发酵工程复习题2013418

一、发酵工程与传统酿造、化学工程相比特点是：发酵是生物体自身进行的反应

与传统酿造相比：

1、发酵过程以生命体的自动调节方式进行，数十个反应过程能够在发酵设备中

一次完成；

2、反应通常在常温常压下进行，条件温和，耗能少，设备较简单；

3、原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，可以是农副产品、工业废水或可

再生资源，微生物本身能有选择地摄取所需的物质；

4、容易生产复杂的高分子化合物，能高度选择地在复杂化合物的特定部位进行

氧化、还原、官能团引入或去除等反应；

5、发酵过程中需要防止杂菌污染，大多情况下设备需要进行严格的冲洗、灭菌，

空气需要过滤等。

二、与化学工程相比（发酵工程的一般特征）：

1）作为生化反应，通常在常温常压下进行，因此没有爆炸之类的危险，各种设备都不必考虑防爆问题，还有可能使一种设备具有多种用途；

2）原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，加入少量的各种有机或无机氮源，只要不含毒物，一般无精制的必要，微生物本身就有选择地摄取所需物质；3）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，在称为发酵罐的单一设备内很容易地进行；

4）能够容易地生产复杂的高分子化合物，是发酵工业最有特色的领域；

5）由于生命体特有的反应机制，能高度选择性地进行复杂化合物在特定部位的氧化、还原、官能团导入等反应；

6）生产发酵产物的生物物质菌体本身也是发酵产物，富含维生素、蛋白质、酶等有用物质。因此，除特殊情况外，发酵液等一般对生物体无害；

7）发酵生产在操作上最需要注意的是防止杂菌污染

8）通过微生物的菌种改良，能够利用原有生产设备使生产飞跃上升。

三、微生物发酵技术反应过程中的特点：

1、条件通常温和（常温、常压、弱酸、弱碱）。

2、原料来源广泛，以糖、淀粉等碳水化合物为主。

3、反应以生命体的自动调节方式进行，单一反应器内进行。

4、发酵产品（多为小分子产品，也容易生产出复杂的高分子化合物）

5、高度选择性地进行复杂化合物在特定部位的反应。

6、生产发酵产物的微生物菌体本身也是发酵产物（发酵液一般对生物体无害）。

7、防止污染（灭菌是发酵成败的关键）。

8、改良微生物菌种（提高生产水平；菌种是发酵的根本因素）。

四、微生物发酵技术发展历史过程及特点：

1、自然发酵（天然发酵）：厌氧发酵、非纯培养、产物稳定性差（酒、醋、酱油）。

2、纯培养技术建立：纯培养无菌操作技术建立、密闭发酵罐、表层培养、显微镜诞生及微生物发现（甘油、丙酮、丁醇等初级代谢产物）。

3、通气搅拌大规模发酵技术建立：好氧发酵、发现青霉素（次级代谢产物）。

4、代谢控制发酵技术：生产谷氨酸，菌种经遗传育种、人工诱变等控制其代谢途径得到所需的代谢终产物（氨基酸、某些抗生素）。

5、开拓发酵原料时期（石油发酵时期）：石化工副产品作为发酵原料、大型发酵罐、自动化、连续化（单细胞蛋白）。

6、DNA体外重组技术的建立（基因工程阶段）：分子生物学、DNA重组、细胞融合（干扰素、激素）。

五、分批发酵：1、定义：(分批培养)是指将所有的物料（除空气、消沫剂、调

节pH的酸碱物外）一次性加入发酵罐，然后灭菌、接种、培养，最后将整个罐的内容物放出，进行产物回收。清罐结束后，重新开始新的装料发酵的发酵方式。

2、特点：非稳态培养过程、一次性投料一次性收获产品、封闭系统、表现典型的生长周期（延滞期、对数生长期、稳定期、衰亡期）、稳定期细胞浓度最大。

3、优缺点：设备要求低、操作简单、易于掌握、适用于固体颗粒或较多泡沫的培养基灭菌、适用于小发酵罐中培养基的灭菌；不能使细胞始终处于最优条件、对培养基营养成分破坏较大，反复加热冷却使能耗增加、发酵周期延长、降低了发酵罐利用率。

六、补料发酵：

1、定义：（半连续培养、半连续发酵）是指发酵中后期养料逐渐消耗，菌体逐渐走向衰老自溶，代谢产物不能再继续分泌，为延长中期代谢活动，维持较高的发酵产物的增长幅度，给发酵罐间歇或连续地补加新鲜培养基的发酵方式。

2、特点：介于分批发酵和连续发酵之间的一种微生物细胞的培养方式。

3、优缺点：维持菌体浓度、减缓供氧矛盾、避免发酵过早结束。

与分批培养方式比较：①可以解除培养过程中的底物抑制、产物的反馈抑制和葡萄糖的分解阻遏效应。②对于好氧过程，可以避免在分批培养过程中因一次性投糖过多造成的细胞大量生长、好氧过多以至通风搅拌设备不能匹配的状况。

③微生物细胞可以被控制在一系列的过滤态阶段，可用来控制细胞的质量；并可重复某个时期细胞培养的过渡态，可用于理论研究。

与连续培养方式比较：①不需要严格的无菌条件。②不会产生微生物菌种的老化和变异。③最终产物浓度较高，有利于产物的分离。④适用范围广。

七、连续发酵：

1、定义：（连续培养、开放式培养）是指以一定的速度向培养系统内添加新鲜的培养液，同时以相同的速度流出培养液，从而使培养系统内培养液的量维持恒定，使微生物细胞能在近似恒定状态下生长的微生物发酵培养方式。

2、特点：微生物细胞的生长速度、产物的代谢均处于恒定状态，可以达到稳定、高速培养微生物细胞或产生大量代谢产物的目的。

3、优缺点：①温度较高、灭菌时间短、培养基营养成分得到最大限度的保护②简化操作步骤、缩短发酵周期、提高设备利用率、降低了人力物力的消耗、降低劳动强度、增加生产效率；①连续发酵运转时间长，菌种多退化、易污染，培养基利用率一般低于分批发酵②工艺中的变量较分批发酵复杂，较难控制和扩大，且对蒸汽和设备要求较高③不适合含有大量固体物料培养基的灭菌，生产次生代谢产物时一般不用连续发酵，因为生产次生代谢产物所需的最佳条件，往往与其产生菌种生长所需的最佳条件不一致，有的还与微生物细胞分化有关。

八、工业化菌种的要求、发酵菌种必须满足的条件、发酵工业用菌种应具备的