发酵复习重点

发酵工程复习要点：

发酵分类：按产物分：微生物菌体发酵，代谢产物发酵、微生物转化发酵

按菌种营养分：好氧、厌氧和兼性厌氧按发酵方式分：批式、连续和半连续

按含水量分：液态、固态发酵

2、发酵的一般过程：保藏菌种实验室培养种子扩大培养菌种发酵发酵下游处理

3、发酵种子的质量判断标准：形态、气味、生化特性

4、微生物育种方法：自然育种、诱变育种，杂交育种、原生质体融合育种、基因工程育种

5、常用的理化诱变育种方法：紫外线(使碱基颠换、缺失、移码和

GC→AT转换)、快中子、亚硝基胍（GC→AT转换），亚硝酸（双向转译，AT→GC）

6、菌种的常用保藏方法：斜面保藏，砂土管，石蜡油、冷冻干燥、超低温保藏；

7、发酵培养基组成：碳源、氮源、无机盐、微量因子、水

8、培养基的分类及优化：

1）分类:形态：固态、半固态和液态； 纯度：合成和天然培养基；

用途：保藏、种子和发酵培养基；

2）培养基的优化：单因素优化，多因素优化，优化方法

培养基设计与优化过程步骤：1、根据以前的经验以及在培养基成分确定时必须考虑一些问题，初步确定可能的培养基组分.2、通过单因子优化实验确定为最适宜的各个培养基组分及其最适浓度；3、最后通过多因子实验，进一步优化培养基的各种成分及其最适深度。常用的实验方法：正交实验设计 、响应面分析、遗传算法设计

3）灭菌技术的种类：温度（干热、湿热）、射线、化学法和过滤法等

9、发酵周期和生长周期：廷滞期、对数期、（衰减期）、稳定期、衰亡期

10、发酵的主要参数及其控制：温度、pH、DO、泡沫；

温度：非耦联生长的控温特性

发酵前期采用稍高温度，让菌种快速生长；中期温度稍低，廷缓衰老，使产物大量合成；后期产物合成能力下降，提高温度，刺激产物合成到放罐。温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选择。通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低些，溶氧浓度也可髙些。培养基稀薄时，温度也该低些。因为温度高营养利用快，会使菌过早自溶。

PH对发酵的影响：pH影响酶的活性；pH值影响微生物细胞膜所带电荷的改变，从而改变细胞膜的透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢物的排泄，因此影响新陈代谢的进行；pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用；pH影响代谢方向。

调控PH的方法：1、配制合适的培养基，调节培养基初始PH至合适的范围，并使其有很好的缓冲能力；2、培养过程中加入非营养基质酸碱调节刘，如CaCO3等防止PH过度下降；3、培养过程加入基质性酸碱调节剂，如氨水；4、加生理酸性或碱性盐基质，通过代谢调节PH；5、将PH控制与代谢调节结合起来，通过补料来控制

11、影响发酵过程中溶氧传质系数的因素：发酵罐型式及结构、搅拌器及分布器型式、通气

12、发酵泡沫：产生机理：（1）通气搅拌的强烈程度，通气大、搅拌强烈可使泡沫增多（2）培养基配比与原料组成，培养基营养丰富，黏度大，产生泡沫多而持久（3）菌种、种子质量和接种量，菌种质量好，生长速度快，可溶性氮源较快被利用，泡沫产生几率也就少（4）灭菌质量，培养基灭菌质量不好，糖氮被破坏，抑制微生物生长，使种子菌丝自溶

消泡方式：消泡剂消泡、机械消泡

消泡剂种类：（1）天然油脂（豆油、菜油、鱼油）（2）聚醚类消泡剂（甘油三羟基聚醚）（3）高碳醇（苯乙醇油酸酯）（4）硅酮类（聚二甲基硅氧烷）

13、发酵空气过滤的原理和一般流程：两级冷却除水、加热过滤除菌系统；

原理：介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，而达到除菌的目的

流程：粗过滤→空压机升压→一级冷凝器对压缩空气降温→二级甚至多级冷凝器降温除水、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

14、好氧发酵设备的种类：机械搅拌罐、自吸式发酵罐、气升式发酵罐及其特点比较

机械搅拌罐：利用机械搅拌器的作用，使空气和醪液充分混合促使氧在醪液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的氧气。　

自吸式发酵罐：是一种无需其他气源供应压缩空气的发酵罐，其关键部位是带有中央吸气口的搅拌器，在搅拌过程中可以自吸入过滤空气，适合于耗氧量很低的发酵类型。设备便于自动化、连续化，降低老定强

度，减少劳动力。缺点：由于罐压较低，某些产品生产容易造成染菌

气升式发酵罐：结构简单，冷却面积小，无搅拌传动设备，料液充满系数大，无须加消泡剂，维修、操作及清洗简便，节省动力，减少染菌等缺点：不能代替好气量较小的发酵罐，对于粘度大的发酵液溶氧系数较低

15、掌握青霉素、柠檬酸、维生素C和谷氨酸的一般发酵工艺特点；

青霉素：工艺过程：冷冻管→斜面母瓶→大米孢子→ 一级种子罐→二级种子罐→发酵罐→放罐→提炼

青霉素生产菌生长发育阶段：I-IV期为菌丝生长期，产青霉素较少，菌丝浓度增加很多；

III期适于作种子；IV-V期青霉素分泌期，菌丝生长趋势减弱，大量产生青霉素；VI期菌丝自溶期。发酵工艺控制：温度控制：前期25-26 ℃，后期23 ℃；pH控制：一般为6.4-6.6，加酸加碱及加葡萄糖控制；通气：一般为1：0.8VVM；搅拌：要求发酵液中溶解氧量不低于30%。泡沫与消沫：少量多次加入消沫剂，在发酵前期不宜多用；加糖控制：根据残糖量与发酵过程中的pH来控制，也可根据排气中CO2与O2量来控制；补氮：发酵液氨氮控制在0.01-0.05%；加前体：残余苯乙酰胺浓度控制在0.05-0.08%

谷氨酸：一般采用分批发酵的方式。

适应期：尿素分解出氨使pH上升。糖不利用。2-4h。（措施：接种量和发酵条件控制使期缩短。） 2、对数生长期：糖耗快，尿素大量分解使pH上升，氨被利用pH又迅速下降。溶氧急剧下降后维持在一定水平。菌体浓度迅速增大，菌体形态为排列整齐的八字形。不产酸。12h。（措施：及时供给菌体生长必须的氮源及调节pH，在pH7.5-8.0时流加尿素；维持温度30- 32℃） 3、菌体生长停止期：谷氨酸合成。（措施：提供必须的氨及pH维持在7.2-7.4。大量通气，控制温度34-37℃。） 4、发酵后期：菌体衰老，糖耗慢，残糖低。（措施：营养物耗尽酸浓度不增加时，及时放罐）

发酵周期一般为30h。谷氨酸发酵控制：（1）生物素：生物素过量，则发酵过程菌体大量繁殖，不产或少产谷氨酸，你谢产物中乳酸和琥珀酸明显增多（2）种龄和种量的控制：一级种子控制在11-12h，二级控制在7-8h。种量为1％。过多，菌体娇嫩，不强壮，提前衰老自溶，后期产酸量不高。（3）pH：维持谷氨酸合成的最适PH为7.2～7.4（4）通风：不同种龄、种量，培养基成分，发酵阶段及发酵罐大小要求通风量不同。生产阶段通风量较小，发酵阶段通风量较大。（5) 防止噬菌体和杂菌的污染

柠檬酸：工艺流程：麦芽汁斜面→麸曲三角瓶→种子罐（根据规模确定