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微生物工程复习提纲（2013.6.4）

绪论

1、微生物工程？微生物工程是渗透有工程学的微生物学，是发酵技术工程化的发展。

2、生物工程包括：微生物工程，细胞工程，基因工程，酶工程。

3、简述微生物工程的特点？（参考课件自己归纳总结）

4、简述微生物工程的主要内容？（参考课件自己总结）

微生物工程的内容

微生物工程基本上可分为发酵和提取两部分

发酵部分也称发酵工程，是微生物反应过程；

提取部分也称后处理，或下游加工技术

虽然微生物工业生产以发酵为主，发酵的好坏是整个生产的关键，但后处理在发酵生产中也占有重要的地位。

微生物工程主要内容

生产菌种的选育、发酵条件的优化与控制、反应器的设计及产物的分离、提取与精制等

微生物工程

是生物技术的重要组成和葙础，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木原理有机结合起来，广泛而深入地揭示了发酵过程的木质。

微生物反应过程的特点

一）优点：（与化学工程相比）

1、生产条件

2、原料

3、生产过程

4、产品

5、高度选择性

6、生物体本身

7、微生物菌种改良

1、生产过程通常在常温常压下进行，操作条件温和，不需考虑防爆问题，一种设备具有多种用途。

2、原料以碳水化合物为主，不含有毒物质。

3、生产过程是以生命体的自动调节方式进行的，因此多个反应就象一个反应一样，可在单一设备（发酵罐）中进行。

4、能容易地生产复杂的髙分子化合物，如酶、光学活性体等。

5、能高度选择性地进行复杂化合物在特定部位反应，如氧化、还原、官能团导入等。

6、 生产产品的生物体本身也是发酵产物，富含维生素、蛋白质、酶等有用物质；除特殊情 况外，培养液一般不会对人和动物造成危害。

7、 通过微生物菌种改良，能够利用原有设备使生产飞跃上升。

发酵过程的这些特性决定了微生物工程的种种优点，使得微生物工程成为生物技术的核心 之一而受到广泛重视。

二）发酵过程中尚存在的问题：

1、 底物转化率、副产物的产生影响下游

2、 微生物反应是活细胞的反应，产物的获得除受环境因素影响外，也受细胞内因素的影响, 且菌体易发生变异。

3、 原料是农副产品，质量波动较大。

4、 生产前准备工作量大，花费高，相对化学反应而言，反应器效率低。

5、 通常底物浓度不能过髙，且要在无杂菌污染情况下进行。

6、 发酵废水常具有较高的BOD 和COD,需处理后排放。

1、 底物不能完全转化成目的产物，副产物的产生不可避免，因而造成提取和精制困难，这 是目前发酵行业下游操作落后的原因之一。

2、 微生物反应是活细胞的反应，产物的获得除受环境因素影响外，也受细胞内因素的影响, 且菌体易发生变异。

3、 原料是农副产品，虽然价廉，但质fl 波动较大。

4、 生产前准备工作量大，花费髙，相对化学反应而言，反应器效率低。

5、 通常底物浓度不能过髙，且要在无杂菌污染情况下进行。

6、 发酵废水常具有较高的BOD 和COD,需处理后排放。

第一章微生物基础知识

1、简述微生物的五大共性？要点：体积小，面积大；吸收多，转化

体和衣原体 3、细菌的形态十分简单，基本上只有球状、杆状和螺旋状三人类。 4、芽孢：某些细菌在其生长发育后期，可在细胞内形成一个圆形或 椭圆形的抗逆性休眠体，称为芽孢。曲于每•-细胞仅形成一个芽孢，故它无繁 殖功能。芽孢有极强的抗热、抗辐射、抗化，药物和抗静水压等的能力。芽孢的休眠能力 也足十分惊人的

5、微生物的六种营养素？

快；生长旺，繁殖快； 2、

原核微生物主要有: 诂应强，易变异 细菌、放线菌、 分布广，种类多。 蓝细菌、支原体、立克次氏

一、碳源凡能提供微生物营养所耑的碳元素（碳架）的营养源，称为碳源。

对异养微生物来说，K 最适碳源则是〃型。K 屮，糖类是最广泛利用的碳源，K 次是 醇类、有机酸类和脂类等。

4:糖类中，单糖胜于双糖和多糖，已糖胜于戊糖，葡萄糖、果糖胜于廿露糖、半乳糖；4:多 糖屮，淀粉明显地优于纤维素成几丁质等纯多糖，纯多糖则优于琼脂等杂多糖和K 他聚合物 （如木质素）。

二、 氮源凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源，称为氮源。

与碳源相似，微生物的氮源谱也大大广于动物或植物的。一般说來，异养微生物对氮源利川 的顺序是:“N C H.CT 或“N C H.O.X"类优于“N.H 〃类,更优于“N O 〃类，而最不易被利用的 则是“N 〃类。

三、 能源所谓能源（energysource ）,就是能为微生物的生命活动提供最初能景來源的营 养物或辐射能。

四、 生长因子生长因了 （growthfactor ）是一类对微生物正常代谢必不可少.R.不能用简单 的碳源或鉍源£）行合成的奋机物。它的耑要景一般很少。广义的生长因子除了维牛素外，还

括碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、C4〜C6的分枝或直链脂肪酸，以及需要呈较人 的氨基酸；而狭义的生长因子一般仅指维生素。

五、 无机盐无机盐主要可为微也物提供除碳、氮源以外的各种重要元素。

六、 水除了少数微牛物如蓝细菌能利用水中的氢作为还原C02时的还原剂外，其他微生 物都不是利用水作为营养物质。即使如此，由于水在微生物的生命活动过程包括营养过程中 的重要性，仑仍应属于营养要素之一。

1. 水是一种蛣优良的溶剂。它不仅是细胞外的营养物质运送进细胞内以及细胞内的代谢产物 运送到细胞外的媒介，而且是细胞内几乎所朽生物化学反应的媒介。

2. 水可维持生物大分子结构的稳定，并参与菜些重要的生物化学反应，有吋，水则是某些反 应的最终产物。此外，水还具有一系列重耍的物理性质，从而保证了地球上一切生命活动的 正常进行，如：（1）髙比热（2）商气化热（3）高沸点（4）罔态水（冰）的密度小于液态 水

6、生长曲线？典型的生长曲线包括哪儿部分？各部分特点（结合第 五章分批发酵动力学总结）

微生物的生长规律（典型生长曲线）

当我们把少量纯种单细胞微生物接种到恨界积的液体培养基屮后，在适宜的温度、通 气（厌氧菌则不能通气）等条件下，它们的群体就会有规律地生起来。如果以细胞数n 的 对数值作纵坐标，以培养时间作横坐标，就可以画出一条冇规律的曲线，这就是微生物的典 型生长曲线。

一般可把典型生长曲线粗分为延滞期、指数期、稳定期和衰亡期等叫个吋期

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(->M)T)tol(+) 图7-4典型生长曲线 a.延滞期，ii.指数期，HI .稳定期，iv.寰亡期〕