发酵工程原理知识点总结
发酵工程知识点总结归纳
发酵工程知识点总结归纳一、发酵工程概述1. 发酵工程的定义发酵工程是一门研究微生物、酶等生物催化剂在工业生产中广泛应用的工程学科。
2. 发酵工程的历史发酵工程的历史可以追溯到几千年前,最早的酿酒技术可以追溯到古代民族。
随着人类对微生物的认识和技术的发展,发酵工程逐渐成为一门系统的学科。
3. 发酵工程的应用领域发酵工程广泛应用于食品、饮料、医药、生物制药、环保等领域,对人类的生活和健康有着重要影响。
二、发酵过程及机理1. 发酵过程发酵过程是利用微生物或酶对有机物进行生物催化反应,产生有机产物或能量的过程。
发酵过程通常包括菌种培养、发酵产物的分离提纯等步骤。
2. 发酵机理发酵的基本机理包括微生物的生长和代谢过程,包括物质的代谢途径、酶的作用、生理生化特性等。
三、发酵工程中的微生物1. 发酵微生物的分类发酵微生物包括细菌、真菌、酵母等。
不同的微生物在发酵过程中起到不同的作用。
2. 发酵微生物的培养发酵微生物的培养包括培养基的配制、发酵罐的设计等环节,培养条件对微生物的生长和代谢具有重要影响。
3. 发酵微生物的选育发酵工程中常用的微生物包括大肠杆菌、酵母菌等,针对不同的产品需要选择适合的微生物用于发酵生产。
四、发酵工程中的酶1. 酶的分类酶是生物催化剂,可以促进化学反应的进行。
按照其作用方式可以分为氧化酶、还原酶、水解酶等。
2. 酶的应用酶在发酵工程中有着广泛的应用,可以用于生产食品、医药、生物燃料等产品。
3. 酶的工程化酶的工程化包括酶的产生、提纯、改良等步骤,使其更好地适用于实际生产。
五、发酵工程中的设备1. 发酵罐发酵罐是用于放置和滋生微生物的设备,包括灭菌、通气、控温等功能。
2. 排气系统排气系统可以有效地排除产生的二氧化碳和其他代谢产物,以保证发酵过程的正常进行。
3. 分离设备分离设备包括离心机、膜分离等,用于分离提纯发酵产物。
六、发酵工程中的工艺控制1. 发酵条件的控制发酵过程中需要控制pH、温度、氧气供应等参数,以保证微生物的生长和产物的产生。
发酵工程及其应用知识点
发酵工程及其应用知识点发酵工程及其应用知识点1. 发酵工程的定义发酵工程是一门综合性的学科,它研究微生物在合适培养基条件下生长和代谢所产生的产物,通过合适的发酵工艺控制微生物的生长和代谢,从而获得所需要的产物。
2. 发酵工程的基本原理发酵工程主要利用微生物的生长、代谢特性,以及合适的发酵工艺控制,来实现所需产物的生产。
其基本原理包括:- 微生物生长与代谢特性:包括微生物的生长曲线、生长速率、代谢产物的合成途径等。
- 发酵工艺控制:包括发酵培养基的选择和优化、气体供应和搅拌的控制、温度、pH 值等环境因素的控制。
- 发酵工程设备:包括发酵罐、气体供应系统、温度、pH 值控制系统等。
3. 发酵工程的应用领域发酵工程广泛应用于食品、制药、化工等领域,主要包括以下几个方面:- 食品工业:发酵工程用于葡萄酒、啤酒、面包、味精等食品的生产,通过微生物的代谢产生的产物,提高产品品质。
- 制药工业:发酵工程用于抗生素、维生素、酶、多肽等药物的生产,通过微生物大规模培养来获得药物原料。
- 化工工业:发酵工程用于合成某些化学品,如有机酸、氨基酸等,在提高产量和降低成本的同时,减少了对传统化工工艺的依赖。
- 环境保护:发酵工程利用微生物的代谢能力,对有机废水、有机废气等进行处理,达到净化环境的目的。
4. 发酵工程中的微生物发酵工程中常用的微生物有细菌、真菌、酵母、嗜热菌等。
根据不同的生产需求和工艺特点,选择不同的微生物进行培养。
其中,酵母菌在食品工业和酒精工业中应用广泛,细菌如大肠杆菌在制药工业中应用较多。
5. 发酵培养基的选择和优化发酵培养基是微生物生长的营养物质来源,其组成的选择和优化对发酵工程的成功至关重要。
发酵培养基的组成包括碳源、氮源、无机盐、微量元素等。
优化发酵培养基的目的是提高产量、降低生产成本。
常用的优化方法包括统计优化方法、响应面法等。
6. 发酵工艺的控制发酵工艺的控制包括温度、pH 值、气体供应和搅拌等方面。
发酵工程重点总结
第一章发酵:通过微生物的生长繁殖和代谢活动,产生和积累人们所需产品的生物反应过程发酵工程:利用微生物(或动植物细胞)的特定性状,通过现代工程技术,在生物反应器中生产有用物质的技术体系。
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。
发酵工业的特点?(7点)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。
工业发酵的类型?厌氧发酵1. 按微生物对氧的不同需求需氧发酵兼性厌氧发酵液体发酵(包括液体深层发酵)2.按培养基的物理性状浅盘固体发酵深层固体发酵(机械通风制曲)分批发酵按发酵工艺流程补料分批发酵单级恒化器连续发酵连续发酵多级恒化器连续发酵带有细胞再循环的单级恒化器连续发酵发酵生产的基本工业流程?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。
工业发酵的过程的工艺流程图?第二章1、发酵工业菌种分离筛选的一般流程?调查研究(包括资料查阅)试验方案设计含微生物样品的采集(如何使样品中所含微生物的可能性大?)样品预处理(如何在后续的操作中使这种可能性实现)菌种分离根据目的菌株及其产物特点分选择性分离方法随机分离方法(定向筛选←选择压力) (用筛选方案- 检测系统进行间接分离)富集液体培养固体培养基条件培养(初筛)菌种纯化复筛菌种纯化初步工艺条件摸索再复筛生产性能测试较优菌株1-3株保藏及进一步做生产试验某些必要试验和或作为育种的出发菌株毒性试验等2、菌种选育改良的具体目标。
发酵工程全部知识点总结
发酵工程全部知识点总结一、发酵工程的基本概念1. 发酵的定义发酵是指利用微生物或其代谢物来改变物质的过程。
主要包括酵母、细菌、真菌等微生物。
2. 发酵工程的定义发酵工程是指利用发酵微生物代谢特性,通过合理调控环境条件,进行微生物发酵过程中的相关技术。
二、发酵微生物1. 酵母酵母是发酵工程中最常用的微生物,广泛应用于酒类、面包、啤酒等食品工业中。
2. 细菌细菌在发酵工程中也有重要的应用,如益生菌、酸奶中的乳酸菌等。
3. 真菌真菌发酵应用广泛,包括酵素生产、抗生素生产、食品添加剂等。
三、发酵工程的基本过程1. 液体发酵液体发酵是将发酵微生物培养在液体培养基中,通过控制培养基成分、通气、温度等条件来进行微生物代谢产物的生产。
2. 固体发酵固体发酵是将发酵微生物培养在固体底物中,通过控制底物成分、湿度、通气等条件来进行微生物代谢产物的生产。
3. 半固体发酵半固体发酵是将发酵微生物培养在半固体底物中,采用液态和固态发酵的优点来进行微生物代谢产物的生产。
四、发酵工程的主要设备和工艺1. 发酵罐发酵罐是发酵工程的主要设备之一,根据不同的发酵工艺和需求,可以采用不同类型的发酵罐。
2. 发酵工艺发酵工艺是指在发酵过程中,针对不同的微生物和产物特性,进行合理的发酵条件控制和操作流程。
3. 发酵控制系统发酵控制系统是指在发酵工程中,通过自动化设备和仪器,实现对发酵条件如温度、pH 值、通气、搅拌等的精确控制。
五、发酵工程的应用范围1. 食品工业发酵工程在食品工业中应用广泛,如酿造啤酒、制作酸奶、发酵面包、制作酱油等。
2. 医药工业发酵工程在医药工业中应用广泛,如生产抗生素、激素、酶制剂等。
3. 燃料工业发酵工程在燃料工业中也有应用,如生物乙醇、生物柴油等。
4. 化学工业发酵工程在化学工业中也有应用,如生产乳酸、丙酮、丙二醇等。
六、发酵工程的发展趋势1. 发酵工程技术的进步随着科技的不断进步,发酵工程的技术也在不断提高,发酵设备和工艺不断更新。
高二发酵工程的知识点总结
高二发酵工程的知识点总结导言发酵工程是利用微生物、酶或细胞等生物催化剂在适宜的温度、湿度、氧气和营养条件下,把某些物质转化为其他有用的产物的过程。
发酵工程技术一直是生物工程领域的重要组成部分,具有广泛的应用前景。
本文将就高二发酵工程的相关知识点进行总结,包括基本概念、发酵工艺、发酵设备以及发酵工程的应用等内容。
一、基本概念1.发酵的定义发酵是指在生物体内或外部环境中,微生物在适宜的温度、湿度和营养条件下,利用其生理代谢特性,使有机物质发生氧化还原反应,产生有用的代谢产物或能量。
广义上说,发酵包括微生物、酶和细胞等生物催化剂在适宜条件下,将有机物质转化为其他有用的物质的过程。
2.发酵的分类发酵可以根据反应物和产物的不同,分为多种类型。
常见的发酵分类包括酒精发酵、乳酸发酵、醋酸发酵、粘质发酵等。
这些发酵过程都有各自的反应特点和应用领域。
3.发酵的基本原理发酵的基本原理是微生物、酶或细胞等生物催化剂在适宜的环境条件下,利用其生理代谢特性,通过氧化还原反应将有机物质转化为其他有用的产物。
发酵过程包括底物的降解、中间产物的生成以及最终产物的生成,涉及到多种生物化学反应和代谢途径。
4.发酵的影响因素发酵过程受多种因素的影响,包括温度、pH值、氧气浓度、底物浓度、营养盐浓度等。
这些因素对发酵过程的速率和产物的选择性都有重要影响,需要在发酵工程中进行精确控制。
二、发酵工艺1.发酵基质的制备发酵基质是支撑微生物生长和代谢的重要环境因素,一般包括底物、营养盐、氮源、微量元素等。
制备发酵基质需要考虑微生物的需求,同时还需要考虑工艺的可行性和经济性。
2.发酵菌种的培养发酵菌种的培养是进行发酵工艺的前提,包括细菌、酵母菌、真菌等。
菌种的选取和培养条件对发酵的效率和产物的纯度都有重要影响,需要进行精确控制。
3.发酵过程的控制发酵过程的控制包括温度、pH值、氧气浓度、搅拌速度等多个因素的调节,需要根据具体的发酵工艺设计和实验结果进行精确控制。
发酵工程知识点总结高中生物
发酵工程知识点总结高中生物发酵工程是一种利用微生物的代谢活动来生产有用物质或转化物质的技术。
在高中生物课程中,发酵工程的知识点主要集中在微生物的类型、发酵过程的基本条件、发酵过程中的物质变化、以及发酵技术的应用等方面。
以下是对这些知识点的总结:一、微生物的类型与作用1. 细菌:在发酵过程中,某些细菌如乳酸菌、醋酸菌等能够通过其代谢活动产生特定的有机酸,从而影响食品的味道和保存性。
2. 酵母菌:酵母菌在无氧条件下能够将糖分解为酒精和二氧化碳,这一过程称为酒精发酵,广泛应用于酿酒和面包制作。
3. 霉菌:霉菌在发酵过程中可以产生多种酶,参与物质的分解和转化,如在酱油和豆瓣酱的生产中起到关键作用。
二、发酵过程的基本条件1. 温度:不同的微生物对温度的适应性不同,发酵过程中需要控制适宜的温度以保证微生物的生长和代谢活动。
2. pH值:微生物的生长和代谢活动对环境的酸碱度有一定的要求,pH 值的控制对于发酵过程的成功至关重要。
3. 氧气:有些发酵过程需要充足的氧气(好氧发酵),而有些则在无氧条件下进行(厌氧发酵)。
三、发酵过程中的物质变化1. 糖类的代谢:在发酵过程中,糖类物质可以被微生物分解为酒精、乳酸、醋酸等不同的有机酸,这些有机酸赋予食品特有的风味。
2. 蛋白质的代谢:蛋白质在微生物的作用下可以分解为多肽、氨基酸等小分子物质,这些物质对食品的营养价值和风味有重要影响。
3. 脂肪的代谢:脂肪在发酵过程中可以被微生物分解为甘油和脂肪酸,这些物质对食品的口感和营养价值有一定的影响。
四、发酵技术的应用1. 食品工业:发酵技术在食品工业中有广泛应用,如酿造酒类、制作面包、酸奶、酱油等。
2. 医药工业:通过发酵技术可以生产抗生素、维生素、酶等医药产品。
3. 化工工业:发酵技术也可以用于生产化工原料,如生物柴油、生物塑料等。
五、发酵工程的未来发展1. 基因工程的应用:通过基因工程技术,可以对微生物进行改造,使其具有更强的发酵能力和更高的产品选择性。
高中发酵工程的知识点总结
高中发酵工程的知识点总结一、发酵工程的基本概念1. 发酵工程的定义发酵工程是以微生物或酶等生物催化剂为基础,通过控制合适的环境条件,利用微生物或酶的代谢作用,进行有选择地生产物质或提取有用产品的工程技术。
2. 发酵工程的原理发酵工程利用生物催化剂在适宜的温度、pH、氧气供应等条件下对原料进行代谢作用,使其产生有用的化学产物。
发酵过程分为有氧发酵和无氧发酵,有氧发酵是指微生物在充分供氧的情况下进行代谢作用,而无氧发酵则是微生物在缺氧条件下进行代谢作用。
3. 发酵工程的应用发酵工程在食品、医药、酒类、饲料、化工等领域都有重要的应用,可以生产出酒精、乳酸、维生素、抗生素、酶等多种产品。
二、微生物学基础1. 微生物的分类微生物是一类极小的生物体,包括细菌、真菌、酵母菌、病毒等。
其中,细菌可分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌,酵母菌主要是酵母菌科的酵母菌,真菌包括霉菌和酵母菌。
2. 微生物的生长特性微生物的生长需要适宜的温度、pH值、氧气供应等条件,不同微生物的生长特性有所不同。
典型的微生物生长曲线包括潜伏期、对数生长期和平稳期。
3. 微生物的代谢特点微生物的代谢分为呼吸代谢和发酵代谢两种形式。
呼吸代谢需要有氧气,产生CO2和H2O,而发酵代谢不需要氧气,产生乳酸、酒精、醋酸等产物。
4. 微生物的培养方法微生物的培养方法包括液体培养和固体培养两种形式,培养基的选择对微生物的生长有重要影响。
三、发酵工程的工艺流程1. 发酵工程的基本流程发酵工程的基本流程包括发酵菌种的培养和保存、发酵罐的设计和运行、发酵过程的控制和调节、产品的分离和提取等步骤。
2. 发酵工程的发酵罐发酵罐是进行微生物发酵的设备,按照不同的设计要求可分为批式发酵罐和连续式发酵罐。
3. 发酵工程的发酵菌种发酵菌种是进行发酵的微生物,可以是细菌、酵母菌、真菌等。
合适的发酵菌种是发酵工程成功的关键。
4. 发酵工程的发酵过程控制发酵过程的控制包括温度、pH值、氧气供应、营养物质的添加等方面,需要根据不同的菌种和发酵产品进行调节。
发酵工程原理知识点总结
发酵工程原理知识点总结发酵工程是一门研究微生物在发酵过程中生长、代谢和产物形成的工程学科。
其研究内容包括发酵微生物的筛选与培养、优化发酵条件、发酵过程监控与控制、发酵产物提取纯化与分离、罐内动力学和发酵机理等。
以下是发酵工程原理的相关知识点总结:1.发酵微生物的筛选与培养:(1)选材原则:产物多、投资少、筛选简单、培养容易、操纵方便;(2)常用的微生物包括细菌、酵母、霉菌等;(3)需考虑微生物生长的条件,如pH、温度、氧气供应等;(4)历经菌种筛选、单菌菌种的分离和纯化、菌种的贮藏等步骤;2.发酵条件的优化:(1)pH的控制:不同微生物对pH的要求不同,可以通过酸碱控制剂来调节pH;(2)温度的控制:温度是细胞生长和代谢的重要因素,一般通过水浴或发酵罐内加热来实现温度控制;(3)氧气供应的控制:氧气是许多微生物生长和代谢必需的,可以通过氧气流量的调节或增加曝气器的表面积来提供充足的氧气;(4)发酵液的搅拌速度和离心速度:搅拌可增强氧气传递和培养液的混合,离心可实现发酵产物的分离和提纯;3.发酵过程监控与控制:(1)发酵过程中需要监测的重要指标包括微生物生长速率、酸碱度、氧气浓度、温度、发酵产物浓度等;(2)监控手段有离线分析法、在线分析法和非破坏性检测法;(3)通过对监测指标的控制,实现对发酵过程的控制与优化,如调节酸碱度、温度以及添加营养物质来提高产量和产物质量;4.发酵产物的提取纯化与分离:(1)通过离心和过滤等物理方法,去除微生物和固体颗粒;(2)通过萃取、渗析、蒸馏、结晶等方法来提纯产物;(3)产物的纯化和分离过程需要进行监测和控制,以确保产物的纯度和产量;5.罐内动力学和发酵机理:(1)罐内动力学研究微生物的生长和代谢过程,了解微生物在不同发酵过程中的特性;(2)通过建立数学模型,可以预测发酵过程中微生物产物的生成速率和浓度变化;(3)对发酵机理的研究有助于进一步优化发酵条件,提高产物的产量和质量;以上是发酵工程原理的一些主要知识点总结。
发酵工程知识点总结
发酵工程知识点总结一、发酵工程的基本概念发酵工程是利用微生物、酶等生物体对有机物进行代谢的技术和工艺。
通过对微生物的培养、发酵过程的调控和产物的提取等一系列工艺步骤,实现对特定有机物的高效生产。
发酵工程是一门综合国家的学科,涉及生物学、化学工程、微生物学、工艺学等多个学科的知识。
二、发酵工程的发展历史发酵工程的起源可以追溯到几千年前,人类早在古代就已经开始利用自然界中的微生物进行发酵生产,如制酒、酿酒、发酵豆腐等工艺。
随着科学技术的发展,特别是现代微生物学、生物技术和生物化工技术的兴起,发酵工程逐渐成为一门独立的学科,并得到了迅速的发展。
三、发酵工程的基本原理发酵过程是一种微生物或酶对有机物进行代谢的过程。
微生物在合适的温度、pH值、氧气供应等条件下,利用有机物作为碳源进行代谢,产生新的有机化合物。
该过程分为静态发酵和动态发酵两种方式。
在发酵工程中,需要控制好微生物的生长条件,确保发酵产物的质量和产量。
四、发酵工程的主要微生物种类发酵工程中常用的微生物包括细菌、真菌、酵母等。
常见的细菌有大肠杆菌、乳酸菌等,真菌有曲霉、酵母菌等。
不同的微生物对有机物的代谢方式有所差异,因此在不同的发酵工程中需要选择合适的微生物种类。
五、发酵工程的工艺流程发酵工程的工艺流程主要包括微生物的培养、发酵过程的控制和产物的提取三个阶段。
微生物的培养是指通过预处理、接种和发酵基质制备等步骤,使得微生物得到最佳的生长繁殖条件。
发酵过程的控制是指通过对温度、pH值、氧气供应等因素的调控,使得微生物产生出期望的产物。
产物的提取则是指将发酵产物从培养基中分离出来,并经过精制处理得到最终的产品。
六、发酵工程中的发酵罐发酵罐是发酵工程中最为重要的设备之一,它是用来进行微生物培养和发酵过程控制的容器。
根据不同的发酵工艺要求,发酵罐可以分为批次式发酵罐、连续式发酵罐等多种类型。
在发酵罐中,需要控制好温度、pH值、氧气供应等因素,以确保微生物的生长和代谢过程。
第一章 发酵工程-【必背知识】(教师版)
新人教版生物学选择性必修3《生物技术与工程》知识梳理第一章 发酵工程第一节 | 传统发酵技术的应用1. 发酵与发酵技术 发酵工程:是指利用微生物的特定功能,通过现代工程技术,规模化生产对人类有用的产品,它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。
2. 发酵(1)发酵概念发酵是指人们利用_微生物_,在_适宜_的条件下,将原料通过_微生物的代谢_转化为人类所需要的产物的过程。
(2)发酵原理不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力 ,因此利用它们既可以生产出人们所需要的多种产物。
(3)发酵类型好氧发酵:醋酸发酵厌氧发酵:酒精发酵 、乳酸发酵 3. 尝试制作传统发酵食品 (1)乳酸菌 ①代谢特点_厌氧_细菌,代谢类型为_异养厌氧型_;在_无氧_的情况下能将_葡萄糖_分解成_乳酸_; ①发酵原理(反应简式)C 6H 12O 6――→酶2C 3H 6O 3(乳酸)+能量①生产应用可用于_乳制品的发酵_、_泡菜的腌制_等 ①分布_空气_、_土壤_、植物体表_、_人或动物的肠道内_ ①常见类型_乳酸链球菌_和_乳酸杆菌_ (2)酵母菌 ①代谢特点是一类_单细胞真菌_,是_兼性厌氧_微生物;在_无氧_的条件下能进行_酒精发酵_ ①重要影响因素__温度__是影响酵母菌生长的重要因素;酿酒酵母的最适生长温度约为_28①_; ①发酵原理(反应简式)①生产应用可用于_酿酒_、_制作馒头和面包_等 ①分布在一些_含糖量较高_的_水果_、蔬菜表面_ (3)醋酸菌 ①代谢特点_好氧_细菌,代谢类型是异养需氧型 ;当_O2、糖源都充足 时,能将_糖_分解为_醋酸_; 当_缺少糖源_时则将_乙醇_转化为_乙醛_,再将_乙醛_变为_醋酸 ;多数醋酸菌的最适生长温度为_30-35①_;①发酵原理(反应简式)①生产应用醋酸菌可用于制作各种风味的_醋_探究.实践一:泡菜的制作1.发酵原理(1)菌种:乳酸菌。
(2)原理:在无氧条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。
生物选修三发酵工程知识点知乎
生物选修三发酵工程知识点知乎发酵工程是一门研究利用微生物进行发酵生产的学科,涉及到微生物学、化学、生物工程等多个学科领域。
以下是发酵工程的一些重要知识点:1.发酵过程及其条件:发酵是一种利用微生物或酶催化剂进行有机物转化的生物过程。
发酵过程通常需要一些基本条件,如适宜的温度、pH值、氧气供应、营养物质等。
2.微生物的选择:发酵过程中,选择适宜的微生物对于产品的质量和产量起到至关重要的作用。
常见的发酵微生物包括酵母菌、乳酸菌、大肠杆菌等。
3.发酵基质:发酵基质是微生物生长和代谢所必需的营养物质,它包括碳源、氮源、矿物质、维生素等。
发酵过程中需要根据不同微生物的需求来设计合适的发酵基质。
4.发酵过程的控制:发酵过程是一个相对复杂的过程,需要通过控制发酵温度、pH值、氧气供应、基质浓度等参数来实现最佳的发酵效果。
5.发酵设备及操作:发酵工程中使用的设备包括发酵罐、搅拌器、气体供应系统、温控系统等。
发酵操作需要严格控制发酵过程中的各个参数,并采取相应的措施来确保发酵过程的成功进行。
6.剪切力与氧气传递:在发酵过程中,剪切力的作用可以促使混合物更加均匀地分布在发酵液中,从而提高氧气传递效率,有效促进微生物的生长和代谢。
7.发酵产物的分离与纯化:发酵产物的分离与纯化是发酵工程中的关键步骤之一、常用的分离技术包括离心、滤过、透析、薄层层析、凝胶层析等。
8.发酵中的计量和控制:发酵过程的计量和控制是发酵工程中的重要内容之一、通过监测和调控发酵过程中的各个参数,可以实现发酵过程的优化和控制。
9.发酵工程的应用:发酵工程在食品工业、医药工业、化工工业等领域有广泛的应用。
例如,酿酒、饮料、乳制品、药物、酶制剂等都是通过发酵工艺生产的。
10.发酵工程的发展:随着生物技术的迅猛发展,发酵工程的研究和应用也得到了广泛的推广。
发酵工程的发展方向包括发酵过程优化、新型发酵设备开发、生物传感器等。
总结起来,发酵工程是研究利用微生物进行发酵生产的学科,涉及到微生物学、化学、生物工程等多个学科领域。
发酵工程原理知识点总结
发酵工程原理知识点总结1.微生物生长和代谢:发酵工程原理的基础是对微生物生长和代谢过程的深入理解。
微生物生长的关键因素包括温度、pH值、营养物质和氧气的供应等。
在发酵过程中,微生物通过代谢合成或降解有机物质,产生所需的产物或者降解废物。
代谢途径包括糖的发酵、酸的代谢、氨基酸和脂类的合成等。
2.反应器的设计和操作:反应器是发酵工程中最核心的装置,其设计和操作直接影响发酵过程的效果。
常见的反应器类型包括批式反应器、连续流动反应器和离散批式反应器等。
反应器的设计需要考虑气液传质、热量传递、气体液体反应速率等因素。
操作方面,需要控制反应器内的温度、pH值、氧气和营养物质的供应等参数。
3.发酵过程的监测和控制:发酵过程的监测和控制是保证发酵工程运行稳定和高效的关键。
监测包括微生物数量、代谢产物的浓度、营养物质的消耗和废物的产生等方面。
常用的监测方法包括生物量测定、物质浓度测定、环境参数的监测等。
控制方面,需要根据监测结果调整温度、pH值、氧气和营养物质的供应,以维持发酵过程的稳定和高效。
4.发酵工艺的优化:发酵工艺的优化是提高产量和质量的关键。
优化方法包括微生物菌种的选取、培养基组成的优化、发酵条件的优化等。
在微生物菌种选取上,需要考虑产物的需求和微生物的特性。
培养基的组成需要提供充足的营养物质,以满足微生物的生长需求。
发酵条件的优化包括控制温度、pH值、氧气和营养物质的供应等,以最大程度地促进微生物的生长和代谢。
5.发酵工程的应用领域:发酵工程广泛应用于食品、饮料、制药、化工等工业领域。
在食品工业中,发酵工程用于酿造啤酒、酱油、味精等食品。
在制药工业中,发酵工程用于制备抗生素、酶、氨基酸等生物药品。
在化工工业中,发酵工程用于生产有机酸、有机溶剂等化学品。
总之,发酵工程原理涉及微生物的生长和代谢、反应器的设计和操作、发酵过程的监测和控制等方面。
了解和掌握发酵工程原理,可以为工程师在发酵工程中的设计和操作提供理论和实践指导,进一步提高发酵工程的效果和产量。
发酵工程原理知识点总结
1、发酵:通过微生物的生长繁殖和代谢活动,产生和积累人们所需产品的生物反应过程。
2、发酵工程:利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程技术体系,它是生物工程和生物技术学科的重要组成部分,又叫微生物工程3、发酵工程技术的发展史:①1900年以前——自然发酵阶段②1900—1940——纯培养技术的建立(第一个转折点)③1940—1950——通气搅拌纯培养发酵技术的建立(第二个转折点)④1950—1960——代谢控制发酵技术的建立(第三个转折点)⑤1960—1970——开发发酵原料时期(石油发酵时期)⑥1970年以后——进入基因工程菌发酵时期以及细胞大规模培养技术的全面发展4、工业发酵的类型:①按微生物对氧的不同需求:厌氧发酵、需氧发酵、兼性厌氧发酵②按培养基的物理性状:固体发酵、液体发酵③按发酵工艺流程:分批发酵、补料发酵、连续发酵5、发酵生产的流程:(重要)①用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的制备②培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌③扩大培养有活性的适量纯种,以一定比例将菌种接入发酵罐中④控制最适的发酵条件使微生物生长并形成大料的代谢产物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6、常用的工业微生物:①细菌:枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等②放线菌:链霉菌属、小单胞菌属和诺卡均属③酵母菌:啤酒酵母、假丝酵母、类酵母7、未培养微生物:指迄今所采用的微生物纯培养分离及培养方法还未获得纯培养的微生物8、rRNA序列分析:通过比较各类原核生物的16S和真核生物的18S的基因序列,从序列差异计算它们之间的进化距离,从而绘制进化树。
选用16S和18S的原因是:它们为原核和真核所特有,其功能同源且较为古老,既含有保守序列又含有可变序列,分子大小适合操作,它的序列变化与进化距离相适应。
9、菌种选育改良的具体目标:①提高目标产物的产量②提高目标产物的纯度③改良菌种性状,改善发酵过程④改变生物合成途径,以获得高产的新产品10、发酵工业菌种改良方法:①常规育种:诱变和筛选,最常用。
高二发酵工程的知识点总结
高二发酵工程的知识点总结发酵工程是一门涉及生物和工程学科的交叉学科,研究生物质在微生物或酶的作用下产生有用产物的过程。
在高二阶段的学习中,掌握发酵工程的基本知识点对于进一步深入学习和理解发酵工艺具有重要意义。
本文将对高二发酵工程的知识点进行总结。
一、发酵工程的基本概念和原理1. 发酵的定义:发酵是生物体在无氧或微氧条件下通过酶的催化作用将有机物转化为有机酸、醇、酮、酯、酶或其他化合物的过程。
2. 发酵的分类:根据所用微生物的种类和发酵过程的条件,发酵可以分为酒精发酵、乳酸发酵、醋酸发酵、酱油发酵等。
3. 发酵的条件:发酵过程中,需要控制温度、pH值、营养物质和氧气供应等条件,以保持微生物的生长和产酶/产物的最佳状态。
4. 发酵过程的步骤:发酵过程包括菌种接种、培养基制备、发酵液发酵、产物分离和纯化等步骤。
二、常见的发酵工艺1. 酒精发酵:酒精发酵是将糖类物质经过酵母菌的作用转化为乙醇和二氧化碳的过程。
常见的应用包括酿酒、酿造啤酒等。
2. 乳酸发酵:乳酸发酵是将葡萄糖等物质通过乳酸菌转化为乳酸的过程。
常见的应用包括乳制品生产、食品酸化等。
3. 醋酸发酵:醋酸发酵是将酒精通过醋酸菌氧化转化为醋酸的过程。
常见的应用包括醋的生产和调味品的发酵等。
4. 酱油发酵:酱油发酵是将大豆和小麦等原料经过微生物的作用转化为酱油的过程。
常见的应用包括调味品的生产和食品加工等。
三、发酵工程的关键技术1. 良种选育:选择高产高效的微生物菌株,进行培养和改良,以提高发酵产物的质量和产量。
2. 发酵培养基的设计:根据微生物的生长特性和发酵需要,合理设计培养基的组成和比例,为微生物的生长提供适宜的营养环境。
3. 发酵过程的控制:通过控制温度、pH值、氧气供应等参数,调节微生物的生长和代谢,提高产物生成的效率。
4. 发酵产物的提取和纯化:通过物理和化学方法,将发酵产物从发酵液中分离和纯化,以获得高纯度的产品。
四、发酵工程的应用领域1. 食品工业:发酵工程在食品工业中广泛应用,包括酿酒、酿造啤酒、乳制品生产、酱油生产等。
发酵工程知识点
发酵工程知识点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。
发酵的原理知识点总结
发酵的原理知识点总结一、发酵的基本过程1.1微生物的选择发酵过程中,微生物起着决定性的作用。
常见的发酵微生物包括酵母菌、乳酸菌、酪肽芽孢杆菌等。
这些微生物具有能够利用有机物质进行代谢的特性,能够在适宜的条件下进行繁殖和产生有用的化合物。
1.2底物的选择发酵过程需要提供适当的底物,以供微生物进行代谢。
常见的底物包括葡萄糖、乳糖、麦芽等。
这些底物可以被微生物利用,氧化分解为能量和一系列代谢产物。
1.3条件的控制发酵需要有利的环境条件,包括温度、pH值、氧气和水等因素。
适宜的环境条件有助于微生物的生长和代谢活动。
一般而言,微生物的适宜生长温度范围为20-40摄氏度,适宜的pH范围为6-8,对于需氧、厌氧微生物而言,需要相应的氧气和水的供应。
1.4代谢产物的形成在发酵过程中,微生物利用底物进行代谢,产生一系列的代谢产物。
常见的代谢产物包括酒精、乳酸、醋酸等。
这些产物在食品、饲料、药物制备等领域有着重要的应用价值。
二、发酵的影响因素2.1温度温度是影响发酵的重要因素之一。
温度过高或过低都会影响微生物的生长和产酶活性。
通常来说,大部分微生物的最适生长温度在25-37摄氏度之间。
过高的温度会使微生物受热变性而死亡,过低的温度则会抑制微生物的生长。
2.2pH值pH值是发酵过程中的另一个重要因素。
不同的微生物对pH值的适应范围不一样。
一般来说,大部分微生物的最适pH范围在6-8之间。
当pH值偏离最适范围时,会影响微生物的生长和代谢活动。
2.3氧气供应氧气是许多微生物进行代谢所必需的。
一些微生物需要充足的氧气来进行有氧呼吸,而另一些微生物则是在无氧条件下进行厌氧呼吸。
因此,氧气的供应对于发酵的进行起着重要的作用。
2.4底物浓度和类型底物的浓度和类型对微生物的代谢活动有影响。
过高的底物浓度可能会使微生物受到抑制,而过低的底物浓度可能会限制微生物的生长和代谢活动。
此外,不同种类的底物对不同微生物的代谢活动也会有差异。
2.5发酵容器的选择发酵容器对于发酵的进行也有一定的影响。
发酵工程知识点总结高中
发酵工程知识点总结高中一、发酵工程的概念和发展发酵工程,是指通过微生物的代谢活动,将有机物质转化成更有用的产物的工程技术。
发酵工程是综合应用生物化学、微生物学、工程学的一门新兴科学,是现代生产中的重要组成部分。
随着生物技术和工程技术的不断发展,发酵工程得到了较快的发展。
发酵工程的产物广泛用于医学、农业、食品、环保等多个领域。
在国民经济各部门和人们生活中都起着重要作用。
二、发酵工程的基本原理1.微生物发酵的基本原理发酵的基本过程是:首先是微生物分解所需营养物质为能量,随后是将其转化为生长代谢的生物体组织,进一步是将有机物质转化为对人类生产和生活有益的产物。
在这个过程中,微生物起着关键的作用。
2.发酵过程的基本特点发酵过程是由微生物代谢活动引起的,具有时间长、可控制性差等特点。
另外,发酵过程还会产生较多的热量,需要合理的散热措施。
3.发酵工程原料的选择原料的选择对于发酵工程至关重要,原料一般包括碳源、氮源、矿物盐等,不同的微生物对原料要求差异较大。
4.发酵工程的主要流程发酵工程主要包括发酵罐的设计、微生物的培养、发酵条件的控制等步骤,其主要目的是通过发酵罐培养微生物得到需求的产物。
三、发酵工程中的微生物1.发酵工程中的微生物的种类常见的发酵微生物有酵母菌、乳酸菌、霉菌、细菌等。
在不同的发酵过程中,选择合适的微生物种类非常重要。
2.微生物的选型对于发酵工程来说,微生物的选型是十分关键的。
要根据所需产物的性质和发酵条件的要求来选择合适的微生物。
3.微生物的培养微生物的培养是发酵工程中的核心环节,培养的条件应该控制得很好,确保微生物的最佳生长繁殖情况。
四、发酵罐的设计1.发酵罐的结构发酵罐通常分为罐体、搅拌器、温控装置、进气装置、排气装置等几个部分。
2.发酵罐的主要功能和要求发酵罐的主要功能是提供合适的生长环境给微生物,要求它能够充分搅拌,保持温度和通气等。
3.发酵罐的类型目前,常用的发酵罐类型有批量式、连续式及其衍生的多种类型。
发酵工程全重点总结
一绪论1生物技术(biotechnology): “应用自然科学及工程学原理、依靠生物作用剂的作用将物料进行加工以提供产品或为社会服务”的技术。
2发酵的英文Fermentation是从拉丁语ferver即“翻腾”、“沸涌”、“发泡”而来;因为发酵有鼓泡和类似翻腾、沸涌的现象。
如中国的黄酒、欧洲的beer就以起泡现象作为判断发酵进程的标志。
3发酵广义——通过微生物的培养使某种特定代谢产物或菌体本身大量积累的过程。
狭义——厌氧微生物或兼性厌氧微生物在无氧条件下进行能量代谢并获得能量的一种方式。
4发酵工业:(巴斯德)经纯种培养和提炼精制获得的成分单纯、无风味要求的产品的生产过程叫发酵工业。
如酒精、抗生素、柠檬酸、氨基酸、酶、维生素、某些色素等。
、5就发酵产品而言,发酵主要有以下主要类型:微生物菌体发酵;酶制剂和酶调节剂的微生物发酵;以微生物的代谢产物(包括初级代谢产物和次级代谢产物)为目的产物的微生物发酵;微生物转化发酵;工程菌和工程细胞产物的发酵等。
6 生物发酵工业的发展简史:传统(古老)生物技术的追溯;第一代(初期)生物技术产品的出现;第二代(近代)生物技术产品的发展;第三代(现代)生物技术产品的挑战。
①最早的发酵产品据记载起源与5000BC。
据记载最早的发酵食品应是酒类,通常认为是wine,因为大自然中具备了野生果类和酵母菌,条件适宜情况下即行发酵。
在神话传说中亦有猿猴酿酒之说。
由于自然界中资源的多样性(F、M),便有了多种多样的发酵食品。
4000BC——Beer,至古埃及即出现了麦芽糖化。
5000~6000BC——wine、黄酒、白酒、Cheese 4000BC——Beer,至古埃及即出现了麦芽糖化。
(酱油、调味品) 白酒:农业社会粮食节余,生霉、发酵、蒸馏而得)②第一个转折点——微生物纯种分离培养技术建立:自然发酵时期:知其然而不知其所以然,如厌气性——酒类,好气性——醋。
微生物纯种分离培养技术,开创了人为控制微生物时代,减少了腐败现象,实现了无菌操作;发明了简便的密封式发酵罐;人工控制条件,提高发酵效率,稳定产品质量。
发酵工程细节知识点总结
发酵工程细节知识点总结发酵工程的基本原理发酵是一种利用微生物活动的生物技术,利用微生物的新陈代谢,将底物转化为有用的产物的过程。
在发酵过程中,微生物在适宜的温度、pH值、营养物质等条件下进行生长和代谢产物的生产。
微生物可以通过产生酶来将底物转化为有用的产物,也可以通过代谢产生有用的物质,如醇类、有机酸、氨基酸、酶类等。
发酵工程是利用这种生物催化剂进行大规模生产有用产物的工程。
发酵工程的基本原理包括微生物的培养、发酵过程的控制、产物的提取与纯化等环节。
微生物的培养是发酵工程的基础。
在微生物的培养过程中需要考虑温度、pH值、营养物质的成分和浓度、氧气传质等因素,以提供良好的生长环境。
另外,还需要考虑好培养基的选择、接种量、发酵时间等因素。
发酵过程的控制是为了促进微生物的生长和产物的合成。
在发酵过程中需要控制好温度、pH值、搅拌速度、氧气传质等参数,以保证微生物能够在最佳环境中生长。
产物的提取与纯化是为了获得高纯度的产物,这需要通过物理方法、化学方法、生物方法等手段进行。
发酵工程的应用领域发酵工程在食品、医药、能源、环保等领域都有广泛的应用。
在食品工业中,发酵技术被用于生产面包、酸奶、酒类、豆腐、酱油等食品。
在医药工业中,发酵技术被用于生产抗生素、维生素、酶类等药品。
在能源领域中,发酵技术被用于生产生物燃料、生物乙醇等。
在环保领域中,发酵技术被用于废水处理、固体废物处理等。
可以说,发酵工程已经成为生物技术领域中不可缺少的一部分。
发酵工程的工艺流程和设备发酵工程的工艺流程通常包括微生物的制种、发酵罐的灭菌、发酵罐的培养、产物的提取与纯化等环节。
在微生物的制种中,需要选择合适的培养基、温度、pH值、接种方法等条件,以获得高质量的种子菌。
发酵罐的灭菌是为了保证发酵罐中没有其他微生物的污染。
发酵罐的培养需要考虑好温度、pH值、搅拌速度、氧气传质等因素,以提供良好的生长环境。
产物的提取与纯化是为了获得高纯度的产物,这需要通过物理方法、化学方法、生物方法等手段进行。
生物发酵工程知识点总结
生物发酵工程知识点总结1. 生物发酵工程的基本原理生物发酵工程利用微生物、植物细胞或酶等生物体系进行发酵反应,基本原理是在适宜的温度、酸碱度、氧气、营养物质和搅拌情况下控制微生物或酶的生长及其代谢产物的合成,从而得到所需的产物。
发酵反应是一种细胞代谢过程,主要包括生长期、对数期和平稳期。
在发酵过程中,要控制各种条件以获得高产率和高产量。
2. 微生物发酵微生物发酵是指利用微生物进行发酵反应的过程,其产物包括酒精、酶制品、有机酸、氨基酸、维生素等。
微生物发酵的生物体系包括细菌、酵母菌、真菌等,其中酵母菌发酵用于酒精、面包、酵素制造等方面,细菌发酵用于酸奶、维生素、有机酸的生产,真菌发酵用于抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。
微生物发酵的关键是要选用适宜的微生物菌种,并控制发酵过程中的温度、pH值、营养物质、氧气等因素。
3. 植物细胞发酵植物细胞发酵是指利用植物细胞进行发酵反应的过程,其产物包括植物次生代谢产物、药物、化工产品等。
植物细胞发酵通常是通过培养植物细胞、组织或器官再生植物进行的,其优点是可以大规模生产植物次生代谢产物和药物,但也存在生长速度慢、培养条件复杂等问题。
植物细胞发酵的关键是要选择适宜的培养基和生长调节因子,以及控制植物细胞的生长和代谢过程。
4. 酶工程酶工程是指利用酶进行发酵反应的过程,其产物包括有机合成化合物、生物燃料、生物催化等。
酶工程主要是通过分离纯化酶、改良酶活性和稳定性以及选择适宜的反应条件来实现。
酶工程的关键是要选用适宜的酶种和酶反应条件,以及进行酶的固定化和酶的逆向工程等技术手段。
5. 发酵生产过程控制发酵生产过程控制是指在微生物、植物细胞或酶等生物体系进行发酵反应时,通过对温度、pH值、氧气、营养物质、搅拌等参数进行监测和控制,以获得高产率和高产量的过程。
发酵生产过程控制的关键是要选用适宜的控制系统和控制策略,以及对发酵过程中的微生物或酶的代谢过程进行实时监测和调控。
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发酵工程原理知识点总结1、发酵:通过微生物的生长繁殖和代谢活动,产生和积累人们所需产品的生物反应过程。
2、发酵工程:利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程技术体系,它是生物工程和生物技术学科的重要组成部分,又叫微生物工程3、发酵工程技术的发展史:①1900年以前——自然发酵阶段②1900—1940——纯培养技术的建立(第一个转折点)③1940—1950——通气搅拌纯培养发酵技术的建立(第二个转折点)④1950—1960——代谢控制发酵技术的建立(第三个转折点)⑤1960—1970——开发发酵原料时期(石油发酵时期)⑥1970年以后——进入基因工程菌发酵时期以及细胞大规模培养技术的全面发展4、工业发酵的类型:①按微生物对氧的不同需求:厌氧发酵、需氧发酵、兼性厌氧发酵②按培养基的物理性状:固体发酵、液体发酵③按发酵工艺流程:分批发酵、补料发酵、连续发酵5、发酵生产的流程:(重要)①用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的制备②培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌③扩大培养有活性的适量纯种,以一定比例将菌种接入发酵罐中④控制最适的发酵条件使微生物生长并形成大料的代谢产物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6、常用的工业微生物:①细菌:枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等②放线菌:链霉菌属、小单胞菌属和诺卡均属③酵母菌:啤酒酵母、假丝酵母、类酵母7、未培养微生物:指迄今所采用的微生物纯培养分离及培养方法还未获得纯培养的微生物8、rRNA序列分析:通过比较各类原核生物的16S和真核生物的18S 的基因序列,从序列差异计算它们之间的进化距离,从而绘制进化树。
选用16S和18S的原因是:它们为原核和真核所特有,其功能同源且较为古老,既含有保守序列又含有可变序列,分子大小适合操作,它的序列变化与进化距离相适应。
9、菌种选育改良的具体目标:①提高目标产物的产量②提高目标产物的纯度③改良菌种性状,改善发酵过程④改变生物合成途径,以获得高产的新产品10、发酵工业菌种改良方法:①常规育种:诱变和筛选,最常用。
关键是用物理、化学或生物的方法修改目的微生物的基因组,产生突变。
②细胞工程育种:杂交育种和原生质体融合育种③代谢工程育种:组成型突变株的选育、抗分解调节突变株的选育、营养缺陷型在代谢调节育种中的应用、抗反馈调节突变株的选育、细胞膜透性突变株的选育④基因工程育种:原核表达系统、真核表达系统⑤蛋白质工程育种:定点突变技术、定向进化技术⑥代谢工程育种:改变代谢途径、扩展代谢途径⑦组成生物合成育种:通过合成化合物库进行高效率的筛选⑧反向生物工程育种:希望表型的确定——确定表型的决定基因——重组DNA技术将该基因在特定生物中表达。
11、发酵工业菌种保藏的必要性和技术:必要性: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丧失的现象。
技术:斜面低温保藏法、砂土管保藏法、冷冻真空干燥法、液氮超低温保藏法12、适宜于大规模工业微生物发酵的培养基的共性:(1)单位培养基能够生产最大量的目的产物(2)能够使目的产物的合成速率最大(3)能够使副产物合成的量最少(4)所采用的培养基应该质量稳定、价格低廉、易于长期获得(5)所采用的培养基尽量不影响工业好气发酵中的通气搅拌性能及发酵产物的后处理13、培养基中的碳源:作用:a提供微生物菌体生长繁殖所需要的能源以及合成菌体所需的碳骨架b提供菌体合成目的产物的原料。
常用的碳源有糖类、油脂、有机酸和低碳醇等14、培养基中的氮源:作用:主要用于构成菌体细胞物质(氨基酸、蛋白质、核酸等)和含氮代谢物常用的氮源:a 无机氮源(速效氮源):铵盐、硝酸盐和氨水b 有机氮源:如花生饼粉、黄豆饼粉、玉米浆、蛋白胨、酵母粉、酒糟15、生理酸性物质:经微生物代谢后能形成酸性物质的无机氮源(硫酸铵)生理碱性物质:菌体代谢后能产生碱性物质的无机氮源(硝酸钠)16、前体:指加入到发酵培养基中,能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去,其自身的结构并没有多大变化,但是产物的产量却因其加入二有较大提高的一类化合物17、产物合成促进剂:指那些细胞生长非必需的,但加入后能显著提高发酵产量的一些物质18、发酵培养基的设计原理:①首先确定培养基的组成成分,然后再决定各组分之间的最佳配比。
②培养基的组分配比、缓冲能力、黏度、灭菌是否彻底、灭菌后营养破坏的程度以及原料中杂质的含量等因素对菌体生长和产物合成有影响。
③从微生物生长、产物合成的角度需考虑:菌体的同化能力、培养基对菌体代谢的阻遏与诱导的影响、碳氮比对菌体代谢调节的重要性、pH对不同菌体代谢的影响19、发酵培养基的优化方法:①根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问题,初步确定可能的培养基成分②通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分③培养基成分确定后,剩下的问题就是各成分最适的浓度,由于培养基成分很多,为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法:正交实验、响应面法、响应面法:利用合理的实验设计,建立多元二次方程模型来拟合因素和响应值之间的函数关系,通过对回归方程的分析来寻求最优工艺,解决多变量问题的一种统计学方法,该法被广泛应用于农、生物、食品、化工等领域。
(了解)20、灭菌:用化学或物理方法杀死物料或设备中所有有生命物质的过程消毒:用物理或化学方法杀死空气、地表以及容器和器具表面的微生物除菌:用过滤方法除去空气或液体中的微生物及其孢子防腐:用物理或化学方法杀死或抑制微生物的生长和繁殖21、发酵工业污染的危害:①染菌对不同菌种发酵有不同的影响(消耗营养、合成新产物、改变pH、分解产物、噬菌体破坏极大②不同发酵时期染菌对发酵有不同的影响(种子扩大时,发酵前期、中期、后期染菌)④杂菌污染对发酵产物提取和产品质量有一定的影响22、杂菌污染的防治:⑴染菌的检查与类型的判断:显微镜检查法、平板划线培养检查法、肉汤培养检查法、发酵过程中的异常现象观察法⑵污染的原因分析:从污染杂菌的种类、污染时间、染菌的程度进行分析⑶杂菌污染的途径及其预防:①种子带菌:培养基及器具灭菌要彻底、避免菌种在移接过程中受污染、避免菌种培养过程或保藏过程中受污染②过滤空气带菌:正确选择采气口、根据气候条件设计合理的空气处理流程、设计安装合理的空气过滤器③设备的渗漏或“死角”造成染菌:a发酵罐的“死角”:加强清洗并定期铲除污垢、安装放汽边阀b管道安装不当或配置不合理形成的“死角”:法兰的加工、焊接和安装要符合灭菌要求,使衔接处管道畅通、光滑、密封性好,尽可能减少连接法兰④培养基灭菌不彻底造成的染菌:彻底灭菌⑤操作不当造成染菌:操作要严格规范⑥噬菌体染菌:以净化环境为中心的综合防治23、设备的“死角”:由于操作、设备结构或人为因素造成的屏障等原因,使蒸汽不能到达预定的灭菌部位或该部位的冷空气不易在加热过程中排净,从而不能达到彻底灭菌要求的设备的渗漏:指发酵设备、管道、阀门等在长期使用过程中,由于化学腐蚀、电化学腐蚀、磨蚀、加工制作不良等原因形成微小漏孔后发生渗漏染菌24、致死温度:杀死微生物的极限温度对数残留定律:在一定温度下,微生物受热致死遵循分子反应速率理论,微生物受热死亡的速率-dN/dt 与任何瞬间残留的活菌数N成正比:-dN/dt = kN非对数残留定律:实际过程中某些微生物受热死亡的速率不符合对数残留定律,Nt/No对灭菌时间t在半对数坐标中标绘得到的残留曲线不是直线。
(微生物芽孢)在T相同时,对数与非对数定律的灭菌时间t不同。
25、当灭菌温度升高时,微生物死亡速率大于培养基成分破坏的速率(高温加快灭菌法)26、分批灭菌:将配制好的培养基放入发酵罐或其它装置中,通入蒸汽将培养基和所用设备仪器进行灭菌的操作,也称为实罐灭菌。
分批灭菌的阶段:升温、保温、冷却27、连续灭菌:将配制好的培养基向发酵罐等培养装置输送的同时进行加热、保温和冷却等灭菌操作。
发酵罐应在连续灭菌开始前先进行空罐灭菌,以容纳经过灭菌的培养基28、空气过滤除菌:采用定期灭菌的介质来阻截流过的空气所含的微生物而取得无菌空气。
常用的过滤介质有棉花、活性炭、玻璃纤维、有机合成纤维、有机和无机烧结材料等。
流程:前置空气过滤器进行粗虑→空压机升压→一级冷凝器对压缩空气降温→二级甚至多级进行降温除水、除油→空气加热器降低湿度→空气储罐稳压→空气过滤器除菌→无菌空气进入发酵罐典型的设备流程:①压缩空气两级冷却析水:两次析水、两次分离、适当加热流程:高位吸风塔吸入空气→粗过滤→空气压缩机加热→冷却析水(两次)→再加热→空气过滤器除菌②一次冷却、冷热空气直接混合式的空气过滤除菌:总之,要满足好氧发酵,必须保证空气无菌、温度和相对湿度合适,并具有一定的压力。
29、空气预处理的步骤:①外源空气的前处理:提高空气吸风口的位置、加强吸入空气的前过滤②空气压缩及压缩空气的冷却③压缩空气冷却后的除水、除油*为什么要进行空气压缩?为了克服输送过程中过滤介质的阻力*为什么空气压缩后要进行冷却?高压空气直接通入空气过滤器,可能引起过滤介质碳化或燃烧,而且增大发酵罐的降温负荷,给发酵带来困难,导致菌种损伤。
*为什么要除水、除油?除水:冷却降温后压缩空气的相对湿度增大,会析出水来,致使过滤介质受潮失效除油:若压缩空气是由含油压缩机制得,会不可避免地夹带润滑油30、空气的绝对湿度:1m3湿空气中含有的水蒸气绝对量(kg)空气的相对湿度(φ):空寂的绝对湿度与同温下饱和绝对湿度之比值或者空气中水蒸气分压与同温度时的饱和水蒸气压之比值空气的湿含量(x):1kg干空气中含有的水汽量露点:当空气的相对湿度等于1时,空气中水蒸气已饱和,此时的温度称为露点Td*当T湿含量降低。
31、种子扩大的级数:制备种子需逐级扩大培养的次数,这要根据菌体的生长繁殖速率、包子发芽速率以及发酵罐的容积综合确定。
32、种子培养:将冷冻干燥管、沙土管中处于休眠状体的工业菌种接入斜面活化后,在经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种的过程。
33、优良种子应具备的条件:①菌种细胞的生长活力强②菌种生理状态稳定③菌体浓度及总量满足大容量发酵罐接种量的要求④无杂菌污染,保证纯种发酵⑤菌种适应性强,能保持稳定的生产能力34、种子制备的步骤:活化培养→扩大培养→一级种子罐(可变)→发酵罐进行发酵种子制备分成两个阶段:实验室种子制备阶段、生产车间种子制备阶段种子罐的作用是使有限数量的包子或菌丝生长繁殖成大量的菌丝体35、种龄:种子的培养时间接种龄:种子罐中培养的菌丝体转入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间接种量:移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例36、影响种子质量的因素:原材料质量、培养温度、湿度、通气与搅拌、斜面冷藏时间、培养基、pH37、丝状真菌发酵的种子扩大培养:①利用孢子作为接种物:在固化的培养基上产生孢子、在固体培养基上产生孢子、在液体深层培养基中产生孢子②用丝状真菌的菌丝体作为接种物:难以获得均一的接种物38、发酵动力学:研究微生物生长、发酵产物合成、底物消耗之间动态定量关系,是对微生物生长和产物形成过程的定量描述。