发酵工程作业复习进程
发酵工程知识点复习进程
第一章发酵工程概述一、发酵工程：是利用微生物特定的形状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用与工业化生产的技术体系，是将传统发酵与现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的发酵技术。
二、发酵工程简史：1590 荷兰人詹生制作了显微镜1665 英国人胡克制作的显微镜观察到了霉菌近代发酵工程建立初期1864 巴斯德灭菌法1856 psateur 酵母导致酒精发酵19世纪末Koch 纯种分离和培养技术三、发酵工程技术的特点（1）主体微生物的特点①微生物种类繁多，繁殖速度快、代谢能力强，容易通过人工诱变获得有益的突变株；②微生物酶的种类很多，能催化各种生化反应③微生物能够利用有机物、无机物等各种营养源④可以用简易的设备来生产多种多样的产品⑤不受气候、季节等自然条件的限制等优点（2）发酵工程技术的特点①发酵工程以生命体的自动调节方式进行，数十个反应能够在发酵设备中一次完成②反应通常在常温下进行，条件温和，耗能少，设备简单③原料通常以糖蜜，淀粉等碳水化合物为主④容易生产复杂的高分子化合物⑤发酵过程中需要防止杂菌污染(3)发酵工程反应过程的特点①在温和条件下进行的②原料来源广泛，通常以糖、淀粉等碳水化合物为主③反映以生命体的自动调节形式进行（同（2）①）④发酵分子通常为小分子产品，但也很容易生产出复杂的高分子化合物四、发酵工程的一般特征①与化学工程相比，发酵工程中微生物反应具有以下特点：作为生物化学反应，通常在常温常压下进行，没有爆炸之类的危险，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，一般无精制的必要，微生物本身就有选择的摄取所需物质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，在称为发酵罐的设备内很容易进行④能够容易的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，能高度选择性的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。
发酵工程全重点复习
1 发酵:复杂的有机化合物在微生物的作用下分解成比较简单的物质。
2 发酵工程:发酵原理与工程学的结合，是研究由微生物细胞参与的工艺过程的原理和科学，是研究利用生物材料生产有用物质，服务于人类的一门综合性学科。
3 营养缺陷型:因丧失合成某些生活必需物质的能力，不能在基本培养基上生长，必须补充一种或一种以上的营养物质才能生长。
4 诱变剂:凡是能引起生物体遗传物质发生突然或根本的改变，使其基因突变或染色体畸变达到自然水平以上的物质，统称为诱变剂。
5 自然选育:也称自然分离，是指对微生物细胞群体不经过人工处理而直接进行筛选的育种方法，又称为单菌落分离。
6 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，使微生物生长繁殖，在特定条件下完成一个生长周期的微生物培养方法7 连续培养:叫开放培养，是相对分批培养或密闭培养而言的。
连续培养是采用有效的措施让微生物在某特定的环境中保持旺盛生长状态的培养方法.8 介质过滤:让含菌空气通过过滤介质，以阻截空气中所含微生物，而取得无菌空气。
9 穿透率:过滤后空气中残留颗粒数与原有颗粒数之比10 过滤效率:被过滤的戒指层捕集的尘埃颗粒数与空气中原有颗粒数之比11 亨利定律:与溶解浓度达到平衡的气体分压与该气体被溶解的分子分数成正比12 气膜传质系数:是对于气液相传质体系，单独根据气膜的推动力和阻力计算传质速率时所用的系数。
13 液膜传质系数:是根据双膜理论，对于气液相传质体系，在稳定条件下，单独根据液膜的推动力和阻力计算传质速率时所用的系数。
14 总推动力:空气中氧的分压与界面处的氧的分压之差。
15 摄氧率r:单位时间内单位体积培养液中微生物摄取氧的量，记作(mmol/L*h)rO216 搅拌功率:一般通过设定搅拌器的转速来满足达到所需的搅拌作业功率。
17 发酵机理:微生物通过其代谢活动，利用基质合成人们所需要的产物的内在规律18 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,则葡萄糖消耗减少,抑制发酵产物积累的现象称为巴斯德效应。
发酵工程期末总复习
第一章概论1、生物工程（技术）、发酵工程的定义发酵工程：是发酵原理与工程学的结合，是研究由生物细胞（包括微生物、动植物细胞）参与的工艺过程的原理和科学，是研究利用生物材料生产有机物质，服务于人类的一门综合性科学技术。
生生物工程定义：应用自然科学和工程学的原理，依靠生物作用剂的作用将物料加工以提供产品或用于为社会服务的技术。
2、发酵方法分类？发酵的种类多种多样。
按获取能量的方式（对氧的需要）可分为：好氧发酵和厌氧发酵。
按发酵原料：糖质原料发酵和烃类原料(石油和天然气)发酵。
按产物类型：初级代谢产物发酵，次级代谢产物发酵；或分为食品发酵、有机酸发酵、氨基酸发酵、维生素发酵、抗生素发酵、酵母培养……3、发酵工业的工艺流程和范围？1、发酵工业生产流程主要包括以下环节：（1）原料预处理；（2）培养基配制和灭菌；（3）无菌空气的制备；（4）生物菌种制备和扩大培养；（5）发酵过程控制；（6）发酵产品的分离和提取。
2.1、以微生物细胞为产物的发酵工业2.2、以微生物代谢产物为产品的发酵工业2.3、以微生物酶为产品的发酵工业2.4、生物转化或修饰化合物的发酵工业2.5、微生物废水处理和其他4、生物反应过程的组成和共性？a、原料的预处理及培养基的制备b、生物催化剂的制备c、生物反应器及反应条件的选择d、产品的分离与纯化3.1、确定培养基的成分和比例，选择培养基的碳源、氮源、微量元素及生长因子等，并确定各组分含量及比例。
3.2、合理确定发酵或培养级数以及各级的培养条件、过程控制的参数和种子培养系统与生产过程合理配套；保证细胞正常生长和所需产物的形成，以最低的消耗获得最大的得率。
3.3、如何防止生产过程的杂菌和噬菌体污染，保证生产过程正常进行。
3.4、选择合适的产品提取、分离、纯化工艺，使之高效率、低成本地从细胞或培养液中得到所需产品。
5、举出三个发酵工业应用例子？（1）调味品和发酵食品：味精、肌苷酸、鸟苷酸和的酱、酱油、醋、豆豉、豆腐乳、饴糖、泡菜等。
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。
高考生物总复习知识讲解：专题25 发酵工程
3.发酵装置 1)装置图:如右图所示。 2)结构及功能 ①充气口:制作果酒前期和醋酸发酵时连接充气泵,输入无菌空气。 ②排气口:排出酒精发酵时产生的CO2。 ③长而弯曲的胶管:防止空气中的微生物污染。 ④出料口:便于取样,及时监测发酵情况。 注意:葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。
4.传统发酵中四种常用菌的比较
②平板划线法要点
A.连续划线时,每次都从❼ 上一次划线 的末端开始划线,注意不要将 最后一次的划线与第一次的划线相连。培养后一般可在最后一次的划 线区找到单个菌落,如图中的“4”区。
疑难突破 思考 为什么不要将最后一次的划线与第一次的划线相连? 提示 通常最后一次划线已经可将酵母菌稀释成单个细胞,如果与第一 次划线相连,则增加了酵母菌数目,可能得不到单菌落。
构成细胞物质和一些代谢产物; 有机碳源既是碳源又是能源
合成蛋白质、核酸及含氮的代谢 产物
参与酶和核酸的形成; 参与代谢过程中的酶促反应
2)需满足微生物生长时对❸ pH 、特殊营养物质以及O2的需求。
知识归纳 (1)培养乳酸杆菌时,需要在培养基中添加维生素; (2)培养霉菌时,一般需要将培养基调至酸性; (3)培养细菌时,一般需要将培养基调至中性或弱碱性; (4)培养厌氧微生物时,需要提供无氧的条件。
高考生物总复习知识讲解
第九单元 生物技术与工程 专题二十五 发酵工程
基础篇
考点一 传统发酵技术
一、传统发酵技术 1.原理:在适宜条件下,将原料通过❶ 微生物 的代谢转化为人类所需 要的产物。 2.菌种:来自原材料中天然存在的微生物,或前一次发酵保存下来的发酵 物中的微生物。 3.类型:以混合菌种的❷ 固体发酵及半固体发酵 为主,通常是家庭式 或作坊式的。 4.结果:生产制作人们需要的各种发酵产物,如酒、醋、酱、腐乳、泡 菜、酱油、豆豉等。
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。
发酵工程复习总结
1．何谓发酵及发酵工程？简介发酵工业发展的历史进程、重要历史阶段和人物。
答:发酵—利用生物细胞（包含动物植物和微生物细胞），在合适的条件下，经特定的代谢途径转变成所需产物或菌体的过程。
发酵工程—是发酵原理与工程学的结合，是研究由生物细胞参与的工艺过程的原理和科学，是研究利用生物材料生产有用物质服务于人类的一门综合性科学技术。
发酵史的六个阶段和四个转折点六个阶段1、天然（自然）发酵阶段2、纯培养技术的建立3、通气搅拌发酵技术的建立4、人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术的建立5、开拓新型发酵原料时期6、与基因操作技术相结合的现代发酵工程技术阶段四个转折点纯培养:第一个转折点通气搅拌发酵:第二个转折点代谢控制：第三个转折点化学合成+微生物发酵：第四个转折点①天然发酵阶段人们不了解发酵的本质仅利用自然发酵现象制造酒和食品1680年安东·列文虎克发明了显微镜人类第一次看到大量活的微生物19世纪中叶法路易·巴斯德用Pasteur实验证明了发酵原理发明了低温杀菌法②纯培养技术的建立1872年英布雷菲尔德创建了霉菌纯培养技术近代细菌学之父1878年丹麦汉逊建立了啤酒酵母的纯培养方法1881年德利斯特·柯赫完成了细菌纯培养技术微生物纯培养技术的先驱1897年法布赫纳证明了酶的存在导致了生物化学的出现20世纪初人们用纯培养技术发现了梭菌能生产丙酮—丁醇③通气搅拌发酵技术的建立1929年英国弗莱明发现青霉素1940年英国弗洛里和钱恩精制分离出青霉素1942年青霉素工业化生产建立了深层培养法即把通气搅拌技术引入发酵工业1944年世界上第二个抗生素链霉素诞生④代谢控制发酵和现代发酵工程技术的发展1956年日本木下祝郎发明了代谢控制发酵技术使谷氨酸发酵生产实现产业化1950—1960年两个显著的进步一是采用微生物进行甾体化合物的转化技术二是以谷氨酸和赖氨酸发酵生产成功为契机的代谢控制发酵技术的出现。
发酵工程 期末复习总结
发酵工程复习1、发酵流程2、微生物代谢产物的分类初级代谢产物：是与菌体生长相伴随的产物，主要是构成细胞高分子物质（蛋白质、核酸、多糖、脂类、维生素）的单体物质。
次级代谢产物：是以初级代谢产物、中心代谢产物等，如氨基酸、有机酸等为原料而进行合成，与生长不相伴随，生物功能不明确，其合成常因环境条件稍为变动而中止，结构起比初级代谢产物复杂，如抗生素、毒素、植物碱、胞外多糖等。
转化产物：转化产物的底物不是微生物细胞的产物，而是外源物质，微生物仅在其分子上加工，如加入羟基，还原双键，脱氧或切断支链。
第二章4菌种分离 1.分离思路 2.培养分离原则 3.分离步骤与筛选步骤 4. 生产选种5 富集：为了容易分离到所需的菌种，让无关的微生物至少是在数量上不要增加，可以通过配制选择性培养基，选择一定的培养条件来控制。
又称为富集。
富集的目的：让目的微生物在种群中占优势，使筛选变得可能。
第三章1、自然选育的概念自然选育：在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自然突变(Spontaneous Mutation)而进行的菌种筛选过程，又叫自然分离。
自然选育的目的和意义：发酵工业使用的生产菌株，几乎都是经过人工诱变处理后获得突变株，遗传特性往往不够稳定，容易继续发生变异，变异的方向一个是菌种衰退，造成发酵产量的降低，另一个是菌种变异获得优良性状，使发酵产量提高。
经常进行自然选育工作，可以淘汰衰退的菌株，保存优良的菌株，稳定和提高发酵产量。
2、诱变育种：以诱发突变为基础的育种，是迄今为止国内外提高菌种产量、性能的重要手段。
诱变育种的基本原理（1）基因突变，即DNA分子结构中某一部位发生变化。
（2）由各种物理、化学、生物的因素人工诱发基因突变，引起微生物的遗传变异，可使菌（3）种发生突变的频率和变异的幅度得到提高，从而使筛选获得优良特性的变异菌株的几（4）率得到提高（5）具有速度快、收效大、方法简便的优点（6）诱发突变缺乏定向性，必须与大量的筛选工作结合才能收到良好效果。
高三生物一轮复习课件传统发酵技术和发酵工程
突破 强化关键能力
4.啤酒生产的简要流程如图所示，制麦时用赤霉素溶液 浸泡大麦种子，糖化主要将麦芽中的淀粉等有机物水 解为小分子。下列说法错误的是
√A.在整个发酵过程中，要始终保
持严格的无菌、厌氧环境 B.用赤霉素溶液浸泡大麦种子，目的是促进α-淀粉酶合成 C.在接种酵母菌前进行冷却处理，是为了避免杀死酵母菌种 D.包装后放置的啤酒变酸且产生表面菌膜，一般可从菌膜中分离得到醋酸菌
①了解发酵进程：随时检测培养液中的_微__生__物__数__量__、_ 产物浓度 等
②及时添加必需的营养组分 ③严格控制 温度、pH和溶解氧 等发酵条件
↓
分离、提 纯产物
↓ 获得产品
①发酵产品是微生物细胞本身：在发酵结束之后，采用 过滤、沉淀 等方法将菌体分离和干燥
②发酵产品是代谢物：根据产物的性质采取适当的提取、 分离和纯化 措施来获得产品
2.(2021·山东，12)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是 A.无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖 B.自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌 C.葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的
√D.制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
3.(2020·江苏，18)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋 的实验报告，他的做法错误的是 A.选择新鲜的葡萄略加冲洗，除去枝梗后榨汁
√B.家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是纯种发酵
C.果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中情况相反 D.毛霉主要通过产生脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶参与腐乳发酵
五分钟 查落实
1.判断关于腐乳和泡菜的叙述
(1)腐乳的制作需要多种微生物的参与，起主要作用的是曲霉( × ) (2)豆腐中的蛋白质被蛋白酶全部分解成了氨基酸( × )
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。
发酵工程复习重点
发酵工程复习重点1、发酵工程的概念：发酵原理与工程学的结合，利用生物细胞(含动物、植物和微生物细胞)，在合适的条件下，经特定的代谢途径转变成所需产物或菌体的过程。
是研究利用生物材料生产有用物质，服务于人类的一门综合性科学技术。
2、发酵过程的分类：1）获取能量的方式：好氧发酵、厌氧发酵；2）发酵状态：固态发酵、液态发酵、液体表面发酵、液体深层发酵；3）发酵工艺类型：批式发酵、半连续发酵、连续发酵4）产物类型：初级代谢产物发酵、次级代谢产物发酵；(或)食品发酵、有机酸发酵、氨基酸发酵、维生素发酵、抗生素发酵、酵母培养3、巴氏灭菌法：又称低温灭菌法，先将要求灭菌的物质加热到65℃30分钟或72℃15分钟，随后迅速冷却到10℃以下。
这样既不破坏营养成分，又能杀死细菌的营养体。
如：啤酒、黄酒、酱油、醋、牛奶等4、发酵工程的第一次飞跃：通气搅拌发酵技术的建立世界上第一个抗生素——青霉素世界上第二个抗生素——链酶素5、生物工程研究的领域：基因工程、酶工程、细胞工程、发酵工程、生物反应器、生物分离工程6、工业微生物的特点：1）种类繁多，分布广泛2）生长繁殖快，代谢能力强3）遗传稳定性差，容易发生变异7、发酵工业对菌种的要求：(1)能在廉价原料制备的培养基上迅速生长并生成所需的代谢产物，且产量高；(2)培养条件易于控制；(3)生长迅速，发酵周期短；(4)满足代谢控制的要求；(5)抗噬菌体和杂菌的能力强；(6)遗传性状稳定，菌种不易变异退化；(7)在发酵过程中产生的泡沫要少；(8)对需要添加的前体物质有耐受能力，并且不能将这些前体物质作为一般碳源利用；(9)不是病原菌，同时在系统发育上与病原菌无关，不产生任何有害的生物活性物质(包括抗生素、激素和毒素)。
8、微生物菌种的分离：1）施加选择性压力分离法利用不同种类的微生物其生长繁殖对环境和营养要求的不同，如温度、pH、渗透压、氧气、碳源、氮源等，人为控制这些条件，使之利于某类或某种微生物生长，而不利于其他种类微生物的生存，以达到使目的菌种占优势，而得以快速分离纯化的目的。
发酵工程复习
（3）掌握发酵培养基及设备灭菌的主要方法； 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；介质层厚度的计算。空气过滤的 一般流程；过滤器类型及结构；过滤介质。
•
通气和搅拌；
•
泡沫的影响和控制；
•
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），定义，特点；
（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。菌种 衰退及其主要原因；防止菌种衰退的方法。
《发酵工程的一般过程》 学习任务单
《发酵工程的一般过程》学习任务单一、学习目标1、了解发酵工程的定义和应用领域。
2、掌握发酵工程的一般过程，包括菌种选育、培养基制备、发酵条件控制、产物分离纯化等环节。
3、理解各个环节的原理和关键技术。
4、能够运用所学知识分析和解决发酵工程中的实际问题。
二、学习内容（一）发酵工程的定义和应用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新技术。
发酵工程的应用领域非常广泛，包括食品工业（如酿造酒、发酵乳制品、调味品等）、医药工业（如抗生素、维生素、疫苗等）、农业（如生物农药、生物肥料等）、环境保护（如废水处理、有机废弃物处理等）等。
（二）菌种选育1、自然选育从自然界中分离筛选出性能优良的菌种。
这需要在特定的环境中采集样品，如土壤、水样、发酵食品等，然后通过选择性培养基和培养条件，筛选出具有所需特性的菌种。
2、诱变选育利用物理（如紫外线、X 射线等）或化学（如亚硝基胍、硫酸二乙酯等）诱变剂处理菌种，使其发生基因突变，从而获得具有优良性状的突变株。
3、基因工程选育通过基因重组技术，将目的基因导入受体菌中，构建具有特定功能的工程菌。
（三）培养基制备1、培养基的组成培养基通常包括碳源、氮源、无机盐、生长因子和水等。
碳源可以是糖类、油脂等；氮源可以是有机氮（如蛋白胨、酵母粉）或无机氮（如铵盐、硝酸盐）；无机盐提供微生物生长所需的各种矿物质元素；生长因子包括维生素、氨基酸等。
2、培养基的类型根据物理状态可分为固体培养基、液体培养基和半固体培养基；根据用途可分为种子培养基、发酵培养基和补料培养基。
3、培养基的优化通过单因素实验、正交实验等方法，确定培养基中各成分的最佳比例和浓度，以提高发酵效率和产物产量。
（四）发酵条件控制1、温度不同的微生物有其最适生长温度和发酵温度。
温度过高或过低都会影响微生物的生长和代谢，从而影响发酵效果。
2、 pH 值微生物生长和代谢过程中会产生酸性或碱性物质，导致培养基 pH 值发生变化。
发酵工程复习资料.doc
发酵工程(微生物工程，发酵技术)，是指利用微生物的特定代谢，通过现代工程技术，在生物的反应器中生产有用物质的一种技术系统初级代谢产物是与菌体生长相伴随的产物。
主要是构成细胞高分子物质(蛋白质、核酸、多糖、脂类)的单体物质。
这些小分子化合物是高分子物质合成的单体，-般不能过量积累。
次级代谢产物是以初级代谢产物、中心代谢产物等为原料而进行合成的，与生长不相伴随，生物功能不明确，其合成易受环境影响，结构远比初级代谢复杂。
转化产物与上述两类产物根本不同之处是转化反应的底物不是微生物细胞的产物，而是外源物质。
菌种退化：生产菌种或选育过程中筛选出来的较优良的菌株，由于进行一种传代或保藏之后，群体中某些生理特征和形态特征逐渐减退或完全懒失的现象。
狭义复壮：从大量退化的菌株中分离筛选到那些仍保持优良性状的个体。
广义复壮：在菌种的生产性能尚未退化前就经常有意识地进行纯种分离与生产性能的测试工作广义菌种保藏：在广泛收集实验室和生产菌种、菌株的基础上，将它们妥善保管，是指达到不死、不衰、不污染以便于研究、交换和使用的目的。
狭义菌种保藏：防止菌种退化、保持菌种的生活能力和优良的生产性能，尽量减少、推退负突变、防止死亡，并确保不污染杂菌。
冷冻干燥法:用保护剂制备菌悬液，然后将含菌样快速降至冰冻状态，减压抽真空，使冰升华成水蒸汽排出，从而使含菌样脱水干燥，并在真空状态立即密封瓶口隔绝空气，造成无氧的真空环境，然后置于低温下保存。
菌株分离(separation)：将一个混杂着各种微生物的样品通过分离技术区分开，并按照实际要求和菌株特性采取迅速、准确、有效的方法对他们进行分离、筛选，进而得到所需微生物的过程。
富集培养(enrichment)：在目的微生物含量较少时。
根据微生物的生理特点，设计-•种选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖，数量增加，山原来自然条件下的劣势种变成人工条件下的优势种，以利分离到所需要的菌株。
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发酵工程作业玉米酒精发酵工艺一、酒精发酵是在无氧条件下，微生物（如酵母菌）分解葡萄糖等有机物，产生酒精、二氧化碳等不彻底氧化产物,同时释放出少量能量的过程。
在高等植物中，存在酒精发酵和乳酸发酵,并习惯称之为无氧呼吸.二、机理酒精的发酵过程中，酵母菌进行的是属于厌气性发酵，进行着无氧呼吸，发生了复杂的生化反应。
从发酵工艺来讲，既有发酵醪中的淀粉、糊精被糖化酶作用，水解生成糖类物质的反应；又有发酵醪中的蛋白质在蛋白酶的作用下，水解生成小分子的蛋白胨、肽和各种氨基酸的反应。
这些水解产物，一部分被酵母细胞吸收合成菌体，另一部分则发酵生成了酒精和二氧化碳，还要产生副产物杂醇油、甘油等。
三、酒精发酵的生产流程特点在投产前必须先经过破碎处理。
目前在国内上有一部分产量较小的酒精厂，采用间歇蒸煮，原料不经粉碎，就直接将块状或粒状原料投入生产，但大部分中等规模以上的酒精厂，原料多经二次粉碎，然后进行高压连续蒸煮，有利原料的受热面加大，更有效地达到蒸煮的要求。
在高温高压过程中，引起原料细胞的组织破裂，使存在于细胞中的淀粉转化为可发酵性糖。
蒸煮温度由于原料的品种与规格不同而有差异，通常为130—150℃，但经过粉碎的原料，其蒸煮所须的温度较低，大约120—130℃。
高温处理除了使淀粉糊化，便于淀粉酶起糖化作用外，还可把附着的有害杂菌杀死。
根据发酵醪注入发酵罐的方式不同,可以将酒精发酵的方式分为间歇式、半连续式和连续式三种.(一)间歇式发酵法间歇式发酵法就是指全部发酵过程始终在一个发酵罐中进行.由于发酵罐容量和工艺操作不同,在间歇发酵工艺中,又可分为如下几种方法：1．一次加满法此法是将粉浆或糖化醪冷却到27-30℃后,接入糖化醪量10％的酒母,混合均匀后,经60～72小时发酵,即成熟.2．分次添加法生产时,先打入发酵罐容积三分之一糖化醪,接种发酵,隔2—3小时后,加第二次糖化醪,再隔2—3小时,加第三次糖化醪.如此,直至加到发酵罐容积的90％为止.从第一次加糖化醪直至加满发酵罐为止,其总时间不应超过l0小时.3．连续添加法此法适用于采用连续蒸煮、连续糖化的酒精生产工厂.先将一定量的酒母打入发酵罐,然后流加.一般从接种酵母后,应于6-8小时内将罐装满.4．分割主发酵醪法此法适用于卫生管理较好的酒精工厂,其无菌要求较高.将处于旺盛主发酵阶段的发酵醪分出1/3—1/2至第二罐,然后两罐同时补加新鲜糖化醪至满,继续发酵.(二)半连续发酵法半连续发酵是指在主发酵阶段采用连续发酵,而后发酵则采用间歇发酵的方式.在半连续发酵中,由于醪液的流加方式不同,又可分为两种：一种是将一组数个发酵罐连接起来,使前三个罐保持连续发酵状态.第三罐满后,流入第四罐.第四罐施加满后,则由第三罐改流至第五罐,依次类推.第四、五罐发酵结束后,送去蒸馏.洗刷罐体后再重复以上操作.第二种方法是由7—8个罐组成一组罐,各罐用管道从上部通入下-罐底部相串连.第一只罐加入1/3体积的酒母发酵,随后在保持主发酵状态下,流加糖化醪.满罐后,流入第二罐,第二罐醪液加至1/3容积时,糖化醪转流加至第二罐.第二罐加满后,流入第三罐,然后重复第二罐操作,直至末罐.最后从首罐至末罐逐个将发酵成熟醪蒸馏.（三）连续发酵1、连续发酵工艺由于具体操作方法的不同,连续发酵工艺可分为如下三种：(1)循环连续发酵法(2)多级连续发酵法(3)双流糖化和连续发酵2、连续发酵的优点(1)提高了设备利用率(2)提高了淀粉利用率(3)省去了酒母工段(4)便于实现自动化酒精发酵生产流程下面以博大生化公司玉米发酵制酒为例分析其（1）调控原理（2）调控指标（3）调控方法（4）异常生产现象及其处理方法。
四、调控原理1、菌种博大生化公司使用发酵的菌种是安琪超酒，它是由酵母菌加上纤维素酶，酸性蛋白酶。
适合发酵法生产酒精和燃料乙醇。
具有繁殖能力强，发酵速度快，耐受高乙醇浓度等特点。
可以缩短发酵时间，实现高浓度酒精发酵。
适用原料：玉米、木薯、小麦等淀粉质原料。
安琪牌超级酿酒高活性干酵母是我国首创的最新生物技术产品。
该产品复水后立即恢复成正常细胞状态，具有耐酸(PH2.5)、耐乙醇(17%v/v)、耐糖(60%葡萄糖)等特点。
产品特点1、乙醇耐受性：≤23%(v/v).2、耐温性：能够耐受82OF-108OF (28-42℃)，最适发酵温度为90OF-93OF (32-34℃)3、pH耐受性：3.5-5.5，最适发酵pH4.5-5.54、酒精发酵周期适当缩短：间歇发酵60-65小时，连续发酵55-60小时使用方法用量：按吨原料计：0.1-0.2‰;按吨乙醇计：0.3-0.6‰高浓度乙醇≥12%v/v发酵使用方法：①酒母培养：在15oBx的醪液中加入规定用量的酵母，在培养过程中通风量逐渐增大。
满罐后，继续培养6至8小时，酒母罐控制温度32℃。
酒母成熟指标：酵母细胞数2.0-2.5亿/毫升醪液，出芽率≥10%。
②进入发酵罐：添加10公斤硫铵和5公斤磷铵(以100m3醪液为例)。
其中木薯和小麦原料可以在酒母阶段适当添加其它营养盐。
PH值控制在4.0-4.5，发酵温度控制在35±1℃，满罐时，酵母细胞数达到2.0-3.0亿/毫升醪液。
乙醇浓度<12%v/v发酵使用方法：主发酵温度控制≤40℃，最佳发酵温度34-36℃。
2、酵母复水活化工艺（1）种子罐清洗：确保无死角。
（2）工艺水的处理：a、灭菌 b、升温（30-40℃）（3）混合：将水与酵母混合，保持温度（30-40℃）（4）活化：a、供糖（连续过程）b、供水 c、供氧（连续通气） d、供氮：保证酵母在早期时细胞内较多的氮，才能保证叫母后期的发酵能力。
（5）开车前，完成二号主发酵罐前所有设备清洗。
完成发酵风灭菌过滤器灭菌。
发酵风通过调整冷干机旁通阀门开度控制风温度，保持风温28-32℃。
打开回用水罐至混合输送机的所用阀门，向拌料罐加入25%底水，温度控制60℃启动搅拌器并加入2公斤液化酶。
启动混合输送机，以30t/h玉米粉投料，加入比约为1：3.0（根据液化锤度调整），同时流加液化酶（加酶量的2/3）。
加氨水、碱将PH控制在5.5-5.8，保证液化锤度控制16-180Bx，拌料罐温度控制在58-60℃。
当拌料罐液位到25%时，启动搅拌器。
当拌料罐满罐后溢流至预液化预液化罐R304，当液位达15%启动液化泵循环（变频开度不得低于55），并通蒸汽。
预液化温度控制在88-90℃，当液位达25%，启动搅拌器，当预液化罐液位达到50%时向后液化罐分料。
料液通过液化喷射器（启动一台喷射器）喷射到105-110℃。
后经蒸煮后熟器进入闪蒸罐闪蒸降温至90℃（根据酶种定参数）左右流入后液化罐A，同时启动液化酶泵向闪蒸下料口流加液化酶（加酶量的1/3）。
液位达25%时，启动搅拌器。
物料从后液化A#罐底部进入高位流出进B#罐，液位达25%时，启动搅拌器。
物料从后液化B#罐上部进入高位流出进调配罐，同时加酸调节PH值。
打开调配罐去糖化罐A所有阀门及液化换热器手动阀门向其供料，同时加入糖化酶。
温度控制60-62℃，加酸调整PH为4.1-4.4，当糖化罐A液位到25%时，启动搅拌器，通过调整罐位将糖化率控制在40-50%左右。
糖化罐A液位达50%后，向预发酵罐A.B.C同时分料保证糖化醪温度30-32℃，各罐流加量约为20m3/h。
当液位达到5-10%时将活化罐酵母（已复水活化完）分三次分别打入三个预发酵罐。
博大生化公司酵母活化具体操作如下：活化罐加入工艺水25-30%液位，通蒸汽并启动泵打循环。
当温度达到37℃时停蒸汽停泵，投入15箱干酵母（15箱安琪），静止活化20min后全部打入预发酵A罐。
完成后重复上述操作打入预B，预C。
预发酵罐接入酵母后，进行培养，第1小时10m3/h进料，通风量100m3/h第2小时以10m3/h进料，第三小时流加20m3/h，第4小时加入30m3/h直至满罐，随着灌位的增加不断增加通风量至300 m3/h，保证1m3醪液每小时通风1m3当液位达到30%时从罐上人孔门加入营养盐（二铵、尿素各1袋），大约10小时。
液位达到85%后，再加入营养盐（二铵、尿素各1袋），镜检酵母，酵母数应在2.0-2.5亿/ml，出芽率10%以上。
满罐后向主1分料50%，这时主1可连续进料40m3/h，主一跟据酵母耗糖情况控制糖化醪流加量。
预B，预C接入活化罐的酵母后操作同上。
首次开车三个罐同时培养，正常生产后，三个罐错开培养，保证二天重新培养一次。
五、调控指标与调控方法（1）液糖化控制参数一览表★—表示关健控制点（2）发酵控制参数一览表★—表示关键控制六、异常现象及处理七、博大生化公司酒精发酵的工艺流程发酵工艺流程简图蒸馏流程简图八、试车事故预案⑴液糖化工序换热器循环冷却水中断事故①液糖化工序换热器循环冷却水中断事故现象②经液化换热器的液化醪液仪表温度显示迅速升高③循环冷却水出水调节阀开度100%，且不发生变化。
④循环冷却水出水仪表温度显示迅速升高⑤蒸煮醪闪蒸压力迅速升高，温度迅速升高⑵液糖化工序换热器循环冷却水中断事故报告程序①岗位人员确认后报告班长，班长组织事故处理，并立即向本班调度汇报调度负责指挥事故处理，并向有关部门及人员汇报⑶液糖化工序换热器循环冷却水中断事故处理程序①立即停止向换热器进料，关闭循环冷却水自动阀，并报告调度，要求尽快恢复循环冷却水②在循环冷却水未恢复前，液糖化按正常停车处理为保持各罐的液位，手动关闭除循环管线上的所有阀门检查好各转动设备，做好启动前的检查准备工作如循环冷却水恢复后，液糖化工序即可重新开车⑷液糖化工序蒸汽中断事故①液糖化工序蒸汽中断事故现象②液化罐醪液、喷射器后仪表温度显示迅速降低③蒸汽仪表流量显示为零⑸液糖化工序蒸汽中断事故报告程序①岗位人员确认后报告班长②班长组织事故处理，并立即向调度汇报③调度负责指挥事故处理，并向有关部门及人员汇报⑹液糖化工序蒸汽中断事故处理程序①立即停止进料，关闭蒸汽管路自动阀，并报告调度，要求尽快恢复蒸汽②在蒸汽未恢复前，液糖化工序按正常停车处理，冲洗好管线③为保持各罐的液位，手动关闭除循环管线上的所有阀门④检查好各转动设备，做好启动前的检查准备工作⑤如蒸汽恢复后，液糖化工序即可重新开车⑺液糖化工序仪表风中断事故①所有罐液位发生异变，温度指标同时发生异变。
②所有气关阀开度100%，所有气开阀开度0%，且不发生变化。
③蒸汽出现中断。
④立即停止玉米粉和工艺水进拌料罐，每个罐停止向下罐进料，开启循环管线进行单罐或罐组的物料循环，一并报告调度，要求尽快恢复仪表风⑤在仪表风未恢复前，若短期可恢复，继续打循环，若长期则液糖化按正常停车处理⑥打循环时为保持各罐的液位，手动调节管线上的手动阀门；停车处理后要检查好各转动设备，做好启动前的检查准备工作⑦如仪表风恢复后，液糖化工序即可重新开车⑻液糖化工序电源中断事故①液糖化工序所有泵、搅拌器等用电设备同时停止运转② DCS控制屏幕用UPS供电，有报警，仪表失灵。