工业通常是指微生物的代谢操纵发酵？定义：是指利用生物的、物里的、化学的方法，人为的改变了微生物的生长代谢途径，使之合成、积存、分泌我们所需要的产品的过程。
以GA发酵为例，建树微生物代谢操纵发酵的意义。
3.微生物发酵工业又是一个有不于化工过程的一个工业有以下几个特征：（1）反应条件和气通常由于微生物的生理特性，要求温度为30℃-40℃ pH值中性偏酸性——酵母、霉菌、放线菌等，pH值中性偏碱性——细菌的发酵（2）无菌发酵整个反应过程要求无菌：培养基无菌、空气无菌、补料和取样要求无菌操作、某些工程菌，其尾气也要求进行无菌处理。
(工艺技术)发酵工艺学原理及培训教材
（工艺技术）发酵工艺学原理及培训教材发酵工艺学原理开课背景（1）何为工艺学？原来的工艺学的特性：（2）现在：强化工艺学的基本理论背景，减小课时数，以单元操作为主线条的工艺学原理第一章绪论§1-1发酵工艺学的基本概念一、发酵工业的基本概念微生物学中的发酵的定义：1.发酵工业生产的基本模式讲述生物工业的基本生产模式，引出生物技术、生物工程的概念，讲述两者之间的区别与联系2.发酵工业的分类酿酒业（啤酒、葡萄酒、白酒……）。
厌氧发酵调味品（酱油、醋）。
酵母工业——自然发酵。
氨基酸发酵——典型的代谢控制发酵。
抗菌素发酵——次级代谢控制发酵。
酶制剂工业——具有重要的意义，是工业发展的基础、科学研究的基础有机酸工业—柠檬酸、葡萄酸、乳酸、琥珀酸等。
石油发酵——降低石油熔点（石油脱腊）有机溶剂工业——乙醇、丙醇等好氧发酵维生素发酵——VC、VB2生理活性物质——白介——2环境工业——废水的生物处理，废弃物的生物降解二、微生物发酵的基本特征1.微生物发酵过程是一个典型的化工过程由于微生物生理特性决定了微生物在发酵过程中需要稳定的环境、特殊的条件以及以氧作为底物的供给，这些多涉及到化工生产的一下领域：（1）质量的传递——氧的供给、代谢物的排泄等（2）热量的传递——微生物呼吸产热，微生物生长于代谢需要稳定的而严格的温度条件。
（3）动量的传递——涉及到搅拌轴功率的计算，他与溶氧、气液混合的关系（4）微生物的反应工程——涉及到微生物的生长动力学模型的建立，产物生成动力学模型的建立。
2.微生物发酵过程是一个典型的代谢控制发酵从微生物发酵的历史角度看，最早的微生物发酵是一个自然发酵过程，现代微生物工业通常是指微生物的代谢控制发酵？定义：是指利用生物的、物里的、化学的方法，人为的改变了微生物的生长代谢途径，使之合成、积累、分泌我们所需要的产品的过程。
以GA发酵为例，建树微生物代谢控制发酵的意义。
3.微生物发酵工业又是一个有别于化工过程的一个工业有以下几个特征：（1）反应条件温和通常由于微生物的生理特性，要求温度为30℃-40℃pH值中性偏酸性——酵母、霉菌、放线菌等pH值中性偏碱性——细菌的发酵（2）无菌发酵整个反应过程要求无菌：培养基无菌、空气无菌、补料和取样要求无菌操作、某些工程菌，其尾气也要求进行无菌处理。
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发酵工艺学复习资料第一章绪论1、现代发酵的定义：通过微生物的生长多和代谢活动，产生和积累人们所需代谢产物的一切微生物培养过程。
2、厌氧发酵：是微生物体内产生能量的氧化还原反应，同时也是形成多种代谢产物的生物化学过程。
3、巴斯徳：用实验证明发酵是微生物活动的结果，为后来的微生物纯粹培养奠定了理论基础（必考）4、koch：建立了微生物纯培养技术5、初级代谢产物：有机酸、氨基酸、蛋白质、酶、核苜酸、核酸、脂类、糖及醇类6、次级代谢产物：抗生素、色素、生物碱、植物生长素等7、我国发明生产VC的方法：我国发明了用醋酸杆菌将山梨醇转化为山梨糖，再用氧化葡萄糖酸杆菌与巨大芽砲杆菌的自然组合进行笫二步转化，将山梨糖转化成VC的前体2■酮基古龙酸的这种二步发酵法产生VC的方法。
8、智能食吊：多稀不饱和脂肪酸9、厌氧发酵：像乳酸菌发酵产生乳酸和梭状芽泡杆菌发酵产生丙酮丁醇，在整个发酵过程中无需供给空气，属于厌氧发酵。
10、需氧发酵：如棒状杆菌进行的谷氨酸发酵，黑曲霉进行的柠檬酸发酵以及放线菌进行抗生素的发酵等都属于需氧发酵。
11、兼性厌氧发酵：如酵母菌就属于兼性厌氧微生物，当有氧供给的情况下，进行好氧呼吸，积累酵母菌体，而在缺氧的情况下，进行厌氧发酵，积累代谢产物一酒精。
第二章发酵工业菌种选育1、用于大规模发酵产生的菌种，不论是野生菌株，还是突变菌株，或是基因工程菌株，符合以下要求：1）有利用广泛来源原料的能力，所需培养基易得，价格低廉；2）培养和发酵条件温和；3）繁殖能力强，生长速度和反应速度快，发酵周期短；4）单产高，且保持相对稳定；5）发酵后，非目标代谢产物少，产物容易分离提纯；6）具有自身保护机制，抵抗杂菌污染能力强；7）遗传特性稳定，不易变异退化；8）不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素，保证安全。
2、发酵工业屮常用微生物主要包括：细菌、放线菌、酵母菌和霉菌四大类。
3、棒状杆菌属：该属屮的谷氨酸棒状杆菌、北京棒状杆菌可用于生产多种氨基酸，如谷氨酸、鸟氨酸、高丝氨酸、丙氨酸、色氨酸、醋氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸等4、乳酸杆菌属：乳酸杆菌多分布在乳制品和发酵植物如泡菜、酸菜等发酵食品中，在青贮饲料和人的肠道中也比较常见。
【发酵工艺学总论】第一章_绪论
各种氨基酸的生物合成途径
核苷类抗生素 次生代谢产物 莽草酸 次生代谢产物 （C7) 聚酮
戊糖 丁糖
核糖
葡萄糖 丙糖
氨基糖苷类抗生素 （糖苷部分） 次生代谢产物 丝氨酸 （C3N) 甘氨酸(C2N) 生物甲基化 缬氨酸（C5N) 甲羟戊酸（C4) 次生代谢产物 IPP（C5) 萜类 甾体
丙氨酸 （C3N)
现代发酵工程：是将DNA重组及细胞融合技
术、酶工程技术、组学及代谢网络调控技术、 过程工程优化与放大技术等新技术与传统发酵 工程融合，大大提高传统发酵技术水平，拓展 传统发酵应用领域和产品范围的一种现代工业 生物技术体系（新一代工业生物技术）。
强调现代生物技术、控制技术和装备技术在 传统与现代发酵工业领域的集成应用。
田洪涛主编，高年发主审. 现代发酵工艺原理与技术. 北京-化学工业出版社.
《发酵工艺学总论》教材
课程概况
课程性质：学位课程 课 程 号：2313309 班 级：食工1301食工1302 听课人数：46 总 学 时：32学时 学 分：2 课程考查：考试课程
教学目的与要求
葡萄糖在无氧条件下被微生物利用 产生酒精、释放能量，并放出CO2
工业上的发酵
泛指利用微生物制造或生产产品的过程 厌氧培养过程：酒精，乳酸等 通气(有氧)培养过程：抗生素、AA、E等 产品有：细胞代谢产物(初级、次级) 产品还有：菌体细胞、细胞物质、酶等
现代意义中的发酵
生物反应过程
将生物技术的实验室成果经工艺及工程开发 ，成为可提供工业生产的工艺过程，统称为 生物反应过程
现代发酵概念
生物反应过程中采用（游离）整个微生物活 细胞为生物催化剂时，称为发酵
发酵工艺学课件
菌肽(防腐剂)、匹马霉素(食品保护剂)
发酵工艺学课件
2、在医药卫生中的应用
(1)、抗生素
● 抗细菌抗生素：头孢菌素、氯霉素、红霉素、螺旋霉素等 ● 抗真菌抗生素：两性霉素B、杀假丝菌素、制霉菌素等 ● 抗原虫抗生素：烟古霉素、古曲霉素 ● 抗肿瘤抗生素：放线菌素、博来菌素、丝裂菌素、内瘤菌素、光神霉
发酵工艺学课件
4、人工诱变育种、基因工程菌---第三个转折期
● 核苷酸、有机酸及部分抗生素用诱变育种的方法使产量大幅度
提高。
● 构建的基因工程菌可产生菌体本身不能产生的产物(如胰岛素、
生长激素、细胞因子及多种单克隆抗体等) 或使产量大幅度提 高。 5、发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术的建立
发酵工艺学课件
频率低。 ● 诱发突变：先诱变再与高浓度噬菌体混合培养。 2、抗噬菌体菌株的特性试验 ● 稳定性试验 ● 真正抗性与溶源性的区别试验 (二)、噬菌体的防治 1、正确判断 2、普及噬菌体的防治知识 3、选育抗噬菌体菌株 4、消灭噬菌体 5、收集和保存噬菌体
发酵工艺学课件
四、杂交育种 (一)、细菌的杂交育种 1、杂交方式：细菌接合、F因子转导、R因子转移、
链霉菌属 链霉菌属
诺卡氏菌 游动放线菌 小瓶菌属
发酵工艺学课件
发酵工艺学 第一章(绪论)
Fermentation engineering
上游工程
UPSTREAM PROCESSES - genetics, cell … - inoculum development - media formulation - sterilization - inoculation
FERMENTATION Process Control
论
发酵过程的特点及其描述方法
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一、发酵工程的组成
发酵已经从过去简单的生产酒精类饮料、 发酵已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸 和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的 分支，成为一个包括了微生物学 化学工程、 包括了微生物学、 分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程 细胞工程、 、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学 科工程。 科工程。 现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包， 现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包， 而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、 而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等 多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、 多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生 物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、 物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、 香料、生物高分子、酶以及维生素和单细胞蛋白等。 香料、生物高分子、酶以及维生素和单细胞蛋白等。
• 1973 rec DNA technology (Boyer & Cohen) • 1982 rec human insulin（胰岛素） （胰岛素）
– post recombinant DNA area
• since 1982 rec therapeutic agents（治疗剂） （治疗剂） • 1990 rec bakers yeast • 1992 rec chymosine （凝乳酶）(from yeast) 凝乳酶）
《发酵工艺学》复习大纲
《发酵工艺学》复习大纲一、基本要求：《发酵工艺学》是发酵工程专业的一门主干课程，是支撑现代食品工业的重要技术，同时也是生物技术产业化的重要手段。
这门课程的考试，主要测试考生对本课程的基础理论、基本知识、及实际操作技能掌握的程度，以及运用所学理论解决问题的能力，为考生在工作岗位上发挥自己的能力或继续从事相关研究工作奠定基础。
二、主要内容第一章绪论发酵工业的历史；微生物发酵的特点及研究对象；发酵工艺学的发展趋势。
第二章微生物代谢调控理论及其在微生物发酵中的应用初级代谢和次级代谢；代谢调节有关的酶；反馈调节；代谢调节控制的应用。
第三章发酵工艺学基础及主要设备一、微生物发酵的工艺过程：菌种活化与扩大培养；发酵原料前处理及培养基制备；发酵；产物分离、提取与后加工二、微生物发酵的动力学：分批发酵三、发酵工艺控制：温度对发酵的影响及其控制；溶解氧浓度对发酵的影响及其监控；pH值对发酵过程的影响及其控制；二氧化碳和呼吸熵；基质浓度对发酵的影响及补料控制；泡沫控制；发酵终点判断。
四、发酵的主要设备：原料处理设备；固体发酵设备；机械搅拌通风发酵罐（生物反应器）；空气净化系统；培养基灭菌系统；产物分离与提取设备。
第四章酒精发酵与酿酒一、酒精发酵：酒精发酵原料；与酒精发酵有关的微生物；酒精发酵生化机制；酒精发酵工艺；酒精蒸馏与精制。
二、啤酒酿造：啤酒种类与质量标准；啤酒酿造原料；麦芽制造；麦芽汁制备；啤酒发酵；过滤与灌装。
第五章氨基酸发酵谷氨酸生产：谷氨酸生产原料及其处理；谷氨酸产生菌；谷氨酸合成途径；谷氨酸发酵工艺；谷氨酸提取。
第六章有机酸发酵一、乳酸发酵：乳酸发酵类型及其微生物；乳酸制造；发酵乳制品；其它乳酸发酵食品。
二、醋酸发酵：醋酸发酵原料；醋酸发酵有关的微生物；醋酸发酵生化机制。
第七章酶制剂生产酶制剂的工业化生产：工业化酶制剂生产的优点；酶制剂生产的基本工艺流程；淀粉酶生产；酶应用新技术。
第八章发酵豆制品酱类与酱油酿造原料；制酱与酱油酿造的微生物；制酱与酱酒酿造的生物化学。
发酵食品工艺学期末复习资料
发酵食品工艺学期末复习资料work Information Technology Company.2020YEAR第一章绪论1. 名词解释：发酵、酿造、发酵工业、酿造工业（1）、传统发酵：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：是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。
（3）、工业上的发酵：利用微生物在无氧或有氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物酿造(brewing)：我国人们对对一些特定产品发酵生产的特殊称法，是未知的混合微生物区系参与的一种自然发酵。
酿造工业：经自然培养、不需提炼精制、产品由复杂成分构成并对风味有特殊要求的食品或调味品的生产过程。
如黄酒、白酒、清酒、葡萄酒、酱油、醋、腐乳、豆豉、面酱等。
发酵工业：经纯种培养和提炼精制获得的成分单纯、无风味要求的产品的生产过程。
如酒精、抗生素、柠檬酸、氨基酸、酶、维生素、某些色素等。
2.发酵食品历史上的几个阶段和重要的转折点天然发酵阶段（古代--）→纯培养技术的建立（1905年--）→通气搅拌发酵技术（1940年--青霉素→抗菌素）→代谢控制发酵（1950年--氨基酸,核酸）→开拓发酵原料时期（1960年--）→基因工程阶段第一个转折点：纯培养技术第二个转折点：深层培养技术第三个转折点：人工诱变育种和代谢控制发酵工程技术第四个转折点：发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术第五个转折点：DNA重组技术，动、植物细胞发酵，海洋生物资源的利用3.请画出工业发酵的流程示意图。
空气保藏菌种碳源、氮源、无机盐等营养物空气净化处理斜面活化扩大培养种子罐灭菌主发酵产物分离纯化成品4.影响发酵产物生产的因素有哪些主要有哪几个因素5.营养物质的浓度、种类、比例溶解氧浓度氧化还原电位CO2发酵液黏度温度pH值泡沫酶和代谢产物此外，还包括菌体浓度、生长速率、死亡速率、细胞状态等生物学因素。
5.食品发酵的一般流程是怎么样的？各种发酵食品生产工艺上都存在着某些共同点，比如原料的选择、加工、制曲、发酵、后处理等方面都有相似之处，其过程图如下：原料大分子物质降解第一阶段醇类、脂类、有机酸、芳香族化合物等的形成第二阶段产物再平衡第三阶段第二章白酒名词解释：白酒酿造酒蒸馏酒配制酒大曲酒小曲酒麸曲酒高温曲中温曲续渣发酵清渣发酵清蒸混蒸老五甑操作法淀粉糖化滴窖降水滴窖降酸白酒陈酿固态发酵液态发酵堆积发酵双边发酵出酒率勾兑调味白酒是以曲类、酒母为糖化发酵剂，利用淀粉质（糖质）原料，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、陈酿和勾兑而酿制而成的各类酒。
发酵食品工艺学绪论课件
针对单纯发酵法的缺陷，利用发酵法生产前体 ，用化学合成法得到终产品或反之。如 Amyno法生产酱油。
——发酵与酿造技术的第五个转折点
35
发酵食品工艺学绪论
40
DNA重组技术
❖ DNA重组技术大大推动了发酵与酿造技 术的发展
❖ 细胞融合、杂交育种、基因工程技术：基因体外重 组与克隆的工程菌株构建
❖ 生物反应器：反应罐等设备、昆虫躯体、动物 细胞乳腺、植物细胞的根茎果实。
发酵食品工艺学绪论
36
31
第二个转折点
——通气搅拌的好氧发酵工程技术建立（深层液态发酵）
20世纪40年代，由于二战暴发，刺激了抗生素 发酵工业的兴起，成功建立起深层通气培养法及 整套工艺，包括向发酵罐内通入大量无菌空气、 通过搅拌使空气分布均匀、培养基的灭菌和无菌 接种 、通氧量、pH、培养物供给等均已解决， 刺激了有机酸、酶制剂、维生素、激素等的大规 模生产。
21
发酵食品工艺学绪论
21
1878年，李斯特分离乳酸链球 菌时用注射器和酒杯培养装置
22
发酵食品工艺学绪论
22
Buchner（布赫纳）
1897年，Buchner（布 赫纳）阐明了发酵的化学本 质。即发酵是由酶引起的一 类化学反应。
实验：酵母菌细胞用石英砂磨碎制 成酵母汁 （应用于医学）+ 白砂 糖（防腐） 意外发现发酵
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发酵食品工艺学绪论
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巴斯德的功绩
彻底否定了自然发生说 证实发酵由微生物引起 免疫学—预防接种 发明巴氏消毒法
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发酵食品工艺学绪论
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无菌营养液 出现微生物
巴斯 德的 雁颈瓶实验
加热
无菌营养液 无生命出现
发酵工艺学第一章绪论
FERMENTATION Process Control
FERMENTATION Process Control
下游工程
DOWNSTREAM PROCESSES - product extraction, purification & assay - waste treatment -by product recovery
原料不同处理方法也有所差异。 淀粉——利用前需变成糊精或葡萄糖。
方法：酸水解（高压、耐酸）、酶水解法。 糖蜜——加热杀菌和用水冲稀，也可加酸处理后再补充无
机盐。 碳氢化合物：石油脱蜡——一定馏分的石油经冷却脱蜡而
获得的凝固点在-10℃的油，加入适量无机盐进行接种发 酵。
2、微生物菌种的选育及扩大培养
三、微生物代谢产物
1.代谢产物的类别 初级代谢产物：通过微生物的代谢活动产生、细胞自身生长
和繁殖所必需的物质，称为初级代谢产物或中间代谢产物。 氨基酸、核苷酸、蛋白质、维生素、脂类和碳水化合物等。 次级代谢产物：在微生物生长缓慢或停止生长时期即稳定期 所产生的，来自于中间代谢产物和初级代谢产物。如抗生 素、生物碱、细菌毒素、植物生长因子、色素等。
利用微生物消除环境污染 利用微生物发酵保持生态平衡，如生物固氮肥料，生物杀
虫剂等。 微生物湿法冶金，如细菌浸矿，即利用细菌对矿物或矿石
中有用的金属浸出回收的过程。细菌浸出的金属有Cu、U、 Co、Ni、Mn、Zn、Pb等10余种，但大规模生产的只有铜 和铀。 利用基因工程菌株开拓发酵工程新领域。
菌种：已有的优良生产菌种和选育的新菌种 扩大培养：“量”
3、发酵设备选择及工艺条件控制：常温、常压。
4、发酵产物的分离、提取
2537 发酵工艺学
2537 发酵工艺学湖北省高等教育自学考试大纲课程名称：发酵工艺学课程代码：2537第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点本课程是一门以传统生产工艺为主，把酿造学的基本理论与现代科学技术相结合，在弘扬祖国古代文化瑰宝的基础上，结合现代微生物工程、发酵工程、酶工程等相关课程的手段和方法，使学生能更深刻地体会到我国传统工艺技术的博大精深，从而能利用所学相关基础知识、专业基础知识和专业知识融会贯通到酿造学中去，达到不断提高我国酿造工艺技术水平的目的。
二、课程的目标与基本要求使学生掌握了生物化学、微生物学、发酵设备、酶工程等课程基础上，对食品酿造的基本原理、生产工艺及其特点有一个系统的了解对扩大知识面及为以现代科学新成就建立中国传统酿造食品新道路培养人才。
运用微生态体系的原理对酿造环境、酿造工艺不断地进行改造和保护。
通过学习要求学生对食品酿造的原料、菌种培养、生产设备及产品质量标准等生产原理、生产工艺及其特点有一个系统了解。
并能在酿酒行业、风味食品和调味品行业以及相关的食品发酵、酶制剂行业从事技术、工艺和产品开发等研究工作。
三、与本专业其他课程的关系本课程是本专业及相关专业学生的一门专业性较强的课程。
先修课程：生物化学、微生物学；相关课程：发酵工程与设备、酶工程、微生物遗传与育种；后续课程：生物工程综合大实验、生物工程下游技术。
先修课程是学习的基础，相关课程可增进学生对现代生物技术应用的理解，后续课程则是巩固、拓宽本课程的学习内容。
第二部分考核内容与考核目标第一章绪论（总学时：2）一、学习目的与要求1、使学生了解酿造微生物的概念、食品酿造法与微生物学的发展、酿造微生物的作用特点、酿造微生物生态系统的几个概念、中国食品酿造工业现状。
2、要求学生能运用所学相关知识融会贯通到酿造学课程的学习中去。
二、考核知识点与考核目标（一）酿造学与酿造微生物的概念（次重点）（0.2学时）（理解）（二）食品酿造法与微生物学的发展（一般）（0.3学时）1 我国古代劳动人民对食品酿造的贡献（识记）2 纯培养技术（理解）3 传统工艺与纯培养技术（应用）（三）酿造微生物的作用特点（重点）（0.5学时）（应用）（四）中国食品酿造工业现状（一般）（0.5学时）（识记）（五）酿造技术特点总论（0.5学时）（识记）本章主要参考书：1、阎淳泰编著.酿造学.武汉:华中农业大学，19882、张水华，刘耘主编.调味品生产工艺学.广州:华南理工大学出版社，20003、陈洪章，徐建编著.现代固态发酵原理及应用.北京:化学工业出版社，20044、李阜棣，俞子牛，何绍江主编.农业微生物实验技术.北京:中国农业出版社，1996第二章食品酿造历程的微生物生化机制（总学时：6）一、学习目的与要求1、使学生了解食品酿造要经历的三个阶段、微生物对酿造变化的适应性、食品酿造三个阶段的主要生化机制及参与的主要微生物，为本课程第二篇、第三篇章节学习奠定基础。
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素）、他克莫司（FK-506）、霉酚酸。
18
第四节 发酵生产的药物 一、 发酵的概念
维生素
维生素是人体生命活动必需的要素，主要以辅酶或辅基
的形式参与生物体各种化合反应。维生素在医疗中发挥了重
要作用。
目前维生素C、维生素B2、维生素 B12、维生素D、β-胡 19 萝卜素等维生素可完全或部分地利用微生物进行工业生产
1．基因工程的发展为发酵工程带来新的活力
2．深入研究发酵过程 3．设计适合于合成目的产物的反应器 4．发酵工程领域新技术
21
5．再生资源的利用给人们带来了希望
21
本章小结
原始天然发酵阶段 发酵工业的发展史 发酵工业初创阶段 发酵工业全盛阶段 现代发酵工业阶段 纯种培养技术 通气搅拌发酵技术 代谢调控发酵技术 发酵放大技术 基因工程等多种技术引入发酵
β-内酰胺酶抑制剂
17
克拉维酸
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第四节 发酵生产的药物 一、 发酵的概念
免疫抑制剂
免疫抑制剂用于临床抗器官移植排斥反应，取得了惊人 的效果，是临床免疫抑制疗法的一场革命。 目前，在临床应用的免疫抑制剂中，来自于微生物次级 代谢产物的微生物药物起到了极其重要的作用。
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已经被应用于临床的这些药物包括：西罗莫司（雷帕霉
第一章 绪论 （2学时）
学习目标
1. 掌握发酵和发酵工程的的基本含义，发酵的重要技术
2. 熟悉发酵生产的主要药物类型
3. 了解发酵工业的发展历史
第二节 发酵工业的发展史 一、 发酵的概念
现代发酵工业阶段
发酵工业全盛阶段
发酵工业初创阶段
3
原始天然发酵阶段
3
一、发展简史
原始天然发酵阶段
手 工 业 生 产
抗生素
微生物产生的次级代谢产物具有各种不同的生物活性， 如抗生素就是人们熟悉的具有抗感染、抗肿瘤作用的微生物
次级代谢产物。
青霉素、头孢菌素、红霉素、两性霉素B和阿霉素
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16
第四节 发酵生产的药物 一、 发酵的概念
酶抑制剂 HMG-CoA还原酶抑制剂 α- 糖苷酶抑制剂
洛伐他丁、辛伐他丁、普伐他丁 阿卡波糖、米格列醇、伏格列波糖
为合理。
7
7
二、重要发酵技术的建立
纯培养技术
纯培养技术始于19世纪末至20世纪初，主要特征为人类 在显微镜的帮助下，把单一的微生物进行纯培养，在密闭容 器中进行厌氧发酵生产酒精等工业产品。 微生物纯培养技术的建立是发酵技术发展的第一个转折
时期，发酵工程技术得到改进，发酵效率得到提高，生产过
8
程中的腐败现象大大减少，厌气性发酵技术得以发展。
8
8
二、重要发酵技术的建立
通气搅拌发酵技术
1941年美国和英国合作对青霉素进行生产研究，建立了深层
通气培养技术——深层培养，解决了深层培养的供氧问题。 成功建立起深层通气培养法及整套工艺，包括向发酵罐内通 入大量无菌空气、通过搅拌使空气分布均匀、培养基的灭菌 和无菌接种、通氧量、pH、培养物供给等均已解决，刺激了
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第四节 发酵生产的药物 一、 发酵的概念
氨基酸
广泛应用于医药、食品及调味剂、动物饲料、化妆品的制造。 发酵生产的氨基酸： 谷氨酸、丙氨酸、精氨酸、瓜氨酸、组氨酸、异亮氨酸、
亮氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、苏氨酸、 20
色氨酸、缬氨酸。
20
第五节 发酵工业的发展展望 一、 发酵的概念
多数为厌氧发酵
特 点
非 纯 种 培 养 凭经验传授技术 4 产品质量不稳定
4
4
一、发展简史
发酵工业初创阶段 1900～1940年期间，随着微生物培养技术的不
断进步，新的发酵产品不断问世。
新产品主要有酵母、甘油、乳酸、柠檬酸、丁醇
5
和丙酮等。
5
5
一、发展简史
发酵工业全盛阶段
抗生素 氨基酸 生物转化
和控制。
10
10
二、重要发酵技术的建立
发酵放大技术
20世纪60年代，发酵罐的大型化、多样化、连续化和自动化 方面有了极大发展。发酵过程的基本参数包括温度、pH、罐 压、溶 O2 、空气流量、泡沫、 CO2 含量等均可自动记录和控 制。
11
11
11
二、重要发酵技术的建立
基因工程等多种技术引入发酵
1979年以后，随着基因重组技术的出现，促进了重组微生物
（工程菌）的产生，并打破了传统的生物反应器的概念。 基因工程技术，简而言之，就是采用酶学的方法，将不同来 源的 DNA 进行体外重组，再把重组 DNA设法转入受体细胞 内，并进行繁殖和遗传下去。
12
12
12
第三节 发酵生产过程和方式
上游 下游
14
斜面培养
种子制备
发
酵
在发酵罐中生产目标产物。
14
第三节 发酵生产过程和方式
发酵液预处理
改变发酵液的性质，以利于固液分离。
提取和精制
从发酵液中分离、浓缩、精制目标产物。
成品检查
按药典规定的质量标准逐项对产品进行检验 分析。
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成品包装
依产品的稳定性采用不同的包装材料和包装 形式出厂。
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第四节 发酵生产的药物 一、 发酵的概念
6
6
6
一、发展简史
现代发酵工业阶段
20世纪70年代以后，基因工程、细胞工程等生物工程
技术的开发，使发酵工程进入了定向育种的新阶段，新产 品层出不穷。 20世纪80年代以来，随着学科之间的不断交叉和渗透， 微生物学家开始用数学、动力学、化工工程原理、计算机
7
技术对发酵过程进行综合研究，使得对发酵过程的控制更
9 有机酸、酶制剂、维生素、激素等的大规模生产。
9
9
二、重要发酵技Biblioteka 的建立代谢调控发酵技术 1957年以后，以动态生物化学和遗传学为基础，将微生物 进行人工诱变，选育高产菌株，实现有选择地大量生产目 的产物。 20世纪60年代，发酵罐的大型化、多样化、连续化和自动 化方面有了极大发展。发酵过程的基本参数包括 T 、 pH 、 10 罐压、溶 O2 、空气流量、泡沫、 CO2 含量等均可自动记录
绪 论
重要发酵技术
22抗生素
发酵生产的药物
酶抑制剂 免疫抑制剂 维生素 氨基酸 22
思考题
1．发酵和发酵工程的的基本含义是什么？ 2．发酵的发展过程建立了那些重要的技术？ 3．发酵生产的主要药物类型有哪些？
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原 料 培养基配制
菌 种选育
发酵液预处理
生产用菌种培养
提取和精制
培养基灭菌
种子制备 13
成品检定
发 酵
产品包装
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第三节 发酵生产过程和方式 四、 发酵工艺过程
菌 种
自然界分离选育、人为改造的优良菌株，以冷藏 形式保存。 将休眠状态的孢子经过固体表面进行扩大繁殖再 形成成熟孢子的过程。 孢子或菌丝接入种子罐后，在种子罐中繁殖成大 量菌丝或菌体的过程。