发酵工程复习
发酵工程复习
1发酵工程：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技术。
其研究内容包括菌种选育、培养基的配置、灭菌、种子扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯（生物分离工程）等方面。
2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。
这些纯种培养物称为种子。
3菌种衰退：菌种经过长期人工培养或保藏，由于自发突变的作用而引起某些优良特性变弱或消失的现象。
4前体：指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，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有较大的提高。
5促进剂：是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后可以影响微生物的正常代谢，促进中间代谢物的积累，或提高次级代谢产物的产量。
6微生物代谢的控制：指运用人为的方法对微生物的代谢调节进行遗传改造和条件的控制，以期按照人们的愿望，生产有用的微生物制品。
7生物热：生物热是生产菌在生长繁殖时产生的大量热量。
培养基中碳水化合物，脂肪，蛋白质等物质被分解为CO2, NH3时释放出的大量能量。
8发酵热：所谓发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。
在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。
这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量。
发酵热引起发酵液的温度上升。
发酵热大，温度上升快，发酵热小，温度上升慢。
9搅拌热：在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵液作机械运动，造成液体之间，液体与搅拌器等设备之间的摩擦，产生的热量。
搅拌热与搅拌轴功率有关。
10分批培养：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气。
整个过程中菌的浓度、营养成分的浓度和产物浓度等参数都随时间变化。
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发酵工程复习资料1.发酵工业的特点：1．一步生产：微生物发酵是由一系列极其复杂的生化反应组成，反应所需的各种酶均包含在微生物细胞内。
2.反应条件温和3.原料纯度要求低：常以农副产品作原料，如薯干、麸皮等。
原料来源丰富，价格低廉。
4.设备的通用性高:对微生物发酵来说，无论好氧发酵还是厌氧发酵，它们的发酵设备都大同小异，即好氧的一般都用搅拌式发酵罐加空气过滤系统。
厌氧发酵都用密封式发酵罐。
5.对环境的污染相对较小：发酵所用的原料是农副产品，废水中虽然生物需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）较高，但有毒物质少。
6.生产受自然条件限制小2.发酵工业常用菌种类型：细菌: 枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等放线菌: 链霉菌属、小单胞菌属酵母菌: 啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等霉菌: 根霉、毛霉、犁头霉、红曲霉、曲霉及青霉等未培养微生物3.发酵工业对菌种的要求：1，能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物2，有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作要强3，遗传性能要相对稳定4，不易感染它种微生物或噬菌体5，产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）6，生长快，发酵周期短，生产特性要符合工艺要求7，培养条件易于控制4.微生物菌种的分离筛选的步骤：样品采集→样品的预处理→目的菌富集培养→菌种初筛→菌种复筛→菌种发酵性能鉴定→菌种保藏。
5.诱变育种的基本步骤：出发菌株的选择处理菌悬液的制备诱变处理中间培养分离和筛选6.菌种变异及退化机理及其防止措施：菌种退化主要指生产菌种或选育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。
主要原因：基因突变、连续传代。
防止措施:采用减少传代、经常纯化、创造良好的培养条件、用单细胞移植传代以及科学保藏等措施,不但可以使菌种保持优良的生产能力，而且还能使已退化的菌种得到恢复提高。
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一、名词解释1传统发酵工程：通过微生物生长的繁殖和代谢活动，产的生物反应过程。
将DNA重组细胞融合技术、酶工程技综合对发酵过程控制、优化及放大指迄今所采用的微生物培养分离及培养微生物。
（特别是极端微生物）4富集培养主要方法：是利用不同种类的微生物其生长繁求不同，如温度、PH、培养基C/N等，是目的微生物在最适条件下迅速生长繁殖，数量增加，成为人工环境下的优势种。
方法：⑴控制培养基的营养成消毒仅仅是杀死生物体或非生物体表死营养细胞，而不能杀死细菌芽孢和真菌孢子等，特别适合与发酵车间的环境和发酵设备、器具的灭菌处理。
灭菌杀灭所有的生命体，因此灭菌特别适的灭菌处理。
法及其区别：湿热灭菌法：指将物品置高压饱和蒸汽、过热水喷淋等手段使微生物菌体中的蛋白质、核酸发生变性而杀灭微生物的方法。
该法灭菌能力强，为热力灭菌中最有效、应用最广泛的灭菌方法。
药品、容器、培养基、无菌衣、胶塞以及其他遇高温和潮湿不发生变化或损坏的物品，均可采用本法灭菌。
干热灭菌法：指将物品置于干热灭菌柜、隧道灭菌器等设备中，利用干热空气达到杀灭微生物或消除热原物质的方法。
适用于耐高温但不宜用湿热灭菌法灭菌的物品灭菌，如玻璃器具、金属制容器、纤维制品、固体试药、液用本法灭菌。
即在规定温度下杀死一定比例的微生物所用8致死温度：杀死微生物的极限温在致死微生物所需要对的致死时间。
制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，基和所用设备一起（实罐灭菌）进行灭菌10连续灭菌：将配制好的培养基向发酵罐等培养装置输热、保温盒冷却等灭菌操作过程。
是指将冷冻干燥管，沙土管中处于休眠状入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养而和质量的纯种的过程纯培养物称为种是指种子的龄：是指种子始移入下一级的培养是指移入的种子液体积和影响呼吸所能允许的最低溶氧浓13稀释度D：单位时间内连续连续流入发酵罐中的新鲜的培养总体积的比值。
把导致菌体开始从系统中洗出时的稀发酵过程中，引起温度变化的原因是由于生的净物在生长繁殖过程中，本身产生的耗氧培养的发酵罐都有一定功率的做机械运动，造成液体之间、液体与设备之间的摩擦，由此产生。
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一、填空题1、根据搅拌方式的不同，好氧发酵设备可分为机械搅拌式发酵罐和通风搅拌式发酵罐两种。
2、常用工业微生物可分为：细菌、酵母菌、霉菌、放线菌四大类。
3、根据工业微生物对氧气的需求不同，培养法可分为好氧培养和厌氧培养两种。
4、菌种分离的一般过程：采样、富集、分离、目的菌的筛选。
5、环境无菌的检测方法有：显微镜检查法、肉汤培养法、平板培养法等。
6、培养基灭菌的方法：加热灭菌、过滤灭菌、紫外线灭菌、化学药物消毒与灭菌。
7、当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向变异菌，从自然选育转向代谢调控育种，从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。
8、根据操作方式的不同，液体深层发酵主要有分批发酵、连续发酵、补料分批发酵。
9、依据培养基在生产中的用途，可将其分成孢子培养基、种子培养基、发酵培养基三种。
10、分批发酵中微生物处于限制性的条件下生长，其生长周期分为延滞期、对数生长期、稳定期、衰亡期。
11、微生物发酵培养（过程）方法主要有分批培养、补料分批培养、连续培养、半连续培养四种。
12、发酵高产菌种选育方法包括自然选育、诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程育种、（抗噬菌体菌种选育；基因重组）。
13、水解三类方法：酸水解，酶水解，酸酶结合水解法。
14、工业微生物菌种保藏技术：①冷冻干燥或真空干燥保藏；②超低温或液氮冷冻保藏；③转接培养或斜面传代保藏；④土壤保藏。
15、影响发酵温度的因素（发酵热，包括）：生物热、搅拌热、蒸发热、辐射热。
二、名词解释1、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。
2、菌种退化：指在经过较长时间传代保藏之后，菌株的一个或多个生理性状和形态特征逐渐减退或消失的现象。
3、退化菌种的复壮：使退化的菌种重新恢复原来的优良特征，叫做复壮。
4、诱变育种：利用各种被称为诱变剂的物理因素和化学试剂处理微生物细胞，提高基因突变频率，再通过适当的筛选方法获得所需的高产优良菌种的育种方法。
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发酵⼯程章节复习资料第⼀章绪论1、发酵及发酵⼯程的概念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。
如葡萄糖在⽆氧条件下被微⽣物利⽤产⽣酒精并放出CO2。
3、⼯业上的发酵泛指利⽤微⽣物制造或⽣产某些产品的过程包括：1. 厌氧培养的⽣产过程，如酒精，乳酸等。
2. 通⽓（有氧）培养的⽣产过程，如抗⽣素、氨基酸、酶制剂等。
产品有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。
发酵⼯程（Fermentation Biotechnology）: 应⽤微⽣物学等相关的⾃然科学以及⼯程学原理，利⽤微⽣物等⽣物细胞进⾏酶促转化，将原料转化成产品或提供社会性服务的⼀门科学。
2、发酵⼯程技术的发展⼤致可分为哪⼏个阶段，每段的技术特点是什么？1. ⾃然发酵时期:嫌⽓性发酵⽤于酒类酿造，好⽓性发酵⽤于酿醋、制曲。
2. 纯培养技术的建⽴：⼈⼯控制环境条件使发酵效率迅速提⾼。
3.通⽓搅拌好⽓发酵过程技术的建⽴：从分解代谢转为⽣物合成代谢，可以利⽤微⽣物合成积累⼤量有⽤的代谢产物。
4.⼈⼯诱变育种与代谢控制发酵⼯程技术的建⽴：遗传⽔平上控制微⽣物代谢。
5. 发酵动⼒学、发酵⼯程连续化、⾃动化⼯程：以数学、动⼒学、化⼯原理等为基础，通过计算机实现发酵过程的⾃动化控制的研究，使发酵过程的⼯艺控制更为合理。
6. 微⽣物酶反应⽣物合成与化学合成反应结合⼯程技术：可⽣产许多过去不能⽣产的有⽤物质。
3、发酵⼯业的应⽤范围1. 酿酒⼯业（啤酒、葡萄酒、⽩酒）2. ⾷品⼯业（酱、酱油、⾷醋、腐乳、⾯包、乳酸）3. 抗⽣素⼯业（青霉素、链霉素、⼟霉素）4. 有机酸⼯业（柠檬酸、葡萄糖酸）5. 酶制剂⼯业（淀粉酶、蛋⽩酶）6. 氨基酸⼯业（⾕氨酸、赖氨酸）7. 核苷酸发酵⼯业(肌苷酸、肌苷)8. 有机溶剂⼯业（酒精、丙酮）9. 维⽣素⼯业(VB2、VB12)10.⽣物能源⼯业（沼⽓、⽣物柴油）11.环境保护产业（废⽔⽣物处理）12.⽣理活性物质发酵⼯业（激素）13. 冶⾦⼯业(微⽣物探矿、⽯油脱硫)14.微⽣物菌体蛋⽩发酵⼯业（酵母、单细胞蛋⽩）4、发酵⼯业的特点与化学⼯程相⽐，发酵⼯程具有以下特点：1、发酵过程是极其复杂的⽣物化学反应，与微⽣物细胞息息相关2、通常在常温常压下进⾏，反应安全，需求条件也⽐较简单3、发酵醪（包括固相、液相、⽓相，还含有活细胞体或菌丝体），属⾮⽜顿流体，其特性影响因素很多，对发酵⼯程都有关联4、具有严格的灭菌系统，以防⽌杂菌污染如空⽓除菌系统、培养基灭菌系统、设备的冲洗灭菌等5、反应以⽣命体的⾃动调节⽅式进⾏，因此数⼗个反应过程能够像单⼀反应⼀样，在同⼀发酵罐内进⾏6、后处理阶段，为了适应菌体与发酵产物的特点，需采取⼀些特殊的⼯艺措施并选⽤合适的设备。
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一、填空（20分）1.酶的调节控制是代谢调控最重要和最有效的调节方式，涉及酶合成的调节和酶分子催化活性的调节。
2.酶合成的调节是一种通过调节酶的合成量进而调节代谢速率的调节机制，这是一种在基因水平上（原核生物重要在转录水平上）的代谢调节。
一般将能促进酶生物合成的调节称为诱导，而能阻碍酶生物合成的调节称为阻遏。
3.酶分子催化活性调节是一种较灵敏的调节方式，而酶合成的调节是一种相对较慢的调节方式。
4.根据酶的合成是否收到环境中所存在的诱导物的诱导作用，可把酶划提成组成型酶和诱导型酶。
5.组成型酶是微生物细胞生长繁殖过程中一直存在的酶类，其合成不受诱导物诱导作用的影响。
诱导型酶是微生物细胞在诱导物存在的情况下诱导合成的一类酶。
6.阻遏作用有助于生物体节省有限的养料和能量，其类型重要有末端代谢产物阻遏和分解代谢产物阻遏两种。
7.代谢工程育种又称为第三代基因工程，是根据代谢途径进行定向选育，获得某种特定的突变株。
其重要优点是减少育种工作的盲目性，提高育种效率。
8.组成型突变株是指操纵子或调节基因突变引起酶合成诱导机制失灵，菌株不经诱导也能合成酶，或不受终产物阻遏的调节突变型。
9.抗分解调节突变株重要解决分解阻遏和分解克制问题。
在实际生产中，最常见的是解除碳源分解调节突变株和解除氮源分解调节突变株。
10.营养缺陷型是一类代谢障碍突变株，会使发生障碍的前一步中间产物积累。
在分支代谢途径中具有切除不需要的分支而使代谢流集中流向目的产物的特点。
11.渗漏缺陷型是一种特殊的营养缺陷型，是遗传障碍不完全的突变株。
其特点是酶活力下降而不完全消失。
在分支代谢途径中强调优先合成的转换。
12.抗反馈调节突变株是一种解除合成代谢反馈克制的突变株，其特点是目的产物不断积累，不会因其浓度超量而终止生产。
13.细胞膜透性突变株是指通过控制磷脂的生物合成直接改变细胞膜结构，或控制细胞壁的生物合成间接影响细胞膜的结构而达成增长细胞膜通透性，促使细胞内代谢物质往外分泌的突变型。
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发酵⼯程复习资料1、传统发酵⼯程与现代发酵⼯程的区别？为什么说发酵⼯程处于⽣物技术的核⼼地位？传统发酵⼯程：利⽤微⽣物的⽣长和代谢活动来⼤量⽣产⼈们所需产品的过程理论与⼯程技术体系。
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集成。
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）。
⽣物技术：应⽤⾃然科学和⼯程学的原理，依靠⽣物及其细胞的催化作⽤，将物料进⾏加⼯以提供产品或为社会服务的技术。
发酵⼯程是酶⼯程和基因⼯程的表达，⼤部分⽣物技术的产品均要通过发酵⼯程来完成，所以说发酵⼯程处于⽣物技术的核⼼地位。
2、发酵⼯程上、中、下游技术分别主要包括哪些内容？上游技术：优良种株的选育和保藏（包括菌种筛选、改造，菌种代谢路径改造等）中游技术：发酵过程控制，主要包括发酵条件的调控，⽆菌环境的控制，过程分析和控制等下游技术：分离和纯化产品。
包括固液分离技术、细胞破壁技术、产物纯化技术，以及产品检验和包装技术等3、微⽣物发酵过程优化技术五⼤⽬标是什么？可以在哪些⽔平实现过程优化的⽬的？⾼产量：微⽣物⽣理、遗传、营养及环境因素⾼转化率：微⽣物代谢途径和过程条件⾼效率：微⽣物反应动⼒学和系统优化低成本：技术综合及产业化技术集成环境友好：开发清洁⽣产技术4、发酵⼯业的特点及应⽤范围？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。
5、发酵⼯业的基本⽣产过程？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1、常⽤的⼯业微⽣物种类？细菌：醋杆菌属的醋化醋杆菌、弱氧化醋杆菌、乳酸杆菌、乳链球菌、枯草芽孢杆菌、丙酮丁醇梭菌、⼤肠杆菌、⾕氨酸棒状杆菌酵母菌：酿酒酵母、假丝酵母属（产朊假丝酵母、解脂假丝酵母、热带假丝酵母）、毕⾚酵母属、汉逊酵母属霉菌：曲霉属（⽶曲霉、⿊曲霉）、青霉属（青霉菌、桔青霉）、根霉属（德⽒根霉、⽶根霉、⼩麦曲根霉）、红曲霉属（紫红曲霉）放线菌：链霉菌属、⼩单孢菌属、地中海诺卡⽒菌2、发酵⼯业菌种选择的总趋势？野⽣菌→变异菌⾃然选育→代谢控制育种诱发基因突变→基因重组的定向育种3、菌种选择的要求？A、能在廉价原料制成的培养基上迅速⽣长，且⽣成的⽬的产物产量⾼、易于回收；B、⽣长速度和反应速度较快，发酵周期较短；C、培养条件易于控制；D、抗噬菌体及杂菌污染的能⼒强；E、菌种不易变异退化；F、对放⼤设备的适应性强；G、菌种不是病原菌，不产⽣任何有害的⽣物活性物质和毒素。
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发酵⼯程复习资料发酵⼯程复习资料第⼀章绪论1、发酵及发酵产品各包括哪些类型答案要点：⼀）发酵的类型：按发酵原料分类：糖类物质发酵、⽯油发酵、废⽔发酵；按发酵形式分类：固体发酵、液体发酵；按发酵⼯艺流程分类：分批发酵、连续发酵、流加发酵；按发酵过程对氧的需求分类：厌氧发酵、通风发酵；按发酵产物分类：氨基酸发酵、有机酸发酵、抗⽣素发酵、酒精发酵、维⽣素发酵、酶制剂发酵⼆）发酵产品的类型：以菌体为产品、以微⽣物的酶为产品、以微⽣物的代谢产物为产品、⽣物转化过程2、了解发酵⼯程的组成、基本要求及主要特点。
答案要点：⼀）组成：上游⼯程：菌种选育、种⼦培养、培养基设计与制作、接种等。
发酵⼯程：发酵培养。
下游⼯程：产物的提取纯化、副产品的回收、废物处理等。
⼆）基本要求：发酵设备、合适的菌种、合适的培养基、有严格的⽆菌⽣长环境三）主要特点：1）发酵过程⼀般来说都是在常温常压下进⾏的⽣物化学反应，反应安全，要求条件简单；2）发酵所⽤的原料主要以再⽣资源为主；3）发酵过程通过⽣物体的⾃动调节⽅式来完成的，反应的专⼀性强，因⽽可以得到较为单⼀的代谢产物；4）获得按常规⽅法难以⽣产的产品；5）投资少，见效快，经济效率⾼；6）维持⽆菌条件是发酵成败的关键；7）环境污染⼩。
3、为什么说发酵⼯程在国民经济中有着重要的地位答案要点：因为发酵⼯程在医药、⾷品、能源、化⼯、冶⾦、农业、环境保护等⽅⾯均有着⼗分重要的作⽤，例如：抗⽣素的⽣产；饮料⾷品等的制造；沼⽓、微⽣物采油、⽣物肥料、⽣物农药以及三废处理等⽅⾯都有很重要的应⽤。
所以说发酵⼯程在国民经济中有着重要的地位。
4、了解发酵⼯业的类型及必备条件。
答案要点：⼀）发酵⼯业类型：⾷品发酵⼯业：⾷品、酒类1）传统分类⾮⾷品发酵⼯业：抗⽣素、有机酸、氨基酸、酶制剂、核苷酸、单细胞蛋⽩酿造业：利⽤微⽣物⽣产具有较⾼风味要求的发酵⾷品。
2）现代分类发酵⼯业：经过微⽣物纯种培养后，提炼、精制⽽获得成分单纯、⽆风味要求的产品。
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发酵工程复习1.发酵工程的上游技术工艺流程划分包括哪几个部分？答：优良菌种的选育，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。
2.简述微生物工程的发展史？答：1）自然（天然）发酵时期从史前到19世纪末，在微生物的性质尚未被人们所认识时，人类已经利用自然接种方法进行发酵制品的生产。
2）纯培养技术的建立时期1900－1940年间，由巴斯德（Pasteur）和科赫（Koch）建立了微生物分离纯化和纯培养技术，可以认为纯培养技术的建立是发酵技术发展的第一个转折时期。
3）通气搅拌（好气性）发酵（工程）技术的建立时期20世纪40年代初，随着青霉素的发现（1928年弗莱明(Fleming)发现青霉素，1965年获诺贝尔医学生理学奖。
），抗生素发酵工业逐渐兴起。
通气搅拌发酵技术的建立是发酵工业发展史上的第二个转折点。
4）人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术的建立时期20世纪60年代，随着生物化学、微生物生理学和遗传学的深入发展，科学家在深入研究微生物代谢途径和氨基酸生物合成的基础上，通过对微生物进行人工诱变，得到适合于生产某种产品的突变类型，再在人工控制的条件下培养，即利用调控代谢的手段进行微生物菌种选育和控制发酵条件，从而大量生产出人们所需要的产品。
5）发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术的建立时期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、化学工程原理、计算机技术对发酵过程进行综合研究，使得对发酵过程的控制更为合理，新工艺、新设备层出不穷。
如日本的塔式连续发酵设备、法国L-M型单级连续发酵槽等。
在一些国家，已经能够自动记录和自动控制发酵过程的全部基本参数，包括温度、pH值、罐压、溶解氧、氧化还原电位、空气流量、CO2含量、泡沫等，明显提高了生产效率。
6）与基因操作技术相结合的现代发酵工程技术阶段时期20世纪80年代以后，由于DNA体外重组技术的建立，使发酵工业进入了进入了一个崭新的阶段，即以基因工程为中心的生物工程时代，新产品层出不穷。
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发酵⼯程复习资料⼀、名词解释1.巴斯德效应：在有氧条件下，糖代谢进⼊TCA循环，产⽣柠檬酸等，并⽣成⼤量ATP，反馈阻遏PEK的合成。
从⽽降低了葡萄糖的利⽤率，发酵作⽤受抑制的现象。
（或氧对发酵的抑制现象）。
2.酵母Ⅰ型发酵：酵母菌将葡萄糖经EMP途径降解⽣成2分⼦终端产物丙酮酸，后丙酮酸脱羧⽣成⼄醛，⼄醛作为氢受体使NADH氧化⽣成NAD+，同时⼄醛被还原⽣成⼄醇(⼄醇脱氢酶活性强，⼄醛为氢受体，⽣成⼄醇)。
3酵母Ⅱ型发酵：当环境中存在亚硫酸氢钠时，亚硫酸氢钠可与⼄醛反应，⽣成难溶的磺化羟基⼄醛，该化合物失去了作为受氢体使NADH脱氢氧化的性能，⽽不能形成⼄醇，转⽽使磷酸⼆羟丙酮替代⼄醛作为受氢体，⽣成a -磷酸⽢油，a -磷酸⽢油进⼀步⽔解脱磷酸⽣成⽢油。
（磷酸⼆羟丙酮为氢受体，⽣成⽢油）。
4酵母Ⅲ型发酵：葡萄糖经EMP途径⽣成丙酮酸，后脱羧⽣成⼄醛，如处于弱碱性环境条件下（pH 7.6），⼄醛因得不到⾜够的氢⽽积累，2个⼄醛分⼦间发⽣歧化反应，1分⼦⼄醛作为氧化剂被还原成⼄醇，另1个则作为还原剂被氧化为⼄酸。
⽽磷酸⼆羟丙酮作为NADH的氢受体，使NAD+再⽣，产物为⼄醇、⼄酸和⽢油（碱性条件，歧化反应，⽣成⽢油、⼄醇、⼄酸和CO2）。
5同型乳酸发酵：乳酸菌利⽤葡萄糖经酵解途径（EMP途径）⽣成丙酮酸。
6异型乳酸发酵：葡萄糖经HMP途径发酵后除主要产⽣乳酸外还产⽣⼄醇、⼄酸、⼆氧化碳等多种产物的发酵。
7标准呼吸链：对SHAM不敏感，⼀种氧化时能产⽣ATP积累，会抑制PFK的呼⽓链。
8侧呼吸链：对⽔杨酰异羟肟酸（SHAM）敏感，能完成电⼦传递，不产⽣ATP，从⽽不抑制PFK；缺氧导致侧呼吸链不可逆失活，柠檬酸产率急剧下降，但不影响菌体⽣长的⼀条呼吸链。
9协同反馈抑制：在分⽀代谢途径中，⼏种末端产物同时都过量，才对途径中的第⼀个酶具有抑制作⽤。
若某⼀末端产物单独过量则对途径中的第⼀个酶⽆抑制作⽤。
发酵工程复习
发酵工程复习第一章：绪论1.生物技术：应用自然科学及工程学原理依靠生物催化剂的作用将物料进行加工以提供产品或社会服务的技术。
2.发酵工程：生物技术的重要组成部分是生物技术产业化的重要环节，它将微生物学，生物化学和化学工程的基本原理有机地结合起来，是一门利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术，属于生物技术的范畴。
由于它以培养微生物为主，所以又称微生物工程。
3.工业上的发酵(Industrial scale):在微生物工业中，把所有通过微生物或其他生物细胞(动、植物细胞)的培养，统称为发酵。
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。
4.现代发酵工程技术的形成:发酵现象→酿造食品工业→非食品工业1→青霉素→抗菌素发酵工业2→氨基酸,核酸发酵（代谢控制发酵）3→基因工程菌→动物细胞大规模培养→植物细胞大规模培养→藻类细胞大规模培养5.发酵工程的意义：（1）推动了抗生素工业的发展（2）建立了一套完整的好氧发酵技术，大型搅拌发酵罐培养方法（3）推动了整个发酵工业的深入发展（4）奠定了现代发酵工程基础6.细胞融合技术、基因操作技术等：（1）增加微生物体内控制代谢产物产量的基因拷贝数，可以大幅度地提高目标产物的产量；（2）将动、植物或某些微生物特有产物的控制基因植入细胞中，快速经济地大量生产这些产物；（3）将具有不同性能的多种质粒植入，使新菌株在清除污染或以非粮食物质为原料进行发酵生产或环境保护。
7.分类：（1）根据对氧的需要区分：厌氧和好氧发酵（2）根据培养基物理性状区分：液体和固体发酵（3）根据从微生物生长特性区分：分批发酵和连续发酵（4）按发酵原料来区分：糖类物质发酵、石油发酵、废水发酵（5）按发酵产物区分：①氨基酸发酵②有机酸发酵③抗生素发酵④酒精发酵⑤维生素发酵⑥酶制剂发酵8.发酵工程的特点：（1）原料简单、来源广泛、可再生；（2）多个反应过程可在发酵过程中一次完成；（3）反应通产在常温常压下进行，条件温和，能耗少，设备很简单；（4）可特异性地进行复杂的化学反应；（5）要求无菌操作。
发酵工程复习资料
发酵工程复习资料第一章绪论1、发酵及发酵产品各包括哪些类型答案要点：一）发酵的类型：按发酵原料分类：糖类物质发酵、石油发酵、废水发酵；按发酵形式分类：固体发酵、液体发酵；按发酵工艺流程分类：分批发酵、连续发酵、流加发酵；按发酵过程对氧的需求分类：厌氧发酵、通风发酵；按发酵产物分类：氨基酸发酵、有机酸发酵、抗生素发酵、酒精发酵、维生素发酵、酶制剂发酵二）发酵产品的类型：以菌体为产品、以微生物的酶为产品、以微生物的代谢产物为产品、生物转化过程2、了解发酵工程的组成、基本要求及主要特点。
答案要点：一）组成：上游工程：菌种选育、种子培养、培养基设计与制作、接种等。
发酵工程：发酵培养。
下游工程：产物的提取纯化、副产品的回收、废物处理等。
二）基本要求：发酵设备、合适的菌种、合适的培养基、有严格的无菌生长环境三）主要特点：1）发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件简单；2）发酵所用的原料主要以再生资源为主；3）发酵过程通过生物体的自动调节方式来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单一的代谢产物；4）获得按常规方法难以生产的产品；5）投资少，见效快，经济效率高；6）维持无菌条件是发酵成败的关键；7）环境污染小。
3、为什么说发酵工程在国民经济中有着重要的地位答案要点：因为发酵工程在医药、食品、能源、化工、冶金、农业、环境保护等方面均有着十分重要的作用，例如：抗生素的生产；饮料食品等的制造；沼气、微生物采油、生物肥料、生物农药以及三废处理等方面都有很重要的应用。
所以说发酵工程在国民经济中有着重要的地位。
4、了解发酵工业的类型及必备条件。
答案要点：一）发酵工业类型：食品发酵工业：食品、酒类1）传统分类非食品发酵工业：抗生素、有机酸、氨基酸、酶制剂、核苷酸、单细胞蛋白酿造业：利用微生物生产具有较高风味要求的发酵食品。
2）现代分类发酵工业：经过微生物纯种培养后，提炼、精制而获得成分单纯、无风味要求的产品。
第一章发酵工程的知识点复习高二下学期生物人教版选择性必修三
冲洗 榨汁装瓶 酒精发酵
先清洗后去除枝梗和腐烂的籽粒，从而避免除去枝梗时，引起葡萄 损坏，增加被杂菌感染的机会。 留大约1/3的空间：①有利于酵母菌有氧呼吸，快速繁殖 ②防止产生的CO2使发酵液溢出 ③防止瓶内压强过大导致发酵瓶炸裂 18-30℃；每隔12h左右将瓶盖拧松一次（排气）此后再拧紧瓶盖
乙酸发酵
防止杂菌污染
产物浓度
稳定、温和
自然界
基因工程
过滤 沉淀
蒸馏、萃取
发酵工程的应用
➢ 在食品工业上的应用 ➢ 在医药工业上的应用 ➢ 在农牧业上的应用 ➢ 在其他方面的应用
2.啤酒的工业化生产流程 (1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的
大麦种子发芽，释放淀粉酶
淀粉分解，形成糖浆 酵母菌将糖转化为酒精和二氧化碳
以免接种环温度太
高，杀死菌种。
①将接种环放在火 ②在火焰旁冷却接 焰上灼烧，直到接 种环，并拔出装有 种环的金属丝烧红。 酵母菌的棉塞。
③将试管 口通过火 焰
随着划线次数的增加而 菌种的数量逐步减少
④将已冷却的接 ⑤将试管通过火 种环伸入菌液中， 焰，并塞上棉塞。 蘸取一环菌液。
⑥左手在火焰附近 将皿盖打开一条缝 隙，右手将沾有菌 种的接种环迅速伸
• C．可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比
√ • D．该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力
• 10．硝化细菌是一种好氧细菌，可有效净化水体中铵盐，降低对虾的死 亡率。科研人员拟从当地对虾养殖池塘中筛选出对铵盐降解率高且稳定 的硝化细菌菌株，操作流程如下图所示。下列叙述错误的是( )
• A．纯化菌种时，可以采用图中所示的接种方法接种
总结：微生物繁殖方式和代谢特点
菌种名称 生物分类 代谢类型
发酵工程复习资料讲解
发酵工程复习题（仅供参考）第1章绪论1.发酵：通过微生物的生长和繁殖代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程。
2.发酵工程：主要包括菌种选育和保藏、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等。
3．现代生物技术划分为：基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、生化工程等5个方面。
4.发酵的本质：①1680年，荷兰人列文虎克制成了显微镜；②1897年德国人毕希纳提出酶的催化理论后，对发酵的本质才最终有了真正的认识。
5.发酵工程技术的发展史（6个阶段）：①1900年以前，自然发酵阶段；②1900-1940年，德国人科赫在1905年因肺结核菌研究获诺贝尔奖，科赫发明了固体培养基，应用固体培养基分离培养细菌，得到了细菌的纯培养，同时改进了细菌的染色法，纯培养技术的建立是发酵技术发展的第一个转折时期；③1929年弗莱明发现青霉素，它的问世使千万生命免除了死亡的威胁，同时在发酵工业的发展史上开创了崭新的一页；④代谢控制发酵工程技术的建立，是发酵技术发展的第三个转折时期；⑤20世纪60年代，许多跨国公司决定研究生产微生物细胞作为饲料蛋白质的来源，甚至研究采用石油产品作为发酵原料，这一时期可视为发酵工业发展的第五阶段。
⑥这一时期可以采用分子生物学为核心的现代生物技术手段，构建基因工程菌。
6.发酵工业的特点：①发酵过程一般都是在常温下进行的生物化学反应，反应条件比较温和；②可采用较廉价的原料生产较高价值的产品；③发酵过程是通过生物体的自适应调节来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单一的代谢产物；④由于生物体本身所具有的反应机制，能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，也可以比较复杂的高分子化合物；⑤发酵生产不受地理、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。
7.（P6）8.工业发酵的类型：①根据对氧的需求分为：需氧发酵、兼性厌氧发酵和厌氧发酵；②根据培养基物理状态分为：液体发酵和固体发酵；9.近年的一些新发展的微生物培养方法（两步法液体深层培养）：此法在酶制剂生产和氨基酸生产方面应用较多。
发酵工程复习
连续发酵：指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同速度流出培养液，从而使发 酵罐内的液量维持恒定的发酵过程。
巴斯德效应：在厌氧条件下，向高速发酵的培养基中通入氧气，葡萄糖消耗减少，抑制发酵产物 积累的现象称为巴斯德效应，即呼吸抑制发酵的作用。
比生长速率：每小时单位质量的菌体所增加的菌体量称为菌体比生长速率。
它是表征微生物生长 速率的一个参数，也是发酵动力学中的一个重要参数。
产物促进剂：是指那些非细胞生长所必须的营养物质， 又非前体，但加入却能提高产量的添加剂。
产物得率系数：可用于对细胞反应过程中碳源等物质生成细胞或其它产物的潜力进行定量评价, 最常用的得率系数有对底物的细胞得率 Yx/s ，对碳的细胞得率Yc 等。
反馈抑制：是指最终产物抑制作用，即在合成过程中有生物合成途径的终点产物对该途径的酶的 活性调节，所引起的抑制作用。
(反馈抑制与反馈阻遏的区别在于：反馈阻遏是转录水平的调节，产生效应慢，反馈抑制是酶活 性水平调节，产生效应快。
此外，前者的作用往往会影响催化一系反应的多个酶，而后者往往只 对是一系列反应中的第一个酶起作用。
)分解代谢物阻碍：分解代谢物抑制作用(catabolite rep ressi on )又称代谢物阻遏作用，是葡萄糖或代谢物或葡萄糖的降解产物对一个基因或操纵子的阻遏作用。
分批培养：分批培养是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，接种量是指移入的种子悬浮液体积和接种后培养液体的体积的比例。
种子罐中培养的菌体从开始接种至移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。
空消：发酵罐未装入培养基的情况下进行的灭菌，也即是对发酵罐进行的灭菌。
细胞得率系数：菌体生长量相对于基质的消耗量的收得率，称为生长得率，其定义为：以消耗基 质为基准的细胞得率系数。
两步法发酵：第一步、属有机酸发酵或氨基酸发酵。
第二步、是在微生物产生的某种酶作用下，把第一步的产物转化为所需的氨基酸, 这种生产方法又称为酶转化法。
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发酵工程复习
第一章绪论
•(1) 了解：发酵工程、发酵、发酵方式、发酵产品类型。
•(2)理解发酵工程的特点，发酵工程的内容，发酵工程的发展史。
第二章工业发酵菌种的选育(1) 了解：自然选育的含义、优缺点及一般程序
;诱变育种的含义及其优缺点；诱变、复合诱变及诱变剂的种类；基因重组、杂交育种的含义及二者关系；
杂交育种的优缺点；原生质体融合及其优点；基因工程技术的核心内容。
I
种衰退及其主要原因；防止菌种衰退的方法。
(2)理解原生质体融合的一般步骤；基因工程的
一般步骤。
菌种保藏原理; 主要保藏方法。
(3) 掌握分离与筛选的工作程序、设计要求及一般分离方法；诱变育种的基本原理及一般步壕。
(4) 应用：如何从自然界获得野生型菌种；在生产活动中用自然选育法获得高产菌株 ;通过诱变育种筛选某种营养缺陷型高产菌株；利用原生质体融合法改良生产菌种 ;对不同菌种选择适宜的保藏方法及复壮方法。
第三章工业发酵培养基(1) 了解：发酵培养基及其一般特点；发酵
培养基
(2) 理解发酵培养基设计的基本程序及原则 ;
培养基的最优化。
(3) 掌握工业发酵用培养基的要求、培养基
的构成以及培养基各组分的作用。
(4) 应用：设计某菌发酵生产的培养基。
第四章工业发酵过程灭菌 （2）
菌的传热计算；分批灭菌操作要点。
连 续灭菌的流程及设备类型。
空气净化的 工艺要求；空气过滤器的操作要点。
（3）掌握发酵培
方法 ;微生物的热阻；对数残留定律。
分批灭菌时间的计算。
连续灭菌的优点及灭菌时间的计算。
生产中空气除菌的主要方法；空气过滤效率及其影响因素。
通风发酵对无菌空气的要求；过滤除菌的机理；对数穿透定律；介康层厚度时计算。
空气瘧的一般流程；过滤器类型及结构；过滤介
质。
（4）应用分析某发酵批次灭菌失败的原因。
计算某发酵罐彻底灭菌所需时间。
根据某发酵的特点设计一种连续发酵流程。
计算某特定发酵中过滤器介质的厚度。
根据某发酵对净化空气的要求设计一种空气净化流程；计算过滤介质的厚度。
第五章种子扩大培养
(1)了解发酵工业对生产用菌种的基本要求。
(2)理解生产菌种逐级扩大培养的各个环节；种龄及
其活力；种子罐级数与接种量的确定；种子质量优劣的判断及其影响因素；种子质量控制措施。
(3)掌握影响种子质量的因素，工业发酵种子扩大培
养的工艺过程及操作要点。
(4)应用设计从菌种斜面开始，逐级扩大到满足某特
定发酵罐的接种量。
第六章发酵罐及其附属设备
（1）了解生物反应器的基本类型。
厌氧发酵设备的一般特点。
通风搅拌发酵罐放大的内容和依据. （2）理解反应器的设计要求及发展趋势。
酒精、啤酒等发酵设备的基本结构特点。
通用式、自吸式
及通风搅拌发酵罐的结构特点。
搅拌流型与混合
效果的关系；计算搅拌功率的区别及影响因素；
搅拌间距对流型的影响；多组搅拌功率的计算；
通风情况下搅拌功率的计算（密氏公式）。
几种
放大方法的比较。
(3) 掌握生产上对机械搅拌发酵罐的基本要求及
其优缺点；公称容积及发酵罐装料系数。
发酵罐
搅拌桨的主要类型及特点；搅拌流型的决定因素
;搅拌功率、搅拌功率准数之间的关系。
(4) 应用试设计某种厌氧发酵(例如乳酸发酵) 反应器的基本构型。
通风量的控制与计算；公称
容积和装液量的计算。
计算通风状态下的搅拌功
率。
论证以KLa值相同的原则放大是最佳放大方法。
第七章发酵工艺控制
工业发酵的主要类型;
营养基质和菌体浓度的影响及其控制;
温度的影响及其控制; pH的彩响及其控制; 通宅和搅拌；泡沫的彩响和控制；二氧化碳和呼吸商；发酵异常现象及染菌分析;染菌对发酵的影响；染菌污染后的挽救和处理;染菌的预防措施;食用菌及生物农药生产中应注意的染菌问题；发酵终点的判断；发酵的优化控制;发酵过程的计算
机控制;发酵过程的精确检测。
工业发酵的主要类型
•发酵过程按进行过程分三种方式（分批发酵、补料分批发酵、连续发酵）f走义■斗寺点
・发酵过程中补料对细胞量、生长速率和产率的影响；连续补料和分批补料发酵的比较；适合采用补料控制的发酵情况。
・对特定的发酵（例如，受异化代谢物阻遏的系统）选择适宜的补料方法。
•霭籍鶴薛翳蠶分三种类型触'常
・工业发酵过程的主要控制参数（含义、测定方法）; ・营养基质和菌体浓度的影响及其控制（例子）；
O 温度的影响及其控制
制。
•掌握温度与发酵的关系及其对发酵的影响 •应用：某特定发酵过程中发酵热的计算; 最适温度的调控；测定某发酵过程的发酵 热。
・理解发酵热的测是；最适温度的选择与控 I 1
发酵热;
pH的影响及其控制
•理解微生物生长和产物合成的最适pH ;最适pH的选择与调控。
•掌握pH值对菌体生长和产物合成的影响; 发酵过程中pH的变化规律；引起发酵液中pH变化的因素。
•应用：对某发酵过程中的pH实施优化控制
通气和搅拌
・了解溶解氧浓度测定；摄氧率的测定。
・理解发酵异常时的溶氧变化；供氧能力的变化对溶解氧的影响；提高供氧能力和控制需氧的方法。
影响微生物需氧量的因素；控制溶解氧的供需平衡。
通风搅拌和机械搅拌通风发酵罐的溶氧系数。
影响氧传递推动力的因素；影响体积氧传递系数KLa的因素及影响溶解氧的其它因素。
・掌握临界氧浓度；发酵过程中控制氧浓度的变化对发酵的影响；通风比；KLa；摄氧率。
比耗氧速率(Qo2);临界溶氧浓度。
氧的饱和浓度及其影响因素；体积氧传递系数(KLa)。
影响供氧的主要因素。
O
泡沫的影响和控制
•了解发酵过程中泡沫的成因与消长规律; 机械消泡的方法和优缺点；化学消泡机理;化学消泡剂的种类与性质。
• 了解杂菌；染菌；染菌的原因及其所造成的后果；噬菌体的污染源。
•理解防止染菌要点；无菌检查与染菌的处理；噬菌体污染与发酵异常现象；噬菌体污染的防治。
•应用判断某发酵异常现象是杂菌污染还是噬菌体污染及相应处理手段。
第八章发酵工程在现代生物技术中的应用
(1) 了解：动植物细胞融合技术。
(2) 理解：实现重组菌高浓度培养首先需控制营养源浓度；质粒不稳定的类型及影响因素；使质粒稳定的
措施；细胞的质粒数、质粒的稳定性及转录与翻译阶
段的效率之间的关系；变温培养法可能增加拷贝数Array
而提高产量。
重组菌外
规模培养过程和主要步骤。
(3) 掌握重组菌培养的主要特点；产物分泌与宿圭菌
砲迪逼。
運组菌对培养罐的要求及培养罐的辖点与类型。
(4) 应用:设计使质粒稳定的重组菌培养方案。
第九章发酵工程应用实例
(1) 了解青霉素的发酵工艺、谷氨酸发酵生产工艺、g淀粉酶酶制剂发酵工艺、维生素B2发酵生产过程；基因工程药物生产的一
(2) 应用结合所学的发酵工艺理论，设计出各种发酵产品的典型发酵工艺流程
第十章发酵工业与环境保护
• (1)理解衡量废水污染的常用指标，理解发酵废液综合利用以及各种生物法处理的原理；理解废液的常见生物处理技术。
控制发酵废水、废渣等依法排放。
• (2)应用：能利用发酵工业环境保护知识控制发酵废水、废渣等依法排放。