生物微生物与发酵工程
微生物与发酵工程
4、扩大培养和接种
▪ 扩大培养：
▪ 扩大培养是将培养到对数期的菌体分开， 分头进行培养，以促使菌体数量快速增加 ，能在短时间里得到大量的菌体
▪ 接种：
▪ 有了用于生产的充足的菌体，在接种时要 注意什么事项呢？
▪ 接种过程中要注意防在菌体生长的稳定期产生。
2. 举例：
▪ 发酵生产常采用天然成分的液体培养基。而且 ，经常用野生的植物淀粉、甘蔗渣、秸秆，以 及乙醇、醋酸等石化产品代替粮食来配制培养
3、灭菌
▪ 灭菌的原因：
▪ 在发酵过程中如混入其他微生物，将与菌 种形成竞争关系，对发酵过程造成不良影 响。
▪ 举例：
▪ 如果在谷氨酸发酵过程中混人放线菌，则 放线菌分泌的抗生素就会使大量的谷氨酸 棒状杆菌死亡。如果在青霉素生产过程中 污染了杂菌，这些杂菌则会分泌青霉素酶 ，将合成的青霉素分解掉。
▪ 代谢产物：蒸馏、萃取、离子交换等方法 。
▪ 菌体本身：过滤、沉淀。
从自然界分离的菌种
诱变育种 扩大培养
基因工程 生产用菌种
诱变育种 原料
接种
发酵罐
灭菌
发酵条件控制
培养基配置
分离 提纯
微生物菌体
代谢产物
产品
四、发酵工程的应用
1. 在医药方面：
1) 发酵工程能生产人们所需的药品。例 如：通过青霉发酵能生产青霉素。
1、菌种的选育
1. 选育的方法：
1) 从自然界中先分离出相应的菌种； 2) 利用诱变筛选出符合生产要求的优良菌种 ； 3) 利用基因工程、细胞工程的方法构建工程细胞或
工程菌。
2. 举例：
▪ 可将人工合成的人的胰岛素基因与大肠杆菌的质 粒结合，形成重组DNA，再把重组DNA导入大 肠杆菌细胞内形成工程菌。通过筛选则可培养出 能生产人的胰岛素的菌种。
微生物遗传学与发酵工程技术
微生物遗传学与发酵工程技术微生物遗传学是研究微生物遗传信息的科学，主要包括微生物基因组结构与功能、基因表达调节机制等方面。
发酵工程技术是利用微生物、细胞或其代谢产物进行生产和制造的技术。
微生物遗传学与发酵工程技术紧密相连，后者的顺利发展离不开前者的支持。
微生物遗传学对于发酵工程的研究至关重要。
发酵工程利用微生物进行代谢过程，而微生物的代谢与其基因组密切相关。
在微生物的基因组中，有一些基因扮演着不同的角色，如编码蛋白、调控代谢通路、合成酶等。
通过研究这些基因，可以了解微生物的代谢机制，从而选择最适合的微生物菌株进行生产和制造。
基因工程技术的发展让微生物遗传学和发酵工程技术发生了质的飞跃。
以大肠杆菌为例，在大肠杆菌基因组的不同区域可以加入各种外源基因，从而将其代谢途径扩充。
通过基因工程技术还可以增强微生物对特定废物的降解能力，实现资源化利用。
此外，通过基因工程技术，还能够增强微生物的抗菌能力，提高微生物生产过程的稳定性和效率。
发酵工程技术的快速发展为人们的生活带来了很多好处，如发酵食品、制药、化工等产业的兴起，更好地满足了人们对产品质量和安全性的追求。
微生物遗传学在其中起着至关重要的作用。
通过对微生物基因的研究，可以了解微生物代谢途径和生长环境，寻找最适合的生产代谢产物的微生物菌株，及时调整发酵工艺，提高生产效率，降低成本。
当今社会面临着许多环境和能源问题，微生物遗传学和发酵工程技术也被赋予了新的任务。
目前，许多微生物菌株已经被应用于环境保护和再生资源利用。
例如，可以通过微生物降解废弃物，生产能源，或将其转化为肥料。
此外，利用微生物代谢特异性产物，生产新的生物能源也已经取得了一定的进展。
这可以大大减少化石能源消耗和环境污染，是可持续发展的重要措施。
总之，微生物遗传学和发酵工程技术在现代化学工业和生物工业中起着至关重要的作用。
微生物遗传学不断深入，为发酵工程技术的发展提供了可靠的基础。
发酵工程技术的发展又为微生物遗传学的应用提供了广阔的舞台。
微生物与发酵工程
微生物与发酵工程13101002 朱梦雪发酵工程是生物工程的重要组成部分,也是现代微生物学的核心内容;任何产品的发酵生产都必须通过微生物发酵或细胞扩大培养才能实现。
因此,微生物与发酵是紧紧联系在一起的。
微生物发酵工程是加快发酵工程研究成果转化为生产力,取得最佳效益的重要手段。
微生物科学工作者应不失时机地积极而科学地运用这种手段为社会社会主义市场经济服务。
根据文献的调查，微生物的发酵工程主要应用于以下几点：首先是在农业生产上，巴西全国土壤生物研究中心的研究人员发现一种新固氮菌,即固氮醋杆菌(Aeetobaeterdiazotrophyeus)。
这是人类发现的第一个有固氮能力的醋杆菌,生活在甘蔗根部,具有很强的抗酸性。
由于它的高效固氮能力,可使甘蔗年产量提高2倍(由60吨/公顷提高到180吨/公顷)。
在固氮菌的研究方面,我国作物茎瘤固氮根瘤菌的高效固氮活性,以及小麦、玉米、陆生水稻固氮根瘤菌研究取得重要进展;英国诺丁汉大学一个研究小组也获得田著根瘤菌进入小麦、水稻、玉米和油菜等非豆科植物侧根中形成小根瘤,且有固氮作用的类似结果。
今年拟在埃及、印度、墨西哥分别进行小麦、水稻、玉米的田间试验。
这些非豆科专性共生固氮菌尚处在试验研究阶段。
而我国联合固氮微生物早已产业化生产,其产品推广应用于农业生产实践,获得了增产的效果。
近又发现一些新的联合固氮菌如产酸克氏杆菌、植皮克氏杆菌(Klebsiellaplantieola)等,为扩大联合固氮菌AIJ新品种的研制做出了新贡献。
其次是在生物材料方面。
有很多生物材料都是应用微生物发酵来生产的。
我了解到的有生物可降塑料、建筑用生物材料和壳聚糖材料。
生物可降解塑料:微生物合成塑料物质:加拿大蒙特利尔生物技术研究所以甲醇为原料利用从土壤中选育的嗜甲基细菌生产聚件轻基丁酸(PHB),在我国,武汉大学生物工程研究中心用圆褐固氮菌发酵生产PHB;中国科学院微生物研究所用真养产碱杆菌生产PHB,在培养基中累积的量达细胞干重的63%(W/W);山东大学微生物研究所用该菌生产PHB的研究取得类似结果。
第五章微生物与发酵工程
第五章微生物与发酵工程一、单选题（35分）：1.操纵细菌的抗药性、固氮、抗生素生成等性状的基因位于（ ）A. 核区B.线粒体C. 核糖体D.质粒 2.通常用来作为菌种鉴定的重要依据是（ ）A. 细菌体积 B ．细菌形状 C ．菌落特点 D.细菌结构 3．要从多种细菌中分离出金黄色葡萄球菌，培养基要用 （ ）A. 加入青霉素的培养基 B ．加入高浓度食盐的培养基 C ．固体培养基 D.液体培养基 4．下列与微生物的代谢活动专门旺盛无关的缘故是 （ ）A ．表面积与体积比大B ．数量多C ．对物质的转化利用快 D. 表面积大 5．下列微生物的产物中没有菌种特异性的一组是 （ ）A ．氨基酸、核苷酸、多糖、毒素、激素B ．核苷酸、维生素、多糖、脂类、氨基酸C ．多糖、脂类、维生素、抗生素、氨基酸D ．氨基酸、多糖、维生素、色素、抗生素 6．可用于观看细菌运动的培养基是 （ ）A ．固体培养基B ．半固体培养基 C.液体培养基 D.天然培养基 7．研究微生物的生长是以群体为单位的，这项研究不包括 （ ） A ．菌落的生长 B ．繁育 C.群体细胞数增加 D.个体的体积增大 8．作为生产用和科研材料用的菌种，常选 （ ） A.稳固期 B ．衰亡期C ．调整期 D. 对数期9．下列不属于微生物的是 （ )A.原核生物B.原生生物C.真菌D.微小动植物10．在微生物生长的过程中，细胞形状最多和数目最多的时期是 （ ）A.对数期、稳固期B.衰亡期、对数期C.稳固期、衰亡期D.衰亡期、稳固期11．环境中氧含量的状况，对不同代谢类型的微生物群体的生长具有不同的阻碍，下列菌中无明显阻碍的是 （ ）A ．酵母菌B ．产甲烷杆菌 C.破伤风杆菌 D ．乳酸菌12．微生物群体生长状况的测定方法能够是 （ ）:①测定样品的细胞数目 ②测定次级代谢产物的总含量 ③测定培养基中细菌的体积 ④测定样品的细胞重量A ．②④ B．①④ C.①③ D.②③13．微生物代谢的调剂属于 （ ）A ．神经调剂 B.激素调剂 C ．酶的调剂 D.基因调剂14．在细菌培养中，所制备的斜面培养基形成的斜面的长度不超过试管总长的（ ） A.l ／5 B ．2/3 C ．1/4 D ．1/215．在培养基的配制过程中，具有如下步骤，其正确顺序为 （ ） ①溶化 ②调pH ③加棉塞 ④包扎 ⑤培养基的分装 ⑥称量A.①②⑥⑤③④ B ．⑥①②⑤③④ C ．⑥①②⑤④③ D ．①②⑤④⑥③ 16．通过阻碍微生物膜的稳固性，从而阻碍营养物质吸取的因素是（ ） A.温度B. pHC.氧含量 D ．前三者的共同作用 17．在实际生产中，对数期的长短取决于（ ）①培养罐的大小 ②接种量的大小 ③培养基的多少 ④代谢产物合成的多少 A.②④ B ．②③ C ．①② D ．①③18．发酵是利用微生物生产有用代谢产物的一种生产方式，通常说的乳酸发酵属于 （ ） A.固体发酵 B ．液体发酵 C ．氨基酸发酵 D ．需氧发酵 19．圆褐固氮菌可利用的氮源是 （ ） A ．氨 B ．分子氮 C ．尿素 D ．蛋白陈 20．多数真菌的最适pH 出为（ ）A ．5．0～6．0 B. 6．0～7．0 C ．4．0～5．0 D.3．0～4．0 21．酵母菌培养过程中的生长曲线如图所示：a 、b 、c 、d 分别表示不同的生长时期，其中适于作为生产用菌种的时期是A aB bC cD d22．关于微生物代谢产物的说法中不正确的是 （ ）A.初级代谢产物是微生物生长和繁育所必须的B.次级代谢产物并非是微生物生长和繁育所必须的C.次级代谢产物在代谢调剂下产生D.初级代谢产物的合成无需代谢调剂23．单细胞蛋白是通过下列何种方法获得的 （ ）A ．基因工程B ．细胞工程C ．发酵工程 D.酶工程24．某药厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，结果代谢产物没有谷氨酸而产生乳酸及琥珀酸，其缘故是 （ ）A．温度操纵不适B．通气量过多 C. pH呈酸性 D.溶氧不足25．下列可用于生产谷氨酸的菌种是（）A.谷氨酸棒状杆菌、金黄色葡萄球菌B．链球菌、大肠杆菌C.谷氨酸棒状杆菌，黄色短杆菌D．大肠杆菌、乳酸菌26．发酵过程中，可不能直截了当引起pH变化的是（）A．营养物质的消耗B．微生物呼出的CO２C．微生物细胞数目的增加D．次级代谢产物的积存27．能为发酵工程提供菌种的是（）A.植物体细胞杂交B．动物细胞融合 C. 目的基因转移 D.聚乙二醇处理大肠杆菌28．依照酶在生物体内存在的部位，可分为胞内酶和胞外酶，下列酶中属于胞外酶的是（）A.呼吸酶B.光合酶C．消化酶D．解旋酶29．在生产实践中，假如接种量大，则细菌生长的情形是（）A.调整期延长B.调整期缩短C.对数期缩短D.稳固期后移30．微生物体内抗毒素、抗生素、色素等的形成时期要紧是在( )A.调整期B.对数期C.稳固期D.衰亡期31．所有细菌都具有特点是（）A 差不多上异养生物B 仅在有水条件下繁育C 仅在有氧条件下生长D 生存温度都超过80℃32．关于灭菌和消毒的不正确的明白得是（）A．灭菌是指杀灭环境中的一切微生物的细胞、芽孢和孢子B．消毒和灭菌实质上是相同的C．常用灭菌方法有加热法、过滤法、紫外线法、化学药品法 D．接种环用烧的法灭菌33．构成流感病毒的结构是（）A.荚膜、衣壳、核酸B.鞭毛、核酸、衣壳C.囊膜、鞭毛、核酸D.囊膜、衣壳、核酸34．下图是表示温度对微生物的生长阻碍，其中正确的是（）35．酵母菌培养液常含有一定浓度的葡萄糖，但当葡萄糖浓度过高时，反而抑制微生物的生长，缘故是（）A.碳源供应太充足B.细胞会发生质壁分离C.改变了酵母菌的出值D.葡萄糖不是酵母菌的原料二、多选题（10分）：36．发酵工程的第一个重要工作是选择优良的单一纯种。
微生物学与发酵工程的关系
微生物学与发酵工程的关系微生物学是研究微生物的科学，而发酵工程是利用微生物进行工业生产的一门学科。
微生物学与发酵工程之间存在着紧密的联系和互相促进的关系。
微生物学为发酵工程提供了理论基础和实验依据，而发酵工程则是微生物学研究成果的应用和发展。
微生物学为发酵工程提供了丰富的微生物资源。
微生物是发酵工程的基础和关键。
通过对各种微生物的研究和分离，可以得到适合发酵生产的菌种。
微生物学家通过对微生物的形态、生理、遗传等方面的研究，为发酵工程提供了合适的菌种选择和培养条件的优化。
微生物学的发展也推动了发酵工程的进步，新的微生物资源的发现使得发酵工程的应用范围更加广泛。
微生物学为发酵工程提供了发酵过程的理论基础。
微生物学研究了微生物的代谢途径、生长规律、产物合成等方面的原理，为发酵工程的设计和优化提供了重要的依据。
通过对微生物代谢途径的研究，可以了解微生物在不同条件下的生长和代谢特点，从而调节发酵条件以提高产物的合成效率。
微生物学还研究了微生物的基因工程和代谢工程，通过改造微生物的基因组和代谢途径，可以实现对发酵过程的精确控制和产物的改良。
发酵工程的实践应用也促进了微生物学的发展。
发酵工程的需求推动了微生物学技术的创新和改进。
在大规模发酵生产中，微生物的培养、发酵条件的控制、产物的提取纯化等都需要微生物学的技术支持。
同时，发酵工程中的问题和挑战也促使微生物学家进行更深入的研究，以提供更好的解决方案和技术支持。
微生物学与发酵工程的关系可以用一个相互促进的循环来描述。
微生物学为发酵工程提供了理论和实验基础，为发酵工程的发展提供了支持；而发酵工程的应用和需求则推动了微生物学的研究和创新。
两者相互依赖、相互促进，共同推动了微生物学和发酵工程的发展。
总的来说，微生物学与发酵工程之间存在着紧密的关系。
微生物学为发酵工程提供了微生物资源和理论基础，而发酵工程则是微生物学研究成果的应用和发展。
微生物学与发酵工程的合作促进了两个领域的发展，为工业生产和科学研究提供了重要的支持和推动。
微生物工程
微生物复习资料1.发酵工程：即微生物工程。
是渗透有工程学的微生物学，是传统的发酵技术与基因工程、细胞工程、蛋白质工程等相结合，具体包括菌种选育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。
发酵：借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动，来制备微生物菌体本身，或其代谢产物的过程。
2.菌种：用于发酵过程作为活细胞催化剂的微生物，包括细菌、放线菌、酵母菌和霉菌四大类。
来源于自然界大量的微生物，从中经分离并筛选出有用菌种，再加以改良，贮存待用于生产。
3.培养基：供微生物、植物和动物组织生长和维持用的人工配制的养料，一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐（包括微量元素）以及维生素和水等。
有的培养基还含有抗菌素和色素，用于单种微生物培养和鉴定。
4.菌种退化：菌种的发酵能力降低、繁殖能力降低、发酵产品的得率降低5.下游技术：发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等中提取、分离纯化、富集生物产品的过程称为下游加工过程6.工业微生物育种方法：A、自然选育；B、生产选育；C、诱变育种；D、细胞工程育种E、基于代谢调节的育种；F、代谢工程育种G、基因重组育种；H、蛋白质工程育种；J、组合生物合成育种；K、反向生物工程育种7.菌种选育目的：改善菌种的特性，使产量提高，改进质量、降低成本、改革工艺、方便管理及综合利用等8.影响微生物生长的环境因素：温度ph 氧9.好氧发酵罐：机械搅拌式通风发酵罐、自吸式发酵罐、气升式发酵罐和塔式发酵罐10.影响种子质量的主要因素1、培养基：2、种龄与接种量3、斜面冷藏时间4、温度：温度直接影响生长和酶的合成；5、pH值：对微生物有明显的影响。
[调节方法有三种方法：用酸碱溶液中和法；使用缓冲溶液法；使用生理缓冲剂.]6、通气搅拌：[溶解氧的作用：参与菌体呼吸作用]7、泡沫：8、染菌的控制9、种子罐级数11）大规模工业生产的培养方法A、固体培养（曲法培养）：浅盘固体培养，深层固体培养B、液体培养：浅盘液体培养，液体深层培养（目前几乎所有的好气发酵均采用此法）；C、载体培养：用天然（或人工）多孔材料代替麦麸之类固态基质作微生物生长的载体，营养成分可严格控制。
微生物工程与发酵工程
微生物工程与发酵工程微生物工程与发酵工程是一门涵盖微生物学、生物工程学和化学工程学等多个学科知识的综合性学科。
本文将从微生物工程与发酵工程的基本概念、应用领域以及发展前景等方面进行探讨。
微生物工程与发酵工程是利用微生物生长、代谢和功能特性，通过工程手段加工产品的一门学科。
微生物是一类生命活动较为简单的生物体，但却在自然界中发挥着不可或缺的作用。
微生物工程利用这些微生物可控地合成有用的物质，如酶、抗生素、有机酸等。
而发酵工程则是在具体产品的生产过程中，通过对微生物生长环境、培养基和发酵条件的控制，达到最佳生产效果。
微生物工程与发酵工程的应用领域非常广泛。
在食品工业中，微生物工程与发酵工程被广泛应用于酿造、发酵、酸奶、酵素等食品的生产过程中，提高了产品的质量和产量。
在制药工业中，利用微生物工程生产抗生素和其他药物，为人类的健康提供了重要保障。
在环境保护领域，微生物工程与发酵工程可以用来处理废水、废气等环境问题，起到净化环境、保护生态的作用。
随着科学技术的不断发展，微生物工程与发酵工程的前景非常广阔。
在新药开发领域，微生物工程可以利用基因重组技术合成更多更有效的药物，为医疗健康领域带来更多新的突破。
在能源领域，微生物工程可以研发利用微生物生产生物燃料的技术，为替代传统石油能源提供新的途径。
在环境领域，微生物工程可以利用微生物降解有害物质、净化环境等技术，为环境保护和生态建设贡献力量。
总而言之，微生物工程与发酵工程作为一门前沿交叉学科，将继续在多个领域发挥重要作用，为人类的生产生活、医疗健康、环境保护等方面提供更多更好的解决方案。
未来，随着科学技术的不断进步和创新，微生物工程与发酵工程必将迎来更加美好的发展前景。
微生物工程与发酵工程
微生物工程与发酵工程微生物工程与发酵工程是现代生物技术领域中的重要分支，通过对微生物及其代谢产物的研究与应用，为人类社会的发展做出了巨大的贡献。
本文将从微生物工程和发酵工程的基本概念、应用领域、发展历程以及未来发展方向等方面进行探讨。
一、微生物工程的基本概念微生物工程是一门综合性的学科，它以微生物为研究对象，通过对微生物的生理特性、代谢途径以及遗传信息进行研究，运用工程技术手段来改良微生物的性质或开发利用微生物，以满足人类社会对于产品、能源、环境等方面的需求。
微生物工程广泛应用于医药、食品、农业、能源等领域，其中最具代表性的就是微生物的工业发酵。
微生物工程通过对微生物的培养、菌种筛选、代谢工程等方式，实现了大规模的微生物生产，如生物药物、生物肥料、酿造工艺中的酒精、乳酸、醋酸等。
此外，微生物工程还可以应用于环境修复、废弃物处理、能源生产等领域。
二、发酵工程的基本概念发酵工程是微生物工程领域中一个重要的分支，它以微生物的代谢过程为基础，运用工程技术手段进行发酵过程的优化、控制和扩大规模生产，以提高产品的产量和质量。
发酵工程广泛应用于食品、医药、化学等领域。
在食品行业中，发酵工程被用于酿造传统的食品和调味品，如酱油、酱菜、味精等。
在医药行业中，通过发酵工程可以生产多种生物药物，如抗生素、乙肝疫苗等。
在化学行业中，发酵工程被用于生产有机酸和有机溶剂，如乳酸、醋酸、甘油等。
三、微生物工程与发酵工程的发展历程微生物工程与发酵工程的发展历程与人类社会对于资源利用和生产方式的需求密切相关。
随着工业革命的爆发，人类对于能源和化工产品的需求日益增长，推动了微生物工程与发酵工程的发展。
19世纪末，发酵工艺的研究进入了现代化阶段，由此标志着微生物工程与发酵工程的发展有了较大的突破。
20世纪初，发酵工程开始应用于工业生产，如酒精、醋酸等的大规模生产。
在此后的几十年间，发酵工程经历了从衰退到复兴的过程，由于人造合成有机化合物的发展和应用，导致了对于发酵工艺的冷落。
微生物生长和发酵
1.调整期 1.调整期 2.对数期 2.对数期 3.稳定期 3.稳定期 4.衰亡期 4.衰亡期
2．规律： 规律： 调整期：细菌一般不分裂，代谢活跃， 调整期：细菌一般不分裂，代谢活跃，大量合成细 不分裂 胞分裂所需的酶类、ATP及其他细胞成分 及其他细胞成分。 胞分裂所需的酶类、ATP及其他细胞成分。 对数期：快速分裂（ ），代谢旺盛 代谢旺盛， 对数期：快速分裂（2n），代谢旺盛，形态及生理 特性比较稳定， 特性比较稳定，常作为生产菌种和科研的 材料。 材料。 稳定期：繁殖速率与死亡速率相等（营养消耗、 稳定期：繁殖速率与死亡速率相等（营养消耗、有 相等 害代谢产物积累、PH变化 变化） 害代谢产物积累、PH变化）活菌数目最 代谢产物尤其是次级代谢产物积累， 多，代谢产物尤其是次级代谢产物积累， 某些细菌开始形成芽孢。 某些细菌开始形成芽孢。 衰亡期：死亡速率大于繁殖速率， 衰亡期：死亡速率大于繁殖速率，细胞会出现多种 速率大于繁殖速率 形态，有些细菌开始解体， 形态，有些细菌开始解体，释放出代谢产 物等。 物等。
细菌群体生长的四个时期
生长特点 成因 菌体特征 其它
代谢活跃, 调整期 不立即繁殖 适应新环境 代谢活跃,体 与菌种和培养 条件有关 积增长较快
对数期
繁殖速度 最快
条件适宜
个体形态 和生理特 性稳定 有些种类 出现芽孢
生产用菌种 科研材料 改善和控 制条件, 制条件,延 长稳定期 细胞裂解 释放产物
搅拌器
冷却水 出口 培养液
冷却水 进口 放料口 无菌空气
二、实例：谷氨酸发酵 实例： 谷氨酸棒状杆菌、 谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌 1.菌种选育 自然分离、 菌种选育： 1.菌种选育：自然分离、人工诱变 基因工程、 基因工程、细胞工程 2.培养基的配制： 2.培养基的配制： 培养基的配制 五种因子 物质种类、比例、适宜的PH 物质种类、比例、适宜的PH 3.灭菌： 3.灭菌： 灭菌 高压蒸汽灭菌 4.扩大培养和接种 扩大培养和接种： 4.扩大培养和接种：无菌条件 5.发酵过程 发酵过程： 5.发酵过程： 控制各种条件生产发酵产品 6.分离提取产物 通入无菌空气并不断搅拌) 6.分离提取产物 (通入无菌空气并不断搅拌) 菌体：用过滤、 菌体：用过滤、沉淀等方法 代谢产物：用蒸馏、萃取、 代谢产物：用蒸馏、萃取、离子交换等方法
生物选修三发酵工程知识点知乎
生物选修三发酵工程知识点知乎发酵工程是一门研究利用微生物进行发酵生产的学科，涉及到微生物学、化学、生物工程等多个学科领域。
以下是发酵工程的一些重要知识点：1.发酵过程及其条件：发酵是一种利用微生物或酶催化剂进行有机物转化的生物过程。
发酵过程通常需要一些基本条件，如适宜的温度、pH值、氧气供应、营养物质等。
2.微生物的选择：发酵过程中，选择适宜的微生物对于产品的质量和产量起到至关重要的作用。
常见的发酵微生物包括酵母菌、乳酸菌、大肠杆菌等。
3.发酵基质：发酵基质是微生物生长和代谢所必需的营养物质，它包括碳源、氮源、矿物质、维生素等。
发酵过程中需要根据不同微生物的需求来设计合适的发酵基质。
4.发酵过程的控制：发酵过程是一个相对复杂的过程，需要通过控制发酵温度、pH值、氧气供应、基质浓度等参数来实现最佳的发酵效果。
5.发酵设备及操作：发酵工程中使用的设备包括发酵罐、搅拌器、气体供应系统、温控系统等。
发酵操作需要严格控制发酵过程中的各个参数，并采取相应的措施来确保发酵过程的成功进行。
6.剪切力与氧气传递：在发酵过程中，剪切力的作用可以促使混合物更加均匀地分布在发酵液中，从而提高氧气传递效率，有效促进微生物的生长和代谢。
7.发酵产物的分离与纯化：发酵产物的分离与纯化是发酵工程中的关键步骤之一、常用的分离技术包括离心、滤过、透析、薄层层析、凝胶层析等。
8.发酵中的计量和控制：发酵过程的计量和控制是发酵工程中的重要内容之一、通过监测和调控发酵过程中的各个参数，可以实现发酵过程的优化和控制。
9.发酵工程的应用：发酵工程在食品工业、医药工业、化工工业等领域有广泛的应用。
例如，酿酒、饮料、乳制品、药物、酶制剂等都是通过发酵工艺生产的。
10.发酵工程的发展：随着生物技术的迅猛发展，发酵工程的研究和应用也得到了广泛的推广。
发酵工程的发展方向包括发酵过程优化、新型发酵设备开发、生物传感器等。
总结起来，发酵工程是研究利用微生物进行发酵生产的学科，涉及到微生物学、化学、生物工程等多个学科领域。
微生物与发酵工程(精)
微生物与发酵工程微生物是指形体微小、结构简单、通常要用光学显微镜或电子显微镜才能看清楚的生物。
第一节：微生物的类群微生物比较表：微生物 细菌 放线菌 蓝藻支原体 真菌原生生物第二节：微生物的营养、代谢和生长一、微生物的营养1．微生物需要的营养物质、来源及功能2．微生物培养基的配制原则（1） 目的明确：培养不同的微生物选用不同的材料 （2） 营养要协调：注意各种营养物质的浓度和比例（3） PH 要适宜：不同的微生物适宜生长的PH 范围不同 3．培养基的种类培养基是一种人工配制的、适合微生物生长或产生代谢产物用的混合养料。
其分类如下：（2）固体培养基：用于微生物的分离、计数半固体培养基：用于观察微生物的运动、鉴定、保藏菌种液体培养基：用于工业生产根据化学成分分为：合成培养基：用已知成分的化学物质配成天然培养基：用成分不明确的天然物质配成，用于工业生产二、微生物的代谢定义：微生物代谢是指微生物细胞内所发生的全部化学反应。
特点：由于微生物的表面积与体积比很大，有利于与外界环境进行物质交换，所以其代谢异常旺盛。
2． 微生物代谢的调节主要有两种调节方式：酶合成的调节和酶活性的调节。
两种方法同时存在，密切配合相互协调。
3． 微生物代谢的人工控制酶合成调节（基因表达的调控） 组成酶：微生物中一直存在，受遗传物质控制的酶 诱导酶：环境中特定物质诱导下合成的酶酶活性调节 （酶结构的变化）代谢产物积累过量时就会抑制酶的活性 特点是：快速、精细。
措 施 改变微生物的遗传特性：例如诱变处理 控制发酵条件：例如改变细胞膜的透性三、微生物的生长1．微生物群体生长的规律（1）微生物群体生长的测定方法：A．测定细菌的细胞数目：样品与等量的已知含量的红细胞混合，用显微镜计数，得出细菌与红细胞的比例，推算出单体体积内的细菌数。
B．测重量：计算细胞总的重量（2）生长规律：2．影响微生物生长的环境因素（1）温度：最适温度是25－370C。
微生物与发酵工程(课件)(ppt)
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
微生物发酵与发酵工程
• 生产强度: P/T
( g/L.h )
• 其他
• 确定影响因素
• 种子：种龄、接种量
•培养基：组分、pH、灭菌条件
• 环境：温度、pH、通气、搅拌、压力、设备
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二、发酵工程概述
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（一）发酵工程技术发展及其意义
发酵？ 生理学角度：微生物的无氧呼吸和有氧呼吸 以外的一种生物氧化作用──有机化合物既是 电子（或氢）供体又是电子（或氢）受体。
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分批发酵
一次性投入有限数量营养物，灭菌后接 种入所要培养的微生物，然后控制适宜的发 酵罐条件（温度、通气、搅拌速度、pH等）
─── 非恒态培养，营养成分不断减 少，微生物相应生长，产物不断形成
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补料分批发酵
分批发酵中间歇地或连续地补加含有限制性营养 物的培养基，到某一定时间产物才从罐内放出。 优点： • 通过调节在发酵罐中的营养物浓度，可避免代谢调
发酵过程的重要环节
•菌种来源：生产菌的筛选、单菌和混合菌、
筛选方案的设计、含微生物材料的选择与预
处理、分离培养基、菌种的平板培养（不同 温度和时间）、菌落的选择。
•菌种选育：自然选育、诱变选育、杂交杂育、
原生质体融合、基因工程改造、DNA突变技
术。
•培养基成分及来源：碳源、氮源、无机盐及
微量元素、前体促进剂和抑制剂；斜面、摇
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发酵的目的
• 获得生物量 • 获得目的产物
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发酵的基本流程
保藏菌种 斜面（试管、茄子瓶） 摇瓶（1~2级） 种子发酵（1级或多级） 主发酵 后处理
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• 接种间 • 辐射灭菌 • 化学灭菌 • 空气过滤
高三生物微生物发酵及其应用知识点
精心整理高三生物微生物发酵及其应用知识点发酵工程的概念和内容发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种(2)(3)的工程学问题，一般分别把它们称为发酵工程的上游、中游和下游工程。
(4)微生物是发酵工程的灵魂。
近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学。
(5)发酵工程最基本的原理是发酵工程的生物学原理。
(6)发酵工程有三个发展阶段。
现代意义上的发酵工程是一个由多学科交叉、融合而形成的技术性和应用性较强的开放性的学科。
发酵工程经历了“农产手工加工——近)，通过发酵工业化生产的几十年实践，人们逐步认识到发酵工业过程是一个随着时间变化的(时变的)、非线性的、多变量输入和输出的动态的生物学过程，按照化学工程的模式来处理发酵工业生产(特别是大规模生产)的问题，往往难以收到预期的效果。
从化学工程的角度来看，发酵罐也就是生产原料发酵的反应器，发酵罐中培养的微生物细胞只是一种催化剂，按化学工程的正统思维，微生物当然难以发挥其生命特有的生产潜力。
于是，追溯到作坊式的发酵生产技术的生物学内核(微生物)，返璞归真而对发酵工程的属性有了新的认识。
发酵工程的生物学属性的认定，使发酵工程的发展有了明确的方向，发酵工程进入了生物工程的范畴。
利用微学工程、基因工程、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。
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、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，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、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。
从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。
其中上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件(pH、温度、溶氧和营养组成)的确定，营养物的准备等。
中游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。
生物发酵工程知识点总结
生物发酵工程知识点总结1. 生物发酵工程的基本原理生物发酵工程利用微生物、植物细胞或酶等生物体系进行发酵反应，基本原理是在适宜的温度、酸碱度、氧气、营养物质和搅拌情况下控制微生物或酶的生长及其代谢产物的合成，从而得到所需的产物。
发酵反应是一种细胞代谢过程，主要包括生长期、对数期和平稳期。
在发酵过程中，要控制各种条件以获得高产率和高产量。
2. 微生物发酵微生物发酵是指利用微生物进行发酵反应的过程，其产物包括酒精、酶制品、有机酸、氨基酸、维生素等。
微生物发酵的生物体系包括细菌、酵母菌、真菌等，其中酵母菌发酵用于酒精、面包、酵素制造等方面，细菌发酵用于酸奶、维生素、有机酸的生产，真菌发酵用于抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。
微生物发酵的关键是要选用适宜的微生物菌种，并控制发酵过程中的温度、pH值、营养物质、氧气等因素。
3. 植物细胞发酵植物细胞发酵是指利用植物细胞进行发酵反应的过程，其产物包括植物次生代谢产物、药物、化工产品等。
植物细胞发酵通常是通过培养植物细胞、组织或器官再生植物进行的，其优点是可以大规模生产植物次生代谢产物和药物，但也存在生长速度慢、培养条件复杂等问题。
植物细胞发酵的关键是要选择适宜的培养基和生长调节因子，以及控制植物细胞的生长和代谢过程。
4. 酶工程酶工程是指利用酶进行发酵反应的过程，其产物包括有机合成化合物、生物燃料、生物催化等。
酶工程主要是通过分离纯化酶、改良酶活性和稳定性以及选择适宜的反应条件来实现。
酶工程的关键是要选用适宜的酶种和酶反应条件，以及进行酶的固定化和酶的逆向工程等技术手段。
5. 发酵生产过程控制发酵生产过程控制是指在微生物、植物细胞或酶等生物体系进行发酵反应时，通过对温度、pH值、氧气、营养物质、搅拌等参数进行监测和控制，以获得高产率和高产量的过程。
发酵生产过程控制的关键是要选用适宜的控制系统和控制策略，以及对发酵过程中的微生物或酶的代谢过程进行实时监测和调控。
微生物在食品微生物学与发酵工程中的应用
微生物在食品微生物学与发酵工程中的应用食品微生物学是研究微生物在食品中的作用和应用的学科，而发酵工程是指利用微生物或其代谢产物进行实际生产的工程学科。
微生物在食品微生物学和发酵工程中的应用非常广泛，可以从食品加工、贮藏、防腐等多个方面发挥作用。
本文将重点讨论微生物在食品微生物学与发酵工程中的应用。
一、微生物在食品加工中的应用1. 面包和面点制作：在面包和面点制作过程中，酵母菌是至关重要的微生物。
酵母菌通过发酵作用产生二氧化碳，使面团膨胀发酵，促使面包变得松软、有弹性。
此外，芽孢杆菌可以用于酵母菌的携带细菌的选择性培养。
2. 奶制品：乳酸菌是制作奶酸奶和其他乳制品的主要微生物。
乳酸菌通过产酸作用，将乳糖转化为乳酸，使奶酸奶呈现出酸性。
此外，厌氧菌也可以用于发酵产生特殊风味的奶制品。
3. 陈酿食品：陈酿食品如酱油、豆豉、豆腐等的制作离不开微生物。
在酱油的制作过程中，大豆、小麦或者其他粮食中的蛋白质被霉菌和酵母菌发酵分解，产生丰富的氨基酸和香气物质。
二、微生物在食品贮藏中的应用1. 食品防腐：食品腐败是由微生物引起的，因此在食品贮藏和保存过程中，常常需要利用微生物来防腐。
大肠杆菌属于一种有害细菌，可以在食品贮藏和处理过程中进行监测，确保食品的卫生安全。
2. 发酵食品的贮藏：发酵食品如酸奶、酸豆浆、泡菜等需要一定的温度和湿度条件进行贮藏。
微生物在这些食品中起到保鲜和防腐的作用，可以改善食品的口感、香气和口味。
三、微生物在发酵工程中的应用1. 产酶微生物的利用：发酵工程中，通过培养具有产酶能力的微生物，可以大规模生产酶制剂。
酶制剂在食品加工过程中起到催化反应、增加产量、改善品质等作用。
2. 产酸微生物的利用：发酵工程中，大量利用产酸微生物进行酸性发酵，产生乳酸、醋酸等有机酸。
这些有机酸可以用于调味、防腐，也可以增加食品的营养价值。
3. 发酵代谢产物的利用：发酵工程中，微生物通过代谢产物的产生，例如酒精、有机酸、氨基酸等，可以用于酒类、饮料、调味品等食品的生产。
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HIV病毒结构
第1节 微生物的类群
3.病毒的核酸 DNA 双链 T系大肠杆菌噬菌体
单链 线状 环状
RNA 双链 单链 逆转录病毒、烟草花叶病毒
第1节 微生物的类群
5.病毒的繁殖 噬菌体的繁殖 HIV的繁殖
方式：复制
第1节 微生物的类群
6. SARS病毒、禽流感病毒、
朊病毒（蛋白质病毒）
微生物中的酶 组成酶 细胞中始终存在的酶
（遗传物质决定合成） 诱导酶 环境中某种物质诱导下产生的酶
（诱导物：该酶的底物）
酶合成的调节 ——调节诱导酶的合成
不加氮源的无氮培养基 分离固氮菌
不加含碳有机物的无碳培养基 分离自养型微生物
加入青霉素等抗生素的培养基 分离导入了目的基因的受体细胞
加入氨基喋呤、次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷的 培养基 分离杂交瘤细胞
代谢类型
营养类型 能源 氢的供体 基本碳源 微生物举例
光能无机营 养（光能自 光
养型）
无机物
蓝细菌 二氧化碳 绿色硫细菌
影响微生物生长的环境因素
第2节 微生物的营养、代谢和生长
教学目标 理解、分析微生物的营养物质的来源和功能 掌握培养基的种类和配制原则 分析为生物细胞代谢产物的种类和主要功能 说出微生物代谢调节方式，说明在生产实践中
如何控制微生物代谢 解释发酵的概念，说出生产中利用的发酵类型 认识微生物群体生长规律以及生产中的应用 说明测定微生物群体生长的方法 解释温度、酸碱度、氧等因子对微生物生长的
第1节 微生物的类群
7.为什么HIV具有2-10年的潜伏期？
第2节 微生物的营养、代谢和生长
教材知识结构
微生物的营养 微生物的代谢
微生物需要的营养物质及功能
培养基的配制原则
培养基的类型 微生物的代谢产物 微生物代谢的调节
初级代谢产物 次级代谢产物
微生物代谢的人工调节
微生物群体的生长规律 微生物的生长
第1节 微生物的类群
教材知识结构
微生物的概念
细菌
细胞结构 繁殖方式 菌落及其特点
微生物的类群
放线菌
菌丝体的结构 繁殖方式
病毒
结构 繁殖方式
第1节 微生物的类群
教学目标 说出细菌的结构特点和繁殖方式、 说出放线菌、病毒的结构特点和繁殖方
式
第1节 微生物的类群
教学建议
1.关于微生物的概念与类群 体型微小，结构简单，通常需要借助光学显微
有
无
可部分 需宿主
合成 细胞合成
有
无
无
第1节 微生物的类群
2.细菌结构的几个问题 细胞壁的成分 细胞膜与细菌的呼吸 细菌DNA 细菌的特殊结构
细菌DNA
芽孢的形成与萌发
第1节 微生物的类群
3.病毒的结构
哪些病毒的结构具有囊膜，哪些病毒不具有囊 膜？
两类病毒的化学成分有什么差异 囊膜结构的化学成分与来源
本章教学内容安排
微生物的类群 微生物的营养、代谢与生长 发酵工程简介 酶工程（选学）
活动 学习细菌培养的基本技术 研究性学习 调查生物工程制品在社会生活中
的应用情况
本章知识体系
微生物的形态、结构
微生物营养
微生物代谢
微生物生长 微生物培养
微生物代谢产物
如何获得更多代谢产物
发酵工程
高二生物教材 为本章学习提供的背景知识
若硝化细菌、圆褐固氮菌、不固氮的蓝 藻混合在一起，我们配置什么样的培养 即可以将三种微生物分离？
硝化细菌 圆褐固氮菌
不固氮的蓝藻
碳源 CO2
糖类等含 碳有机物
CO2
氮源 氨 N2
铵盐、硝酸盐
能源 氨
有机物
光
选择培养基
加入青霉素的培养基 分离酵母菌、霉菌等真菌
加入高浓度食盐的培养基 分离金黄色葡萄球菌
第2章 原核细胞的基本结构 第3章 微生物的代谢类型 第5章 生殖方式 第6章 遗传学经典试验
诱变育种 第7章 生物的分界 第8章 种群数量的变化
微生物在生态系统中的地位与作用 第9章 土壤、水体污染的净化
本章内容与其他章节的关系
第1章 免疫 第2章 生物固氮 第3章 基因与基因工程 第4章 细胞工程
镜或电子显微镜才能看清楚的生物。 无细胞结构：病毒
原核生物界：细菌、放线菌、蓝藻
有细胞结构 真菌界：酵母菌、霉菌
原生生物界：草履虫、衣藻、变形虫
特征
细菌
直径(μm） 0.5—2.0
可见性 过滤性
细胞壁 繁殖方式 核酸种类
核糖体 大分子
合成 产生 ATP系统 增殖时结 构完整性
光镜 不能过滤
坚韧的 细胞壁 二分裂 DNA和RNA
与次级代谢产物的特点是什么。 初级、次级代谢产物的产生时期与产生
方式 （既有同化作用产物，也有异化作用产物） 初级、次级代谢产物对微生物自身具有
什么作用
初级代谢产物和次级代谢产物的比较
初级代谢产物
次级代谢产物
生产繁殖 是否必需 产生阶段
是否有菌 种特异性
分布
是 一直产生
否 细胞内
否
生长到 一定阶段后产生
有
可以合成
有
ห้องสมุดไป่ตู้
支原体 0.2—.25
光镜勉 强可见 能过滤
缺 二分裂 DNA和RNA
有
可以合成
有
立克 次氏体 0.2—0.5
光镜 不能过滤
与细菌 相似
二分裂 DNA和RNA
有 可部分
合成
衣原体 病毒
0.2—0.3 <0.25
光镜勉 强可见
电镜
能过滤 能过滤
与细菌 相似
无细胞 结构
二分裂 复制
DNA和RNA DNA或RNA
影响
第2节 微生物的营养、代谢和生长
教学建议 1.从问题开始，介绍微生物营养有关知识。 研究微生物，利用微生物，需要培养
微生物。我们怎样培养微生物？ 培养微生物，需要提供哪些物质？ 各种微生物的代谢类型不同，生长过
程所需要的物质是不同的。怎样根据微 生物代谢方式的差异选择培养基中的物 质？
问题讨论
藻类
光能有机营 养（光能异
养型）
化能无机营 养（化能自
养型）
光
无机 物
有机物 无机物
二氧化碳 及简单有
机物
二氧化碳
紫色 非硫细菌
硝化细菌 氢细菌
化能有机营
养（化能异 有机 有机物
养型）
物
大多数已知 有机物 细菌和全部
真核微生物
第2节 微生物的营养、代谢和生长
2.关于微生物的代谢产物 说明什么是初级或次级代谢产物，初级
是
细胞内或细胞外
种类
氨基酸、核苷酸、 激素、毒素、 多糖、脂类、维生素等 色素、抗生素
第2节 微生物的营养、代谢和生长
3.微生物代谢的调节 调节主要方式 微生物细胞内的酶（根据合成特点分类） 以实例说明不同的调节方式的特点
微生物代谢的调节
调节的主要方式 • 酶合成调节 • 酶活性的调节
微生物代谢的调节