发酵流程课件
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最新发酵工程课件第一章幻灯片
16
4、微生物代谢产物发酵
• 包括初级代谢产物、中间代谢产物和次级代谢产物。 • 对数生长期形成的产物是细胞自身生长所必需的，称为
初级代谢产物或中间代谢产物。如氨基酸、核苷酸、蛋 白质、核酸等。 • 各种次级代谢产物都是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、细菌素、植物生长因子等。
低品位铜矿 溶矿
Fe SO4 + S
铁屑
CuSO4
置换
Fe SO4
Cu
矿渣
20
四、发酵过程的特点
1、发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品 为主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反 应。可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行生 物资源的改造和更新。
2、微生物菌种是进行发酵的根本因素，通过变异和 菌种选育，可以获得高产的优良菌株并使生产设备 得到充分利用，也可以因此获得按常规方法难以生 产的产品。
24
ห้องสมุดไป่ตู้、发酵工程的发展史
• 第一阶段（1900年前）
主要产品1：8世纪早期开始第一次大规模酿酒
１、酒精19世纪中期Ｐasteur证实了酵母菌在酒精发酵过程中
的必要作用，由此建立了纯培养技术
２、醋
19世纪后期，德国人Buchner进一步发现磨碎的酵母 仍最能初使由糖天发然酵微，生并物将菌此群具缓有慢发氧酵化能而力生的成物，质19称世为纪“酶 ”后，期至人此们，尝发试酵用现巴象斯的德真法相灭才菌被，人然们后了以解10％优质 1醋9世作纪为后接期种有剂人，开还始能尝起试到纯抗培污养染方的法作在用发酵中的应用
3、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。
4、微生物代谢产物发酵
• 包括初级代谢产物、中间代谢产物和次级代谢产物。 • 对数生长期形成的产物是细胞自身生长所必需的，称为
初级代谢产物或中间代谢产物。如氨基酸、核苷酸、蛋 白质、核酸等。 • 各种次级代谢产物都是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、细菌素、植物生长因子等。
低品位铜矿 溶矿
Fe SO4 + S
铁屑
CuSO4
置换
Fe SO4
Cu
矿渣
20
四、发酵过程的特点
1、发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品 为主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反 应。可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行生 物资源的改造和更新。
2、微生物菌种是进行发酵的根本因素，通过变异和 菌种选育，可以获得高产的优良菌株并使生产设备 得到充分利用，也可以因此获得按常规方法难以生 产的产品。
24
ห้องสมุดไป่ตู้、发酵工程的发展史
• 第一阶段（1900年前）
主要产品1：8世纪早期开始第一次大规模酿酒
１、酒精19世纪中期Ｐasteur证实了酵母菌在酒精发酵过程中
的必要作用，由此建立了纯培养技术
２、醋
19世纪后期，德国人Buchner进一步发现磨碎的酵母 仍最能初使由糖天发然酵微，生并物将菌此群具缓有慢发氧酵化能而力生的成物，质19称世为纪“酶 ”后，期至人此们，尝发试酵用现巴象斯的德真法相灭才菌被，人然们后了以解10％优质 1醋9世作纪为后接期种有剂人，开还始能尝起试到纯抗培污养染方的法作在用发酵中的应用
3、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。
发酵工艺基本原理课件
发酵过程的控制
温度控制
温度是影响微生物生长和代谢的重要 因素，通过调节温度可以控制发酵过 程。
pH控制
pH对微生物的生长和产物合成有重 要影响，通过添加酸或碱来调节pH 。
溶氧控制
某些微生物在发酵过程中需要充足的 溶氧，通过控制通气速率和搅拌速率 来满足。
泡沫控制
通过添加消泡剂或调节搅拌速率来控 制发酵过程中的泡沫。
03
02
医药工业
用于生产抗生素、维生素等药品。
环境治理
用于处理废水、废气等污染物，实 现环保和资源化利用。
04
02
发酵微生物
发酵微生物的种类
01
02
03
细菌
如乳酸菌、醋酸菌等，是 发酵工业中应用最早、最 广泛的微生物。
霉菌
如曲霉、根霉等，能够产 生丰富赤酵母等 ，主要用于酒精发酵和面 包制作。
发酵产物的提取和精制
提取
根据发酵产物的性质和溶解度，采用 不同的提取方法，如溶剂萃取、沉淀 法、吸附法等。
精制
通过物理或化学的方法，去除杂质， 提高发酵产物的纯度和质量。常见的 精制方法有结晶、离子交换、色谱分 离等。
发酵产物的应用
食品工业
如酒精饮料、面包、酸奶 等食品的制造。
农业
如植物生长调节剂、生物 农药等的生产。
厌氧发酵罐
专为厌氧发酵设计，具有严格密封和搅拌装 置，以维持厌氧环境。
发酵设备的选择
根据发酵工艺要求
不同的发酵工艺需要不同类型的设备，选择 时应考虑工艺的特殊要求。
设备材质与耐腐蚀性
选择耐腐蚀、耐高温、耐压的材质，以确保 设备的长期稳定运行。
设备容量与生产规模相适应
确保设备容量与生产规模相匹配，避免浪费 或不足。
发酵流程PPT课件
第5页/共21页
⑴根据不同的菌种，应选择不同的材料配制 培养基。配制的培养基应满足微生物在碳源、 氮源、生长因子、水、无机盐等方面的营养 要求，并为微生物提供适宜的pH。
⑵培养基的营养要协调，以利于产物的合成。
⑶培养基在满足微生物的营养需求的基础上应 尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益。
例如：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、 秸秆水解物以及乙醇、醋酸等石化产品代替 粮食来配制培养基。
影响发酵过程的因素
（1）温度 温度能影响酶的活性，也能影响生物合成的途径。温度 还会影响发酵液的物理性质，以及菌种对营养物质的分解吸收 等。
（2）pH pH能够影响酶的活性，以及细胞膜的带电荷状况。还会影 响培养基中营养物质的分解等
（3）溶解氧 在发酵过程中菌种只能利用溶解氧。因此，必须向发 酵液中连续补充大量的氧，并要不断地进行搅拌，以提高氧在 发酵液中的溶解度。
发酵过程
将菌体接种到装有培养液的发酵罐中，是 不是发酵生产就能顺利地进行呢？
还需要对发酵过程进行检测和对发酵条件进行
控制。这又是为什么呢？
发酵产物主要在菌体生长的稳定期产生。 因此，要在发酵过程中随时取样检测培养液 中细菌数目、产物浓度以了解发酵进程，及 时添加必需的培养基成分来延长菌体生长稳 定期的时间，以得到更多的发酵产物。同时， 还应对发酵条件进行严格控制。
人们怎样才能得到优良的菌种呢？
基因突变、基因工程、细胞工程
第3页/共21页
如果生产的是微生物直接合成的产物，如青霉素、 谷氨酸等，则可以从自然界中先分离出相应的菌种， 再用物理或化学的方法使菌种产生突变，从突变个 体中筛选出符合生产要求的优良菌种。
如果生产的是一般微生物不能合成的产品，则可用
⑴根据不同的菌种，应选择不同的材料配制 培养基。配制的培养基应满足微生物在碳源、 氮源、生长因子、水、无机盐等方面的营养 要求，并为微生物提供适宜的pH。
⑵培养基的营养要协调，以利于产物的合成。
⑶培养基在满足微生物的营养需求的基础上应 尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益。
例如：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、 秸秆水解物以及乙醇、醋酸等石化产品代替 粮食来配制培养基。
影响发酵过程的因素
（1）温度 温度能影响酶的活性，也能影响生物合成的途径。温度 还会影响发酵液的物理性质，以及菌种对营养物质的分解吸收 等。
（2）pH pH能够影响酶的活性，以及细胞膜的带电荷状况。还会影 响培养基中营养物质的分解等
（3）溶解氧 在发酵过程中菌种只能利用溶解氧。因此，必须向发 酵液中连续补充大量的氧，并要不断地进行搅拌，以提高氧在 发酵液中的溶解度。
发酵过程
将菌体接种到装有培养液的发酵罐中，是 不是发酵生产就能顺利地进行呢？
还需要对发酵过程进行检测和对发酵条件进行
控制。这又是为什么呢？
发酵产物主要在菌体生长的稳定期产生。 因此，要在发酵过程中随时取样检测培养液 中细菌数目、产物浓度以了解发酵进程，及 时添加必需的培养基成分来延长菌体生长稳 定期的时间，以得到更多的发酵产物。同时， 还应对发酵条件进行严格控制。
人们怎样才能得到优良的菌种呢？
基因突变、基因工程、细胞工程
第3页/共21页
如果生产的是微生物直接合成的产物，如青霉素、 谷氨酸等，则可以从自然界中先分离出相应的菌种， 再用物理或化学的方法使菌种产生突变，从突变个 体中筛选出符合生产要求的优良菌种。
如果生产的是一般微生物不能合成的产品，则可用
发酵过程PPT课件
1.单级恒化器连续发酵 2.多级恒化器连续发酵 3.进行细胞回流的单级恒化器连续发酵 （三）连续发酵动力学理论的应用
.
13
连续发酵动力学-发酵装置
连续发酵类型及装置
➢ 罐式连续发酵 ➢ 单级 ➢ 多级串联 ➢ 细胞回流式
➢塞流式连续发酵
.
14
连续发酵动力学-发酵装置-单级
单级连续发酵示意图
.
15
m
1KS S2
∵ S1<S0 ， S2<S1
21D
从第二级开始，比生长速率 n 不再等于稀释率D.
.
35
连续发酵动力学-理论-多级恒化器连续发酵
第二级基质物料衡算
d d2S tD1 S D2 SY X 2x /S 2m2 xq Y P P x /S 2
❖ 稳态时，
dS2 0 dt
忽略m, qp
❖ 当连续发酵处于稳态，(ddPt )总变化0 ，
且加料中不含产物，即 P0 0 ，P分解速率可忽略。
得
DPqPx
.
28
连续发酵动力学-理论-单级恒化器连续发酵
❖ 几个假设： ① µ只受单一底物限制 ② Yx/s对一定的µ来讲，为常数 ③ D<DC
.
29
连续发酵动力学-理论-单级恒化器连续发酵
.
42
❖
解：
(1)根据Dm
ax
m
ax1
KS KS S0
0.51
2
2 50
0.402h
1
（2）对第一个反应器，其出口浓度分别为
S1
KS Dmax max D max
2 0.402 0.5 0.402
8.2g
/
L,
.
13
连续发酵动力学-发酵装置
连续发酵类型及装置
➢ 罐式连续发酵 ➢ 单级 ➢ 多级串联 ➢ 细胞回流式
➢塞流式连续发酵
.
14
连续发酵动力学-发酵装置-单级
单级连续发酵示意图
.
15
m
1KS S2
∵ S1<S0 ， S2<S1
21D
从第二级开始，比生长速率 n 不再等于稀释率D.
.
35
连续发酵动力学-理论-多级恒化器连续发酵
第二级基质物料衡算
d d2S tD1 S D2 SY X 2x /S 2m2 xq Y P P x /S 2
❖ 稳态时，
dS2 0 dt
忽略m, qp
❖ 当连续发酵处于稳态，(ddPt )总变化0 ，
且加料中不含产物，即 P0 0 ，P分解速率可忽略。
得
DPqPx
.
28
连续发酵动力学-理论-单级恒化器连续发酵
❖ 几个假设： ① µ只受单一底物限制 ② Yx/s对一定的µ来讲，为常数 ③ D<DC
.
29
连续发酵动力学-理论-单级恒化器连续发酵
.
42
❖
解：
(1)根据Dm
ax
m
ax1
KS KS S0
0.51
2
2 50
0.402h
1
（2）对第一个反应器，其出口浓度分别为
S1
KS Dmax max D max
2 0.402 0.5 0.402
8.2g
/
L,
发酵工程 ppt课件
100%
酵母菌
单细胞真菌，具有真核细胞结构 ，有产孢子繁殖和水生、好气性 生长及醇发酵和糖发酵等类型。
80%
霉菌
丝状真菌的俗称，意即多细胞的 真菌，在自然界中广泛存在。
微生物的营养需求
水
微生物细胞的主要组成部分， 是良好的溶剂，能维持酶活性 ，参与代谢反应。
无机盐
参与细胞构成和代谢反应，对 细胞的渗透压平衡和酸碱平衡 起着重要作用。
利用发酵技术生产面包、啤酒 、酸奶等食品。
医药工业
生产抗生素、疫苗、干扰素等 生物药物。
化学工业
生产燃料、化学品、塑料等物 质。
环境治理
利用微生物处理废水、废气， 实现环境保护和治理。
02
发酵工程的基本原理
微生物的种类与特性
80%
细菌
根据形态可分为球菌、杆菌、螺 旋菌等，根据对人类的关系可分 为致病菌、条件致病菌和益生菌 。
细胞分离
通过离心、过滤等技术将菌体从发酵液中分离出 来。
产物纯化
通过一系列的分离纯化技术，如蒸馏、结晶、色 谱等，将产物纯化至所需的规格和纯度。
04
发酵工程的应用实例
酒精发酵Βιβλιοθήκη 010203
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母 菌将糖类物质转化为乙醇 的过程，广泛应用于酒精 饮料、化工等领域。
酒精发酵工艺流程
提高产物的产量与质量
代谢工程
通过代谢工程手段，对微生物的代谢途径进行优化，提高目标产 物的产量和纯度。
过程控制
采用先进的传感器和在线监测技术，实时监测发酵过程，实现精 准控制，提高产物质量。
降低生产成本与环境污染
节能减排技术
采用新型发酵设备，提高设备利用率和能源利用效率，降低能耗和碳排放。
发酵过程
A
11
什么是连续发酵？
概念：在发酵过程中，连续向发酵罐流加培养基， 同时以相同流量从发酵罐中取出发酵液。
❖ 特点： 添加培养基的同时，放出等体积发酵液，形 成连续生产过程，获得相对稳定的连续发酵状态。
❖ 连续发酵类型： 单级、 多级连续发酵
A
12
主要内容
（一）连续发酵类型及装置 （二）连续发酵动力学模型
细胞的物料衡算（µ和D的关系）
积累的细胞（净增量）= 流入的细胞-流出的细胞+生长的细 胞-死亡的细胞
dx F dt V
x0
F V
xdx dtG
x
Dx0 Dxxx
对于单级恒化器：X0 =0 且通常有：
dxDx
dt
A
22
连续发酵动力学-理论-单级恒化器连续发酵
dxDx
dt
A.稳定状态时， dx 0 dt
此时 µ=D（பைடு நூலகம்级连续发酵重要特征）
B.不稳定时，
当µ>D，
dx 0, x dt
当µ<D，
dx 0, x dt
A
23
连续发酵动力学-理论-单级恒化器连续发酵
限制性基质的物料衡算
积累的营养组分=流入量-流出量-生长消耗量维持生命需要量-形成产物消耗量
d d s tV FS0V FSYXx /Smx Y qP P /x S
产物生成与能量代谢不直接相关，通过细胞
进行的独特的生物合成反应而生成。
A
7
分批发酵动力学
应用举例
杀假丝菌 素分批发酵 中的葡萄糖 消耗、DNA 含量和杀假 丝菌素合成 的变化 。
杀假丝菌素分批发酵动力学分析
A
《发酵工程》PPT演示课件
应的压力降也较小。
35
36
❖ 过滤器进行灭菌时，一般是自上而下通入0.20.4 Mpa的蒸汽，灭菌45min后用压缩空气吹 干备用。总过滤器约每月灭菌一次。
37
2). 滤纸过滤器：
❖ 介质:超细玻璃纤维纸。 ❖ 孔径:1-1.5μm ❖厚度: 0.25-0.4mm ❖ 实密度:2600Kg/m3 ❖ 填充率:14.8%。
❖ 求灭菌失败几率为0.001 时所需要的灭菌时间
❖
解：N0 = 40 X106 X 2 X105 = 8X 1012个
❖
Nt= 0.001个
❖
K = 1.8 min-1
❖
灭菌时间：t = 2.303 /1.8 lg （8X
1012/0.001） = 20.34min
15
❖ 例2.若将例1中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度 131℃，此温度下灭菌速率为15min-1。求灭菌所 需的维持时间。
连续
便于自 动控制
蒸汽负 荷均衡
22
23
24
25
6.3 空气过滤除菌 一、发酵用无菌空气的质量标准: 发酵用的无菌空气,就是将自然界的空气 经过压缩,冷却,减湿,过滤等过程达到:
26
1
❖连续提供一定流量的压缩空气。
2
空气的压强为0.2-0.4Mpa
3
进入过滤器之前，空气的相对湿度≤ 70%
31
32
❖
2．空气的过滤除菌
绝对过滤
介质的空隙 小于被拦截的 微生物大小， 如用聚四氟乙 烯或纤维素酯 材料做成的微 孔滤膜。
过滤 拦截的微生物 大小，但介质有 一定厚度，机理 是静电，扩散， 惯性及拦截作用。 如棉花过滤器， 超细玻璃纤维纸， 金属烧结管等。
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❖ 过滤器进行灭菌时，一般是自上而下通入0.20.4 Mpa的蒸汽，灭菌45min后用压缩空气吹 干备用。总过滤器约每月灭菌一次。
37
2). 滤纸过滤器：
❖ 介质:超细玻璃纤维纸。 ❖ 孔径:1-1.5μm ❖厚度: 0.25-0.4mm ❖ 实密度:2600Kg/m3 ❖ 填充率:14.8%。
❖ 求灭菌失败几率为0.001 时所需要的灭菌时间
❖
解：N0 = 40 X106 X 2 X105 = 8X 1012个
❖
Nt= 0.001个
❖
K = 1.8 min-1
❖
灭菌时间：t = 2.303 /1.8 lg （8X
1012/0.001） = 20.34min
15
❖ 例2.若将例1中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度 131℃，此温度下灭菌速率为15min-1。求灭菌所 需的维持时间。
连续
便于自 动控制
蒸汽负 荷均衡
22
23
24
25
6.3 空气过滤除菌 一、发酵用无菌空气的质量标准: 发酵用的无菌空气,就是将自然界的空气 经过压缩,冷却,减湿,过滤等过程达到:
26
1
❖连续提供一定流量的压缩空气。
2
空气的压强为0.2-0.4Mpa
3
进入过滤器之前，空气的相对湿度≤ 70%
31
32
❖
2．空气的过滤除菌
绝对过滤
介质的空隙 小于被拦截的 微生物大小， 如用聚四氟乙 烯或纤维素酯 材料做成的微 孔滤膜。
过滤 拦截的微生物 大小，但介质有 一定厚度，机理 是静电，扩散， 惯性及拦截作用。 如棉花过滤器， 超细玻璃纤维纸， 金属烧结管等。
发酵工艺知识ppt课件
精选ppt课件2021
35
（六）、二氧化碳的影响和控 制
CO2是微生物生长繁殖过程中的代谢产 物，也是某些合成代谢的基质，对微生 物生长和发酵具有刺激或抑制作用
CO2对菌体生长还具有抑制作用，排气 中CO2浓度高于4%时，菌体的代谢和呼 吸速率都下降
CO2对微生物发酵也有影响 CO2影响培养液的酸-碱平衡
(2)能够增加微生物细脑的合成能力。因为通过补料工艺能 够不断地提供足够的养料用于合成微生物细胞。 (3)能够提高非生长偶联型产物(如抗生素等次级代谢产物) 的合成量。因为通过补料工艺可在微生物生长期和产物合 成期提供不同质和不问量的养分用于微生物生长和产物合 成。
(4)可以解除快速利用底物而造成的阻遏效应。 (5)能够降低发酵液的粘度，提高溶解氧的浓度。 (6)可以防止培养基中某一组分的毒性。
(2)搅拌热(Q搅拌):机械装置的摩擦、机械装置 和发酵液之间摩擦产生一定量的机械热的释放。
(3)蒸发热(Q蒸发)
(4)辐射热(Q辐射)
精选ppt课件2021
7
2．温度对微生物生长和产物形成 的影响
1.从酶动力学角度来看，酶促反应导致温度升 高，反应速率加大，生长代谢加快，生产期提 前。但因酶本身很容易因热而失去活性，温度 越高，酶的失活也越快，表现在菌体易于哀老， 发酵周期缩短，影响产物的最终产量。
精选ppt课件2021
13
-----引起发酵液pH值上升的因素有： ①培养基中碳、氮肥比例不当，氮源过
多，氨基酸释放； ②生理碱性物质过多； ③中间补料时氨水或尿素等碱性物质的
加入量过多。
精选ppt课件2021
14
2．pH值对菌体生长和产物形成 的影响
培养液的pH值是微生物庞杂的代谢过程 的综合反映。反之，环境的pH值也能影 响微生物的代谢和形态
发酵工程的基本流程图
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以下是发酵工程的基本流程图及每个流程的详细描述：1. 菌种选育从自然界中筛选具有特定代谢能力的微生物菌株。
发酵流程PPT幻灯片共23页
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人ห้องสมุดไป่ตู้常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
发酵流程PPT幻灯片4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
23
相关主题
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⑴根据不同的菌种，应选择不同的材料配制 培养基。配制的培养基应满足微生物在碳源 、氮源、生长因子、水、无机盐等方面的营 养要求，并为微生物提供适宜的pH。
⑵培养基的营养要协调，以利于产物的合成 ⑶。培养基在满足微生物的营养需求的基础上应 尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益。
例如：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 、秸秆水解物以及乙醇、醋酸等石化产品代 替粮食来配制培养基。
那如何防止杂菌的污染呢？
要在发酵前对培养基和发酵设施进行严格 的灭菌处理。
怎样才算灭菌彻底呢？
用高温、高压等方式，杀死所有杂菌的
胞体、芽孢和孢子。
4．扩大培养和接种：
工业发酵要想在较短的时间内得到大量的发 酵产物，这无疑需要大量的菌体。如何得到发 酵生产所需要的大量菌体来缩短生产周期呢？ 这就需要经过多次的扩大培养。
产相应产品的目的。
例如：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。
2．培养基的配制：
要进行发酵生产，有了优良的菌种还需 要有与菌种相适应的培养基。在配制培养 基时应该注意哪些事情呢？
哪些条件能影响菌体的发酵呢？
结论：发酵生产中温度、pH、溶氧量等 对发酵过程有重大影响。
发酵过程中为什么还要控制发酵条件呢？
影响谷氨酸代谢途径的因素
因素
代谢途经
pH
适量
谷氨酰氨或乙酰谷氨酰氨
谷氨酸
不足
NH＋4 α—酮戊二酸
适量
谷氨酸
缺乏
过量
谷氨酰氨
适量
氧
乳酸或琥珀酸 适量 谷氨酸
不足
从表中可以看出 ：
发酵过程中氧的溶量、pH、磷酸盐等都能影响谷氨
酸代谢途径，从而影响代谢产物的合成。同时，随着 代谢的进行，产热的增加、某营养物质的消耗，以及 某些酸性和碱性物质的产生，会使温度、pH等发生 变化，这些都会对微生物的生长造成不利影响。因此
，需要对发酵过程的中温度、pH、溶氧量等发酵条
件进行严格的控制，以保证菌体生长和代谢途径朝着 有利人类的方向进行。
如何对菌种进行扩大培养开， 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。
扩大培养与发酵生产过程中的培养有何不同呢？
扩大培养是为了让菌体在短时期内快速增殖 ，而发酵过程中的培养是为了获得代谢产物
，目的不同采用的培养条件就有可能不同。
例如：在酒精发酵过程中，扩大培养是为了促 使酵母菌快速增殖，因此是在有氧条件下进行 。而在发酵产生酒精的过程中则必须在无氧条 件下进行以获得大量的酒精。
人们怎样才能得到优良的菌种呢？
基因突变、基因工程、细胞工程
如果生产的是微生物直接合成的产物，如青霉素、 谷氨酸等，则可以从自然界中先分离出相应的菌种 ，再用物理或化学的方法使菌种产生突变，从突变 个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。
如果生产的是一般微生物不能合成的产品，则可用
基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行 定向改造，以构建工程细胞或工程菌，从而达到生
发酵工程主要包括了菌种的选育、培养基的 配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和 产品的分离提纯等内容。
从自然界分离的菌种
诱变育种 基因工程 细胞工程
原料
生产用菌种
接种 发酵罐 灭菌 培养基
扩大培养
发酵条件控制
的配制
微生物菌体 代谢产物 产品
1．菌种的选育 ：
发酵工程是利用微生物为人类生产有用产 品，因此要想通过发酵工程获得在种类、产量 和质量等方面符合人们要求的产品，最重要的 是要有优良的菌种。
培养基配 制
灭菌：包括设备灭菌和培 养基灭菌
扩大培养和接 种
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分离、提纯：
产品的 分类
分离、提 纯的方法
代谢产物
菌体本身
如谷氨酸、酒精等。如酵母菌和细菌等。
可采用蒸馏 、萃取、离 子交换等方 法进行提取 。
过滤、沉淀等 方法将菌体从 培养液中分离 出来
分离提纯后的产品，还要经过质量检查合格后 ，才能成为正式产品。
菌种选育：一般有 诱变育种，基因工 程和细胞工程等
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止杂菌污染。
整个接种过程必须无菌条件下操作
发酵过程
将菌体接种到装有培养液的发酵罐中，是 不是发酵生产就能顺利地进行呢？
还需要对发酵过程进行检测和对发酵条件进行
控制。这又是为什么呢？
发酵产物主要在菌体生长的稳定期产生 。因此，要在发酵过程中随时取样检测培养 液中细菌数目、产物浓度以了解发酵进程， 及时添加必需的培养基成分来延长菌体生长 稳定期的时间，以得到更多的发酵产物。同 时，还应对发酵条件进行严格控制。
3．灭菌 发酵工程所用的菌种：大多是单一的纯种，整个
发酵过程中不能混入杂菌。这是为什么呢？
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。
例如：如果在谷氨酸发酵过程中混入放线菌， 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 。