微生物工程工程工艺原理
微生物工程工艺原理公式汇总
微生物工程工艺原理公式汇总【原创实用版】目录一、微生物工程工艺原理概述二、微生物工程工艺的公式汇总1.细胞生长方程2.细胞死亡方程3.种群生长曲线4.生物量与细胞浓度的关系5.底物与产物的浓度关系6.生产速率与细胞浓度的关系7.氧气消耗速率与细胞浓度的关系8.营养物质消耗速率与细胞浓度的关系正文一、微生物工程工艺原理概述微生物工程工艺原理是指在微生物生长、代谢和产物生成过程中，通过控制和调整工艺条件，达到提高微生物生长速度、增加产物生成量和提高产物质量的目的。
微生物工程工艺原理的研究主要包括微生物生长、代谢和产物生成过程中的各种物理、化学和生物学因素对微生物生长和产物生成的影响。
二、微生物工程工艺的公式汇总1.细胞生长方程细胞生长方程是描述微生物生长过程中细胞数量与生长时间之间关系的数学模型。
一般采用对数生长期细胞的干重或湿重与生长时间的关系式表示。
2.细胞死亡方程细胞死亡方程是描述微生物生长过程中细胞死亡数量与生长时间之间关系的数学模型。
一般采用对数生长期细胞的死亡速率与生长时间的关系式表示。
3.种群生长曲线种群生长曲线是描述微生物生长过程中种群数量与生长时间之间关系的曲线。
一般分为四段：滞后期、指数期、减速期和平衡期。
4.生物量与细胞浓度的关系生物量与细胞浓度的关系是通过实验测定得到的，一般采用对数生长期细胞干重或湿重与细胞浓度的关系式表示。
5.底物与产物的浓度关系底物与产物的浓度关系是通过实验测定得到的，一般采用对数生长期底物与产物的浓度关系式表示。
6.生产速率与细胞浓度的关系生产速率与细胞浓度的关系是通过实验测定得到的，一般采用对数生长期生产速率与细胞浓度的关系式表示。
7.氧气消耗速率与细胞浓度的关系氧气消耗速率与细胞浓度的关系是通过实验测定得到的，一般采用对数生长期氧气消耗速率与细胞浓度的关系式表示。
8.营养物质消耗速率与细胞浓度的关系营养物质消耗速率与细胞浓度的关系是通过实验测定得到的，一般采用对数生长期营养物质消耗速率与细胞浓度的关系式表示。
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。
微生物工程工艺原理思考题
菌种与种子扩大培养1.生长过程中如何保持菌种优良特性？如何判断和处理菌种过程中污染和衰退问题？通过菌种保藏。
保藏方法主要有斜面低温保藏法、石蜡油封保藏法、砂土保藏法、硅胶保藏法、冷冻干燥法、液氮超低温冻结法等。
判断方法：镜检；划线分离。
防止菌种衰退的方法：（1）尽可能满足其营养条件、培养条件，避免有害因素引起菌种衰退（2）尽量减少转代次数（3）采用幼龄菌接种。
菌种复壮方法：（1）分离复壮（2）若单菌落分离不行，可改变培养条件，或两者结合进行复壮（3）诱变因素处理，再进行单菌落分离。
2.扩大培养分级要求（包括原则）种子罐级数的确定取决于菌种的性质（如菌种传代后的稳定性）；孢子数、孢子发芽及菌体繁殖速度；所采用发酵罐的容积。
要求与原则：（1）种子罐级数越小越好，有利于简化工艺，便于控制，减少染菌机会；减少消毒、值班工作量和因种子罐生长异常而造成的波动。
（2）种子级数太少，接种量小，发酵时间延长，降低发酵罐的生产率，增加染菌机会（3）虽然种子罐级数随产物的品种及生产规模而定，但也随着工艺条件改变而适当调整，如改变种子罐的培养条件，加速了孢子发芽及菌体的繁殖，也可相应地减少种子罐的级数。
3.成熟种子一般有哪些要求和影响因素种子的要求：总量与浓度能满足要求；生理状况稳定，个体与群体；活力强，移种至发酵后，能够迅速生长；无杂菌污染。
影响因素：培养基（提高产量，组成简单，来源丰富，价格便宜，取材方便等）；种龄与接种量（菌种的对数生长期为宜）；温度；pH值；通气与搅拌；泡沫；染菌的控制；种子罐级数。
4.种子连续培养和分批培养主要优缺点连续培养（发酵）：发酵过程中一边补入新鲜的料液，一边以相同的流速放料，维持发酵液原来的体积。
优点：（1）设备体积可减小，能合理地按照发酵阶段实行连续化（2）操作时间可缩短，总体操作管理方便（3）中间产物和最终产物稳定；生产系统化；节约生产成本（4）对微生物的生理、生态和反应机制较易分析缺点：（1）营养成分的利用较分批发酵差，产物浓度较分批发酵低（2）杂菌污染机会大（3）存在菌种变异问题（4）设备操作上须与工艺系统中其它工段保持连续一致分批培养：在一密闭系统内加入限量营养物质，接入少量菌种培养，在特定条件下只完成一个生长周期。
微生物工程工艺原理 第十一章 工业发酵染菌的防治(1)
第三篇 发酵工艺过程控制
第 十 一 章 工 业 发 酵 染 菌 的 防 治
四、染菌程度对发酵的影响 五、染菌对产物提取和产品质量的影响 过滤：粘度加大；菌体大多自溶； 过滤：粘度加大；菌体大多自溶；基质残留 浓度加大；降低过滤收率。 浓度加大；降低过滤收率。 萃取：水溶性蛋白质升高，易发生乳化； 萃取：水溶性蛋白质升高，易发生乳化； 离子交换：杂菌易被离子交换树脂吸附，大 离子交换：杂菌易被离子交换树脂吸附， 大降低离子交换树脂的交换量
第三篇 发酵工艺过程控制
第 十 一 章 工 业 发 酵 染 菌 的 防 治
2.发酵染菌的规模分析 发酵染菌的规模分析 大批发酵罐染菌：时期、种类； 大批发酵罐染菌：时期、种类； 部分发酵罐(或罐组 染菌： 或罐组)染菌 部分发酵罐 或罐组 染菌：前期可能是种子 带杂菌； 带杂菌；中后期则可能是中间补料系统或油 管路系统发生问题所造成的。 管路系统发生问题所造成的。 个别发酵罐连续染菌和偶然染菌：个别发酵 个别发酵罐连续染菌和偶然染菌： 罐连续染菌大多是由设备问题造成的， 罐连续染菌大多是由设备问题造成的，如阀 门的渗漏或罐体腐蚀磨损等。 门的渗漏或罐体腐蚀磨损等。
第三篇 发酵工艺过程控制
第 十 一 章 工 业 发 酵 染 菌 的 防 治
在现有的科学技术条件下要做到完全不染菌 是不可能的。 是不可能的。目前要做的是要提高生产管理 水平，尽可能防止发酵染菌的发生， 水平，尽可能防止发酵染菌的发生，而且一 旦发生染菌，要能尽快找出其污染的原因， 旦发生染菌，要能尽快找出其污染的原因， 并采取相应的有效措施， 并采取相应的有效措施，把染菌造成的损失 降低到最小。 降低到最小。
第三篇 发酵工艺过程控制
第 十 一 章 工 业 发 酵 染 菌 的 防 治
微生物工程工艺原理试卷及答案
四川理工学院试卷（A 试卷）课程名称： 微生物工程工艺原理一、填空题（每空1分，共20分）1.对发酵液pH 值进行调节的主要方法是 、 、 。
2.微生物的呼吸强度2O Q 与耗氧速率 r 之间的关系是： 。
3.工业发酵产物分为 、 、 。
4.通风过程中，氧传递从供氧方面来看，其主要阻力来自于 。
5.大规模工业生产常用的培养方法可分为： 培养、 培养、 培养、 培养。
6.发酵工业产物的分离、纯化过程一般包括： 、 和 。
7.淀粉糖酸水解的分解反应是由葡萄糖分解为 、 以及 等非糖产物。
8.在糖酵解（EMP ）途径中，对磷酸果糖激酶的酶活性起抑制作用的的物质主要有 、 等。
二、选择题 供选答案中只有一个最符合题干要求，选出将其番号填入“（）”中。
（每小题3分，共15分）9.属于发酵工艺过程控制的是（ ）①培养基控制； ②搅拌器转速控制； ③发酵液体积控制； ④发酵液pH 值控制10.以下所列发酵产物提取精制方法中，不涉及膜分离技术的是（ ）①电渗析； ②薄膜蒸发浓缩； ③超滤浓缩； ④反渗；11.下列处理属机械消泡的是（ ）①添加高碳醇； ②添加聚硅油； ③超声波共振； ④添加植物油；12.下列因素中，不会明显影响凝胶层离法分离效果的因素是（ ）①洗脱液离子强度； ②样品浓度；③洗脱液流速； ④洗脱操作温度；13.影响离子交换树脂交换速度的因素是（ ）①溶液的体积； ②树脂的使用量； ③操作温度； ④树脂的强弱；三、解释概念 （每小题3分，共15分）14.培养基：15.化学消泡：16.淀粉水解糖制备的酸酶法：17.葡萄糖效应：18.浓差极化：四、判断正误 在叙述正确题后的“（√）”中划“”，在叙述错误题后的“（）”中划“×”；（每小题1分，共5分）19.培养基灭菌中，微生物对热的抵抗力常用热阻来表示。
（ ）20.发酵过程中pH 一般不会变化。
（ ）21.结晶过程是物理变化过程。
（ ）22.微生物工程分为两大部分：发酵部分和提纯部分。
微生物工程课程教学大纲
微生物工程课程教学大纲课程名称：微生物工程（Microbiology Engineering)课程编码:1313073214课程类别：专业课总学时数:60课内实验时数:24学分:2.5开课单位：生命科学学院生物技术教研室适用专业：生物技术适用对象:本科(四年）一、课程的性质、类型、目的和任务微生物工程又称发酵工程，是生物技术专业的专业必修课。
发酵工程是一门综合性很强的课程，涉及到数学、化学、生物学、生物化学、微生物学、物理化学、有机化学、化工原理等多个学科,基础理论性和实践性均很强，同时要求基础理论和生产实践密切结合.在课程讲授过程中，将要按照微生物发酵生产的全过程阐明各个阶段、各种产品生产的原理和技术，讲解理论知识的同时，又重点突出生产的工艺操作和控制技术等实际问题。
因此，该课程需要在理论教学的同时，配合实验的实践环节，也要求学生建立实际生产的概念，在实践中巩固本课程的教学效果，学生利用实验、参观、实习、社会实践等机会，培养分析问题和解决问题的能力。
学生通过该课程的学习将会缩短理论与生产实践的距离,建立用理论知识分析和解决生产实际问题的概念和能力,动手能力也将有所提高。
二、本课程与其它课程的联系与分工本课程与微生物学、生物化学、高等数学、物理化学、化工原理、有机化学等课程有联系,宜在前述课程开设后开设。
三、教学内容及教学基本要求［1]表示“了解”；[2］表示“理解”或“熟悉”；［3］表示“掌握”;△表示自学内容；○表示略讲内容;第一章绪论发酵工程定义［1］;发酵工程的发展史［1];发酵工程的特点［3];发酵工程的分类及应用[2]；发酵工程与现代生物技术的关系[1］;国内外发酵工业概况及其发展趋势［1]；重点：发酵工程的特点难点:发酵工程与现代生物技术的关系教学手段:多媒体教学教学方法：讨论与讲授结合法作业：1．发酵工程的传统概念与现代意义上的概念各指什么?2．发酵工程与传统酿造、化学工程相比有什么特点？课外活动:查阅一种发酵产品的发展现状及与世界先进水平的差距。
微生物工程工艺原理
原料
主要使用富含糖分的农作物，如玉米和高粱， 作为醇燃料和酒类产品。
柠檬酸发酵工艺实例
01
柠檬酸发酵
利用微生物将糖类物质转化为柠檬 酸的过程。
工艺流程
糖化、菌种制备、发酵、过滤和提 取等步骤。
03
02
原料
主要使用葡萄糖、蔗糖或淀粉等糖 类物质。
应用
主要用于食品、医药和化工等领域。
纯化技术
采用适当的纯化技术，如色谱分离、膜分离等，提高产物的纯度和 回收率。
产物提取与精制
通过提取和精制过程，进一步纯化产物，以满足后续应用的需求。
05
微生物工程工艺实例
酒精发酵工艺实例
酒精发酵
利用酵母菌的无氧呼吸作用，将糖类物质转 化为乙醇和二氧化碳的过程。
工艺流程
原料破碎、蒸煮、糖化、发酵、蒸馏和精馏 等步骤。
微生物工程基于对微生物的深入了解，通过基因工程技术、 发酵工程技术、酶工程技术等手段，实现对微生物的改造 和利用。
微生物工程涉及领域广泛，包括生物医药、生物农业、生 物能源、生物环保等。
微生物工程的应用领域
生物医药
利用微生物工程生产抗生素、 疫苗、细胞因子等生物药物，
治疗疾病。
生物农业
利用微生物工程改良作物品种 、提高农产品产量和品质、生 产生物农药和生物肥料等。
菌种保存与复壮
03
建立菌种保存体系，定期对菌种进行复壮，保持其优良性状。
培养基优化
营养成分
根据微生物的生长需求，优化培养基中的营养成 分，提高微生物的生长速率和产物产量。
碳源和氮源
调整培养基中的碳源和氮源比例，以获得最佳的 产物合成条件。
无机盐与微量元素
适量添加无机盐和微量元素，以满足微生物生长 和产物合成的需求。
微生物工程工艺原理_发酵产物的提取与精制方法
率高于60 %。
提取抗生素和分离生物粒子
采用PEG/ Na2HPO4 体系提取丙酰螺旋霉素，最佳 萃取条件是pH= 8. 0～8. 5 ， PEG2000 (14 %) / Na2HPO4 (18 %) ,小试收率达69. 2 % ,对照的乙酸丁 酯萃取工艺的收率为53. 4 %
双水相和其他方法的集成
(4) 目标产物的分配系数一般大于3 ,大多数情况下,目标产
物有较高的收率。
(5) 大量杂质能够与所有固体物质一起去掉,与其它常用固 液分离方法相比,双水相分配技术可省去1～2 个分离步骤, 使整个分离过程更经济。
(6) 设备投资费用少,操作简单,不存在有机溶剂残留问题。
6、双水相萃取的工艺流程
双水相萃取技术的工艺流程主要由三部分构成:目的产 物的萃取; PEG的循环; 无机盐的循环。
7、双水相的应用举例
分离和提纯各种蛋白质(酶） 用PEG/ -(NH4) 2SO4 双水相体系,经一次萃取从α- 淀粉 酶发酵液中分离提取α - 淀粉酶和蛋白酶, 萃取最适宜条件 为PEG1000 ( 15 %) -(NH4) 2SO4 (20 %) ,pH = 8 ,α- 淀粉 酶收率为90 % ,分配系数为19. 6 ,蛋白酶的分离系数高达 15. 1。比活率为原发酵液的1. 5 倍,蛋白酶在水相中的收
(2-7) ×10-4
由以上特性可以看出，超临界流体兼有液体和气体的双 重特性，扩散系数大，粘度小，渗透性好，与液体溶剂相 比，可以更快地完成传质，达到平衡，促进高效分离过程 的实现。
2、超临界流体萃取原理
超临界萃取是利用SCF作为萃取剂，从液体和固体中萃取出
微生物工程工艺原理公式汇总
微生物工程工艺原理公式汇总摘要：一、微生物工程概述二、微生物工程工艺原理三、微生物工程公式汇总四、总结正文：一、微生物工程概述微生物工程是一门应用生物技术、化学工程和生物化学等学科的基本理论和方法，研究和利用微生物的代谢功能，通过生物转化、生物降解等途径，实现对生物资源和环境友好的工程技术。
微生物工程广泛应用于食品、饮料、制药、轻工、环保等领域，为我国经济社会发展做出了重要贡献。
二、微生物工程工艺原理微生物工程工艺原理主要包括以下几个方面：1.微生物生长与代谢调控：通过改变微生物的生长环境，如营养物质、温度、pH、氧气等条件，调控微生物的生长代谢途径，实现对目标产物的高效生产。
2.培养基制备与优化：根据微生物的生长需求，选择合适的原料和配方，制备合适的培养基，以满足微生物的生长和代谢需求。
同时，通过优化培养基成分和比例，提高微生物的生长速度和代谢效率。
3.发酵过程控制：发酵过程是微生物工程的核心环节，通过控制发酵过程中的温度、pH、溶氧、营养物质浓度等因素，保证微生物的正常生长和代谢。
此外，还需对发酵过程中的产物进行实时监测和调控，以提高产物的产率和纯度。
4.分离提纯与后处理：发酵结束后，需要对微生物产生的目标产物进行分离、提纯和后处理。
常用的方法有离心、过滤、萃取、结晶等，以获得高纯度的目标产物。
三、微生物工程公式汇总微生物工程中涉及的公式主要有以下几个方面：1.微生物生长动力学公式：如Monod 方程、Logistic 方程等，用于描述微生物生长速度与营养物质浓度、生长环境等因素之间的关系。
2.发酵过程动力学公式：如Fick 定律、Arrhenius 方程等，用于描述发酵过程中物质传递、温度、压力等因素对微生物生长和代谢的影响。
3.培养基配方计算公式：如质量分数、摩尔浓度等，用于计算培养基中各成分的配比和浓度。
4.分离提纯过程公式：如质量分数、纯度、收率等，用于描述分离提纯过程中目标产物的性质和产率。
发酵工程知识点
第一部分：微生物工程原理1、概论1.1 发酵工程的概念和特点1.2 发酵工业的发展简史1.3 发酵工程的应用2、生产菌种来源3、微生物代谢调节和代谢工程4、优良菌种选育5、菌种保藏6、培养基7、发酵工艺控制8、参数检测第二部分：微生物工程下游加工工程第三部分：微生物工程生产设备第四部分：微生物工程生产工艺和产品举例第一章概论掌握本章知识点：1、发酵及发酵工程的定义；2、发酵工程研究的内容；3、发酵技术的发展阶段及其技术特点；4、发酵产物类型。
1、发酵、发酵工程的概念和特点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。
巴斯德：发酵是酵母菌在无氧状态下的呼吸过程，即无氧呼吸，是“生物获得能量的一种方式”。
3）工业上：泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程。
包括：厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。
通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。
4）发酵工程：利用微生物的生长代谢活动来生产各种有用生物化学产品的技术过程。
5）发酵工程研究的内容①一条主线：菌种，培养基，种子扩大培养，发酵过程控制，后处理；②两个重点：发酵过程优化，发酵过程放大；③三个层次：反应器水平，细胞水平，分子水平；④四个目标：高转化，高产量，高效率，低成本；6）利用发酵工程进行生产的优点：安全生产，可持续发展。
7）发酵过程存在的问题和缺陷：发酵过程会产生副产物；菌种易发生变异和退化；发酵过程的控制相当复杂；原料主要是农副产品，质量和价格波动较大；与化工过程相比，反应器的效率低；发酵废水量大，并含较高的COD和BOD；；生产过程易受杂菌污染的影响。
8）上游工程：菌种培养发酵工程：发酵罐下游工程：产物提纯2、发酵工业的发展简史1）古老的发酵工业-1900年前（白酒酿造；面包发酵、奶酪制造；酱油、泡菜）特点：多菌混合天然发酵2）早期的发酵工业1900-1940（酒精，乳酸）1680 荷兰列文虎克观察到微生物。
微生物工程工艺原理公式汇总
微生物工程工艺原理公式汇总摘要：一、微生物工程工艺原理简介1.微生物工程定义2.微生物工程发展历程3.微生物工程应用领域二、微生物工程基本工艺原理1.菌种选育与培养2.培养基的配制与灭菌3.微生物发酵过程4.分离与纯化技术三、微生物工程公式汇总1.微生物生长速率公式2.细胞浓度与生长速率关系公式3.营养需求与生长速率关系公式4.微生物发酵过程中的其他相关公式四、微生物工程在我国的发展与应用1.我国微生物工程的发展现状2.我国微生物工程的优势与挑战3.微生物工程在我国主要应用领域的发展正文：微生物工程是一门研究微生物的培养、繁殖、代谢、调控及其应用的学科。
它的发展历程可以追溯到数千年前的发酵工艺，而现代微生物工程则是在20 世纪初期随着细菌学和生物化学的发展逐渐形成。
微生物工程广泛应用于医药、食品、农业、环保等领域，为人类社会带来了巨大的经济和社会效益。
微生物工程的基本工艺原理包括菌种选育与培养、培养基的配制与灭菌、微生物发酵过程以及分离与纯化技术。
首先，菌种选育与培养是微生物工程的基础，通过筛选和培养具有特定功能的微生物菌株，为生产提供优质的菌种资源。
其次，培养基的配制与灭菌是为了提供微生物生长繁殖所需的营养物质和环境条件，同时要保证培养基的无菌状态。
微生物发酵过程是微生物在特定条件下进行代谢活动的过程，通过控制发酵条件以实现目标产物的生产。
最后，分离与纯化技术是将目标产物从发酵液中提取出来，得到高纯度的产品。
在微生物工程中，有许多重要的公式与微生物的生长、繁殖和代谢密切相关。
例如，微生物生长速率公式、细胞浓度与生长速率关系公式、营养需求与生长速率关系公式等。
掌握这些公式有助于更好地理解和控制微生物工程过程。
我国微生物工程的发展始于20 世纪50 年代，经过几十年的发展，我国微生物工程已经取得了显著的成就，形成了一批具有自主知识产权的技术和产品。
目前，我国微生物工程面临着一些挑战，如技术创新能力不足、产业化水平有待提高等。
微生物菌种制备原理与技术
根据微生物的形态、遗传、生态 等特点，将微生物分为不同的种 类和属，为菌种筛选提供基础。
微生物菌种筛选的原理与方法
微生物菌种筛选原理
通过特定条件和培养基的筛选，获得 具有特定性状的微生物菌株。
微生物菌种筛选方法
包括富集培养、选择性培养、抗性筛 选等方法，可根据不同需求选择合适 的方法。
微生物菌种筛选的应用
品的发酵和生产。
03
微生物菌种保藏原 理
微生物菌种保藏的意义与原则
意义
微生物菌种是生物资源的重要组成部分，具有极高的科研价 值和生产应用潜力。通过保藏，可以保护微生物资源免受环 境、人为等因素的影响，确保其遗传稳定性和存活率，为后 续的研究和应用提供可靠的来源。
原则
微生物菌种保藏应遵循安全、有效、稳定和经济等原则，确 保菌种的安全性、可靠性和可重复性。同时，要关注菌种的 遗传稳定性和长期存活率，采取适当的措施进行监测和维护 。
工业生产
筛选具有高生产能力的菌种，用 于发酵、酶催化等工业生产中，
提高生产效率和产品质量。
生物治理
筛选具有降解或转化特定物质 功能的菌种，用于废水处理、 土壤修复等生物治理领域。
生物医药
筛选具有药用价值的菌种，用 于抗生素、酶抑制剂等生物医 药产品的研发和生产。
食品工业
筛选具有优良发酵性能和风味 的菌种，用于酸奶、酒类等食
工业生产
通过微生物菌种改良，可以提高工业生产中原料的利用率、产物的产量和质量，降低生产 成本和环境污染。例如，通过改良菌种提高乙醇、乳酸、酶制剂等的生产效率。
环境保护
微生物菌种改良在环境保护领域的应用主要包括废水处理、污染物降解、重金属离子去除 等。通过改良菌种，可以提高污染物的降解效率和重金属离子的去除率，降低环境污染。
生物工艺原理
生物工艺原理
生物工艺是一种利用生物体或其代谢产物进行工业生产的技术。
它是将生物体
的代谢活动、生长和繁殖等特性应用于工业生产的一种新技术。
生物工艺技术在医药、食品、环保、能源等领域都有着广泛的应用，其原理主要包括微生物发酵、酶工程、细胞培养等方面。
首先，微生物发酵是生物工艺中最常见的一种技术。
微生物发酵是指利用微生
物在适宜条件下产生的代谢产物来进行工业生产。
在微生物发酵过程中，微生物体内的酶和其他代谢产物可以被利用来生产抗生素、酒精、酸奶等产品。
通过控制发酵条件，如温度、pH值、氧气供应等，可以实现对产物的高效生产。
其次，酶工程也是生物工艺中的重要技术之一。
酶是生物体内的一种生物催化剂，可以在较温和的条件下催化特定的化学反应。
通过酶工程技术，可以利用重组DNA技术将特定酶的基因导入到宿主微生物中，使其表达并产生所需的酶。
这种
技术可以大大提高酶的产量和纯度，从而在食品加工、医药制剂、生物能源等领域得到广泛应用。
另外，细胞培养也是生物工艺中的重要技术之一。
细胞培养是指将动植物细胞
在体外培养并进行代谢活动的一种技术。
通过细胞培养技术，可以生产细胞因子、单克隆抗体、疫苗等生物制品。
同时，细胞培养技术也广泛应用于医学研究、组织工程、药物筛选等领域。
总的来说，生物工艺技术的原理是利用生物体的生物学特性进行工业生产。
通
过微生物发酵、酶工程、细胞培养等技术，可以实现对生物体代谢活动的调控和利用，从而生产出各种生物制品。
生物工艺技术的发展将为人类的医药、食品、环保、能源等领域带来更多的创新和发展。
微生物工程实验指导
微生物工程实验指导适用生物技术专业食品与生物工程学院2008.1实验一 发酵实验用玻璃器皿灭菌前的包扎方法一、目的：学习发酵实验用玻璃器皿在灭菌前的包扎工作，并了解灭菌后的使用方法。
二、原理：为保持发酵实验用玻璃器皿灭菌后的无菌状态，需要对它们灭菌前进行包扎，这些工作看起来简单，但如操作不当或不按操作规程去做，则会影响实验结果，甚至会导致实验的失败。
三、材料和设备5ml吸管30只，9cm培养皿 10套，120*12mm试管 120只，250ml三角瓶30个，脱脂棉0.5斤，天然棉0.5斤，8层纱布30块，线绳。
四、方法1、洗涤1 新器皿应用2﹪盐酸浸泡数小时再洗涤。
2 琼脂块不能倒入下水道。
3 含菌培养基一般先煮再洗。
4 洗涤后玻璃器皿上水应均匀湿润而无条纹和水珠。
2、包扎① 平皿的包扎：10个一包。
前9个方向一致，最后一个反放，用纸卷成卷，也可放在特制铁桶中灭菌。
② 吸管的包扎：在吸管尾部塞入少许脱脂棉，脱脂棉长约1cm，距管口约0.5cm，以防止在使用时造成污染。
脱脂棉松紧适当，多余的棉花可用火焰烧掉。
每支吸管用约6cm宽纸条，吸管头部包衬双层纸，以30－45º卷起，吸管尾部用剩余纸条打成一结，防止散开，标上容量。
使用时，从吸管中间凝断包扎纸带，抽出吸管。
③ 试管的包扎：用天然棉做成棉塞，紧贴管臂，松紧适宜，棉塞要实，2/3塞进管口。
也可用硅胶塞。
十只一把，外加牛皮纸，扎好。
脱脂棉易吸水，可能造成染菌。
④三角摇瓶的包扎：用8层纱布（大小适宜），塞入瓶口2/3，瓶外部分揪成一团，再用一层牛皮纸或两层报纸把纱布遮严（以免打湿），包扎，用绳子系成活扣。
使用时，去掉包扎纸，拿去纱布，接种后，将纱布塞进瓶口，纱布四角拉下，用绳子系成活扣。
五、作业体会这样做有哪些好处？实验二 灭菌技术及其应用一、目的：掌握干热灭菌和高压蒸汽灭菌的原理和操作。
二、原理：灭菌的基本原理是通过加热使微生物体内蛋白质凝固变性，从而达到灭菌目的。
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1.微生物工程？近代微生物工业的特点？微生物工程是应用微生物为工业大规模生产服务的一门工程技术，它直接建立在微生物工业基础上，随着微生物工业的发展而迅速发展，并与化学工业的新发展相结合。
特点：a：近代微生物工业已由糖分解生产简单化合物阶段转入复杂化合物的生物合成阶段，从自然发酵转入人工控制的突变型发酵、代谢控制发酵、遗传因子的人工支配发酵。
b：近代微生物工业的发展，使越来越多的化学合成产品全部或部分转化为微生物发酵生产。
c：近代微生物工业向大型发酵罐和连续化、自动化方向发展。
d：近代微生物工业由人工诱变育种和代谢控制的广泛应用，使微生物得到进一步开发利用，开发的新产品、新用途层出不穷。
e：随着近代微生物工业发展规模的日益扩大，面临自然资源匮乏问题，迫切需要开辟原料新来源，利用纤维素、石油甚至空气等。
F：利用“工程菌”发酵生产出一些临床上紧俏药品，并由此建立起技术密集型的新兴生物技术产业2.影响种子质量的主要因素？1）营养条件，2）培养条件，3）染菌的控制，4）种子罐级数，5）接种量控制a：培养基：培养基是微生物获得生存的营养来源，对微生物生长繁殖、酶的活性与产量都有直接的影响。
b：种龄与接种量：应选取对数期为宜，种龄多嫩或过老，不但延长发酵周期，而且会降低产量。
c：温度：不仅对微生物菌体表面有作用，还对菌体内部所有物质都有作用。
d：PH值：培养基中氢离子浓度对微生物的生命活动有显著影响。
e：通气和搅拌：需氧菌和兼性需氧菌的生长与合成酶，都需要氧气。
f：泡沫：菌种培养过程中产生的泡沫与微生物生长和合成酶有关。
g：染菌的控制：染菌是微生物发酵生产的大敌，一旦发现染菌，应及时处理，避免造成更大的损失h：种子罐级数的确定：级数愈少，愈有利简化工艺，便于控制。
3.淀粉水解糖的制备方法，葡萄糖的复合反应和分解反应？a：酸解法：是以酸为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法、b：酶解法：是用淀粉水解酶将淀粉水解转化为葡萄糖c：酸酶结合水解法：1：酸酶法：事先将淀粉酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解为葡萄糖的工艺2：酶酸法：将淀粉乳先用α-淀粉酶液化到一定程度，然后用酸水解成葡萄糖的工艺复合反应：在淀粉的酸糖化过程中，水解生成的葡萄糖受酸和热的催化影响能通过糖苷键相聚合，失掉水分子，生成二糖、三糖和其他较高的低聚糖等的反应。
分解反应：葡萄糖受酸和热的影响发生分解反应，生成5’-羧甲基糠醛，其性质不稳定，又进一步分解乙酰丙酸、蚁酸和有色物质等的反应4.培养基灭菌？灭菌是用物理或化学的方法杀死或除去环境中的所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢、孢子等一切微生物5.糖醇解的调节机制糖酵解的调节点主要是三个激酶：己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶P506.巴斯德效应P51巴斯德效应:好气条件下，酵母菌发酵能力下降（细胞内糖代谢降低，乙醇积累减少）；好气条件下，代谢进入TCA环→柠檬酸↑、ATP↑→抑制激酶→6-P-葡萄糖↑→反馈抑制己糖激酶→抑制葡萄糖进入细胞内→葡萄糖利用降低。
同时，好气条件下，丙酮酸激酶活性降低。
丙酮酸激酶活性降低也是由于磷酸果糖激酶活性降低所致。
7.柠檬酸生物合成的代谢调节P591）由于锰离子缺乏抑制了蛋白质合成，导致细胞内NH4+浓度升高和形成一条呼吸活力强的不产ATP的侧系呼吸链，这两方面的原因分别解除了对PEK的代谢调节，促进了EMP途径的畅通。
2）由于丙酮酸羧化酶的组成型，不被调节控制，会源源不断地提供草酰乙酸。
3）丙酮酸氧化脱羧生产乙酰CoA和CO2固定两个反应的平衡，以及柠檬酸合成酶不被调节，都增强了合成柠檬酸的能力。
4）由于顺乌头酸水化酶在催化时建立以下平衡n（柠檬酸）：n（顺乌头酸）：n（异柠檬酸）=90：3：7同时在控制Fe+含量时，顺乌头酸水合酶活力低，是柠檬酸开始累积。
5）当柠檬酸浓度升高到某一水平，就会抑制异柠檬酸脱氢酶的活力，从而进一步促进柠檬酸的自身累积。
柠檬酸的累积使pH值下降，到2.0时，顺乌头酸水合酶和异柠檬酸脱氢酶失活，更有利于柠檬酸的累积并排出体外。
8.谷氨酸发酵的关键点P681）菌体代谢调节控制2）细胞膜通透性的特异性调节9.氨基酸发酵的代谢控制关键点1)控制旁路代谢2)降低反馈作用物的浓度3)消除终产物的反馈抑制与阻遏作用4)控制细胞渗透性5)控制发酵的环境6)促进ATP的累积以里氨基酸的生物合成10.Y x/s的含义及实践意义Y x/s表示每消耗1g营养物质生成的细胞质量。
用于工业上，得率系数的计算。
在工业上，得率系数的计算是采用在一定时间内，测定细胞或产物的生成量以及营养物的消耗来进行的：Y x/s=c(X)-c(X0)/c(S0)-c(S)=△c(X)/△c （S）由此得出的数值为表现得率系数。
11.分批培养及其微生物生长的规律分批培养：即在一个密闭系统内一次性投入有限数量的营养物质进行培养的方法微生物的生长规律：微生物分为：迟滞期、对数期、稳定期、衰亡期12.Monod方程μ=μmax*c(S)/K s+ c(S)13.影响发酵设备氧传递速率的主要因素a：搅拌：搅拌的作用是把气泡打碎，强化流体的湍流程度，使空气与发酵液充分混合b：空气线速度c：空气分布管：空气分布管的形式、喷口直径及管口与罐底距离的相对位置对氧溶解速率有较大的影响c：氧的分压：增加空气中氧的分压可使氧的溶解度增大，增加空气压力都可以增加氧的分压d:发酵罐内液柱高度：不增加功率消耗和空气流量时，增加发酵液体积会使通风效率降低f：发酵罐体积：通常，发酵罐体积大的氧利用率高，体积晓得氧利用率低14.发酵过程控制1）温度控制2）pH值的控制3）泡沫的控制4）补料的控制5）菌体浓度以基质对发酵的影响6）CO2和呼吸商7）微生物发酵终点的判断15.发酵罐染菌指发酵罐在发酵过程中发生有害细菌污染菌体的现象，被污染后营养成分被迅速被消耗，严重抑制生产菌的生长和代谢产物的合成16.发酵醪预处理目的不仅在于分离菌体，还在于将发酵醪的杂质除去，并改变滤液性质，以利于提取和精制后续工序的顺利进行。
在保证发酵产品的质量和卫生指标的同时，尽可能提高提炼的收得率及得取效率。
17.提高发酵醪过滤效率的途径P2291）选择合适的发酵条件（培养基的组成，未用完培养基的量，消泡剂，发酵周期）2）选择合适的过滤介质与过滤设备3）提高过滤设备的处理能力，即通过物理方法改善发酵醪滤饼结构，采取有利工艺措施，以及改善设备结构。
提高过滤设备处理能力的途径：A降低滤饼阻力：a添加电解质，絮凝剂凝固剂；b助凝剂。
B降低滤液粘度。
C增大悬浮液中悬浮固体的浓度。
D热处理。
E提高压力差18.影响萃取操作的主要因素1)乳化对溶媒萃取的影响：产生乳化后使有机溶媒相与水相分层困难2)PH值：PH值影响分配系数；还对选择性也有较大影响3)温度：抗生素在温度较高时都不稳定，所以萃取应在室温或较低温度下进行4)盐析：可使抗生素在水中的溶解度降低，而易转入到溶媒中去，同时也能减少有机溶媒在水中的溶解度5)带溶剂：它们能和抗生素形成复合物而易溶于溶媒中，形成的复合物在一定条件下又要容易分解6)溶媒的选择：对抗生素有较大的溶解度外，还应有良好的选择性19.膜的结构特点1)孔道结构：膜的孔道结构对膜的透过通量、耐污染能力等操作性能具有重要的影响2)膜的孔道特性：包括孔径、孔径分布和空隙3)水通量：其纯水的透过通量20.浓差极化现象与讨论①膜分离过程中的一种现象，会降低透水率，是一个可逆过程。
②电流通过电池或电解池时，如整个电极过程为电解质的扩散和对流等过程所控制，则在两极附近的电解质浓度与溶液本体就有差异，使阳极和阴极的电极电位与平衡电极电位发生偏离，这种现象称为“浓差极化”。
避免方法：1.采用错流的方式，2通过搅拌3.用酸洗涤4使用导航电极1.菌种保藏的目的是:保证菌种在长时间尽可能保持原有菌株优良的生产性能，提高菌种的存活率，减少菌种的变异，以及不被染菌以利于生产上长期使用。
菌种保藏原则：选用优良纯种和创造一个最有利于菌种休眠的环境，即微生物生长繁殖和代谢受抑制且不易突变的环境。
2.菌种选育方法：1）自然选育，2）生产育种，3）抗噬菌体育种，4）诱变育种，5）代谢控制育种，6）基因重组育种2.菌种保藏方法：1)定期移植低温保藏法，2)液氮超低温保藏法，3）甘油低温保藏法，4）沙土保藏法，5）麸皮保藏法，6）蒸馏水保藏法，7）冷冻干燥保藏法。
3.防止菌种退化的措施：1）尽可能满足应用条件，培养条件避免有害因素影响。
2）尽量减少转代次数。
3）采用幼龄菌种。
4.糖蜜前处理方法：1）加酸通风沉淀法。
2）加热加酸沉淀法。
3）添加絮凝剂澄清处理法5.糖蜜预处理发：1）活性炭处理法。
2）树脂处理法。
3）亚硝酸处理法。
6.灭菌方法：干热灭菌法，湿热灭菌法，射线灭菌法，化学药品灭菌法，过滤除菌法。
7.微生物的热阻:每一种微生物都有一定的适宜的生长温度范围。
当温度超过最高限度时，细胞中原生质体和酶的基本成分——蛋白质就发生不可逆的凝固变性，使微生物在很短时间内死亡。
8.影响培养基灭菌的其他因素：1）培养基成分，2）pH值，3）培养基颗粒，4）泡沫。
9.抗生素的生物合成类型：1）蛋白质衍生物，2）糖类衍生物，3）以乙酸为单位的衍生物。
10.细胞生长期到抗生素生长期的过度所需的酶：转脒基酶，酰基转移酶，草乙酰活化酶，酚氧杂蒽酮综合酶。
11.最低培养是由单一碳圆葡萄糖与无机盐组成，这时葡萄糖在微生物生长过程中即作为生长过程所需的能源，又作为构成菌体的材料。
12.分批培养过程中除加氧气，消泡剂及控制pH值外，不再加入任何其他物质。
13.空气除菌：1）加热灭菌，2）电除尘，3）介质过滤除菌。
14．介质过滤机理：1）惯性碰撞作用，2）阻截作用，3）布朗扩散作用，4）重力沉淀作用，5）静电吸附作用。
15.泡沫的生成不外乎两个原因：一种是由外界引进的气流被机械的分散而生成；另一类是由发酵过程中产生的气体聚结生成，称为发酵泡沫。
16.消泡方法：化学消泡，机械消泡。
17．补料的作用：1）可以控制抑制底物的浓度。
2）可以解除或减弱分解代谢物的阻遏。
3）可以使发酵过程最佳化。
四川理工学院试卷（A试卷）A一、填空题（每空1分，共20分）1.对发酵液pH值进行调节的主要方法是氨水流加、添加碳酸钙、尿素流加法。
2.微生物的呼吸强度Qo2与耗氧速率r之间的关系是：r= Qo2*ρx。
3.工业发酵产物分为.酶、菌体、代谢产物。
4.通风过程中，氧传递从供氧方面来看，其主要阻力来自于气膜。
5.大规模工业生产常用的培养方法可分为：浅盘固体培养、深层固体培养、浅盘液体培养、深层液体培养等。
6.发酵工业产物的分离、纯化过程一般包括：预处理、提取、精制。