发酵工程第十一章发酵工程下游技术发展及发酵液

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【课堂笔记】《发酵工程》

【课堂笔记】《发酵⼯程》《发酵⼯程笔记》笔者：赵可⽬录第⼀章绪论（p1） (1)1.1概念 (1)1.2发酵⼯程的研究内容 (1)1.3发酵过程的特点 (2)1.4发酵过程的问题 (2)1.5发酵⼯程的发展简史 (2)1.6发酵⼯程⼯程的任务 (2)1.7发展⽅向 (3)第⼆章⽣物发酵的基本过程（p36） (3)2.1发酵的基本过程 (3)2.2发酵过程的⼀般过程和操作⽅式 (3)2.3微⽣物的发酵类型 (4)2.3.1液体发酵 (4)2.3.2固体发酵 (4)2.3.3好氧发酵 (5)2.3.4厌氧发酵 (5)第三章种⼦扩⼤配培养（p44） (5)3.1概念 (5)3.2种⼦扩⼤培养⼯艺 (6)3.2.1制备流程 (6)3.2.2优良种⼦具备的条件 (6)3.2.3影响种⼦的质量因素 (6)3.2.4种⼦质量控制措施 (6)第四章发酵培养基（p48） (6)4.1⼀般特点 (6)4.2发酵培养基的组成与制备 (6)4.2.1发酵培养基的组成 (6)4.2.2发酵培养基的制备要点 (7)4.3发酵培养基的设计和优化 (8)4.3.1设计发酵培养基要考虑的因素： (8)4.3.2摇瓶实验： (8)4.3.3正交实验：多因素多⽔平 (8)第五章发酵过程产物分析（p53） (8)5.1分析项⽬按性质分可分三类： (8)5.2发酵终点的判断 (8)第六章发酵动⼒学（p59） (8)6.1发酵动⼒学概念 (8)6.2研究发酵动⼒学的⽬的 (9)6.3动⼒学 (9)6.3.1课程重点 (9)6.4⽣物反应类型 (9)6.5发酵的⽬的 (9)6.6发酵研究的关键问题 (9)6.7优化发酵过程达到⾼产⽬标的⽅法 (10)6.8发酵动⼒学研究的基本过程 (10)6.9分批发酵动⼒学 (10)6.9.1菌龄 (10)6.9.2分类 (10)6.9.3细胞⽣长动⼒学 (10)6.9.4分批发酵基质消耗动⼒学 (11)6.9.5分批发酵产物形成动⼒学 (11)6.9.6分批发酵的优缺点 (12)6.9.7重要截图（来⾃中国MOOC余龙江教授） (12)6.10讨论与问题 (13)第七章分批发酵、补料分批发酵和⾼密度发酵（p81） (14)7.1分批发酵 (14)7.1.1分批发酵的操作⼯艺 (15)7.1.2菌体⽣长规律 (15)7.1.3代谢变化 (15)7.2补料分批发酵 (16)7.2.1适⽤范围： (16)7.2.2物料流加⽅式 (16)7.2.3补料分批动⼒学 (16)7.3⾼密度发酵 (16)7.3.1影响⾼密度发酵⽣产的因素 (16)7.3.2⾼密度发酵存在的问题 (17)7.4讨论与问题 (17)7.4.1分批发酵和补料分批发酵有哪些联系和区别？ (17)7.4.2分批发酵的流程 (17)7.4.3分批发酵包括哪些时期 (17)7.5课堂问题 (17)第⼋章连续发酵（p105） (19)8.1基本概念 (19)8.2连续发酵的优缺点 (19)8.3连续发酵的类型 (19)8.4连续发酵操作⽅式 (20)8.4.1开放式连续发酵 (20)8.4.2封闭式连续发酵 (20)8.5膜连续发酵 (21)8.6连续发酵的控制⽅式 (21)8.7连续发酵的实际应⽤ (22)8.7.1连续发酵 (22)8.7.2分批发酵 (22)8.7.3补料分批发酵 (22)8.7.4连续发酵在⼯业上的应⽤ (23)第九章微⽣物的现代固态发酵（p121） (23)9.1固态发酵 (23)9.1.1固态发酵的特点 (23)9.1.2固体培养的优点 (23)9.1.3固液发酵的⽐较 (23)9.1.4传统固态发酵与现代固态发酵 (24)9.1.5固态发酵分类 (25)9.1.6适合固态发酵的微⽣物 (25)9.1.7固态发酵的界⾯作⽤ (25)9.2固态发酵反应器 (25)9.2.1静态固态发酵反应器 (25)9.2.2动态固态发酵反应器 (26)9.2.3固态发酵反应器 (26)9.3固态发酵的应⽤ (26)第⼗章基因⼯程菌株发酵（p154） (27)10.1⼯业化⽣产的基因⼯程菌应具备的条件 (27)10.2基因⼯程菌的发酵 (27)10.2.1培养操作和发酵设备 (27)10.3讨论与问题 (27)10.3.1基因⼯程菌的不稳定性 (27)10.3.2改善措施： (27)10.3.3⽣产过程: (27)第⼗⼀章发酵过程中氧的溶解、传递、测定及其影响因素（p167） (28)第⼗⼆章发酵控制⼯程（p183） (28)12.1讨论与问题 (28)第⼗三章空⽓除菌（p250） (29)13.1⼏个基本概念 (29)13.2染菌的危害 (29)13.3树⽴⽆菌概念，强调⽆菌操作 (29)13.4灭菌和除菌的基本原理 (30)13.5发酵⼯程的灭菌⼯程（p228） (30)13.5.1化学物质灭菌 (30)13.5.2⼲热灭菌法 (30)13.5.3湿热灭菌法 (31)13.5.4射线灭菌 (31)13.5.5过滤介质除菌 (31)13.5.6静电除菌 (31)13.5.7臭氧灭菌 (31)13.6名词概念 (32)13.7培养基和发酵设备的灭菌 (32)13.7.1温度和时间对培养基的影响 (32)13.7.2影响培养基灭菌的其他因素 (33)13.7.3培养基分批灭菌 (33)13.7.4发酵设备的灭菌 (34)13.8空⽓除菌 (34)13.8.1发酵⽤⽆菌空⽓的概念和质量标准 (34)第⼗四章发酵⼯程设备（p265） (35)14.1通⽓发酵罐 (35)14.1.1机械搅拌通⽓发酵罐 (35)14.1.2⾃吸式发酵罐 (35)14.2嫌⽓发酵罐 (36)14.2.1基本要求 (36)《发酵⼯程》1-14章节笔记第⼀章绪论（p1）1.1概念发酵⼯程利⽤微⽣物或动植细胞的⽣长繁殖和代谢活动以及特定功能，通过现代化⼯程技术⽣产有⽤物质或直接应⽤于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，和改造新技术结合并发展起来的现代发酵技术；它是渗透有⼯程学的微⽣物学和细胞⽣物学，是现代⽣物技术产业的基础与核⼼。

第十一章现代发酵技术 —现代生物技术在发酵工业中应用(1)

2.投融资与产业化模式国外：政府、企业、科研院所三位一体，大、中小企业结成战略联盟创投基金（风险资金）体系相对成熟国内：政府、企业、科研院所各自为政或偶尔两两结合投融资机制不健全
3.市场竞争环境国外：市场竞争激烈，但秩序较好，市场份额
多为大公司所垄断国内：仿制与重复建设、重复生产现象非常严
3) 现代生物技术与发酵工程技术：
（1）现代生物技术70％以上的集中在生物制药领域。 2000 年全世界生物技术药物产值达 1000亿美元。
（2）各国对生物技术的投资80%以上集中在医学生物技术领域；
（3）生物技术研究开发的60～80%的力量主要集中在医学领域
（4）总销售额超过10亿美元的生物技术产品主要为医药生物制品；
重，出现了一哄而上的过热现象，市场恶性竞争，无法实现规模效益。 4.产品信誉国外：产品信誉较好国内：产品信誉低，“出现信洋不信中，买洋不买中”现象
5.创新与知识产权
国外：创新意识高，特别注重知识产权（主要是专利、商标）保护
国内：创新意识低，严重缺乏自主知识产权产品，当前，我国已产业化的几十种基因工程药物和疫苗中只有几种拥有自主知识产权，其他均为仿制产品。
中国生物技术药物
国产α－干扰素市场占有率已经超过进口产品，我国首创的γ－干扰素已具备向国外技术转让能力，新一代干扰素正在研制之中。
据有关部门预测，未来我国生物技术药物，年增长率不低于25％，年总产值将超过30亿元人民币以上，发展前景十分广阔。
中国生物技术药物存在的问题
1.研发投入国外：2－3亿美元/基因药物国内：10多年来，对生物制药的总投入仅有40 多亿元
二、现代生物技术（modern Biotechnology)

发酵工程下游工程技术知识点

第十二章发酵工程下游工程技术第一节发酵液的预处理与固-液分离1.1 概述发酵产物的提取与精制属于发酵工程的下游加工技术。

下游加工亦称发酵后处理，是指从发酵液或酶反应中分离纯化目的产物并加工成成品的过程。

在多数情况下是从稀的发酵液中回收目的产物，整个过程有多项单元操作组成，其中有许多是经典的化工单元操作。

上游加工下游加工一、下游加工过程的重要性1.获得商业产品的关键环节。

2.促进发酵工程上游加工技术或工艺的改进。

3.拥有市场竞争力的重要保证。

二、下游加工过程的特点1. 发酵液是复杂的多相系统，属非牛顿液体，从中分离所需产品困难大。

2. 发酵产品在培养液中具有浓度低，稳定性差，对酸碱等外界环境十分敏感，容易失活。

3. 下游加工过程代价昂贵，产品回收率不是很高。

4. 发酵过程复杂，要求下游加工工艺应具有相当的适应性，以确保最终产品的纯度和质量。

三、下游加工的原则和要求原则：1）短时间内处理2）分离时尽量低温3）选择生物物质稳定的pH4）要程序化进行清洗，消毒，包括厂房，设备，管路要求：1）达到所需的纯度2）成本要低，得率高3）工艺过程要简便，对分离物质特性清楚4）废弃物要易处理，能够做到综合利用（零排放；清洁生产）5）实验室产品能够放大生产四、下游加工工程的一般流程1. 粗分离阶段（1）发酵液的预处理和固-液分离。

（2）产物的初分离。

2.纯化精制阶段（3）产物的高度纯化。

（4）成品加工。

1.2 发酵液的预处理与固-液分离一、发酵液的一般特征1. 含水量高，一般可达90％～99%，处理体积大。

2. 产品浓度低。

3. 悬浮物颗粒小，密度与液体相差不大。

4. 固体粒子可压缩性大，一压缩就变形。

5. 液体黏度大，大多为非牛顿型流体。

易吸附在滤布上。

6. 产物性质不稳定，不耐热、酸碱敏感、易被氧化、易被微生物污染及酶分解。

二、发酵液预处理的目的和要求1.预处理的目的（1）改变发酵液的物理性质，促进悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离器的效率；（2）尽可能使产物转入便于后处理的某一相中（多数是液体）；（3）去除发酵液中部分杂质，以利于后续各步操作。

发酵工程下游加工工程

• （二）清除高价无机离子 • 1. Ca2+、Mg2+、Fe2+等影响树脂旳互换容量 • 2. 用草酸清除钙离子，草酸钙还能增进蛋 • 白质凝固 • 3. 三聚磷酸钠与镁形成可溶性络合物 • Na5P3O10+Mg2+ =MgNa3P3O10+2Na+ • 4. 黄血盐与铁离子形成普鲁土盐沉淀
• 3K4Fe(CN)6+4Fe3+=Fe4[Fe(CN)6]3+12K+
• （三）清除可溶性杂蛋白 • 1. 蛋白质等电点沉淀 • 两性物质，稳定性与所带电荷有关 • 酸性溶液中带正电荷，碱性中带负电荷 • 2. 酸性溶液中与阴离子物质结合形成沉淀 • 三氯醋酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味 • 酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等 • 3. 碱性溶液中与阳离子形成沉淀 • Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+、Pb2+等
时，可同步清除非活性蛋白质
• 二. 发酵液固液分离 • （一）离心 • （二）过滤 • 菌种对过滤速度影响很大 • 真菌轻易过滤，放线菌则难 • 培养基构成对过滤也有影响
• 第三节微生物细胞破碎
• 一. 微生物细胞壁旳构成与构造 • 微生物种类，培养基构成影响细胞壁 • 二. 常用细胞破碎措施 • 1. 珠磨法（bead mill） • 试验室：Mickle捣碎机、匀浆器Braun • 中试：胶质膜处理 • 工业：高速珠磨机（High-speed bead mill）
• 4. 盐析 • 亲水胶体，加入碱金属中性盐，脱水剂 • 5. 热变性 • 一般蛋白质在70~80C发生不可逆变性 • 如链霉素发酵液在pH3.0，加热到70 C保 • 持0.5h后过滤 • 柠檬酸发酵液在80 C处理 • 6. 加入絮凝剂 • 7. 吸附作用

发酵工程教案(打印

发酵工程教案（打印）第一章：发酵工程的概述1.1 发酵的定义和意义1.2 发酵工程的起源和发展1.3 发酵工程的研究内容和应用领域第二章：发酵过程的基本原理2.1 微生物的生长与代谢2.2 发酵条件的控制2.3 发酵过程中的物质变化第三章：发酵设备及其设计3.1 发酵罐的设计与选择3.2 发酵过程的自动化控制3.3 发酵设备的清洗与消毒第四章：发酵条件的优化与控制4.1 发酵条件的优化方法4.2 发酵过程的监控与控制4.3 发酵过程中的问题与解决方法第五章：发酵工程的应用实例5.1 微生物肥料的生产与应用5.2 生物农药的发酵生产5.3 食品工业中的发酵应用第六章：发酵工程在药品生产中的应用6.1 抗生素的发酵生产6.2 维生素的发酵生产6.3 重组蛋白的发酵生产第七章：生物化工领域的发酵工程7.1 氨基酸的发酵生产7.2 有机酸的发酵生产7.3 生物酶的发酵生产第八章：发酵工程在环保领域的应用8.1 生物滤池技术8.2 生物脱硫技术8.3 生物降解技术第九章：发酵工程的产业化与发展9.1 发酵工程的产业化流程9.2 发酵工程的技术创新与挑战9.3 我国发酵工程产业的发展现状与趋势第十章：发酵工程的可持续发展10.1 发酵工程与资源利用10.2 发酵工程与环境保护10.3 发酵工程的循环经济模式第十一章：发酵工程在生物制药中的应用11.1 重组蛋白药物的发酵生产11.2 疫苗的发酵生产11.3 基因治疗的发酵工程应用第十二章：发酵工程技术在农业中的应用12.1 微生物肥料的发酵生产12.2 生物农药的发酵生产12.3 动物疫苗和生物兽药的发酵生产第十三章：发酵工程在生物能源中的应用13.1 燃料酒精的发酵生产13.2 生物柴油的发酵生产13.3 生物气体的发酵生产第十四章：发酵工程在生物材料中的应用14.1 发酵生产生物塑料14.2 发酵生产生物纤维14.3 发酵生产生物复合材料第十五章：发酵工程的案例分析与实践操作15.1 发酵工程案例分析15.2 发酵工程的实践操作技巧15.3 发酵工程的实验设计与数据分析重点和难点解析本文教案涵盖了发酵工程的概述、基本原理、设备设计、条件优化与控制、应用实例、药品生产、生物化工、环保领域应用、产业化发展、技术创新、可持续发展以及案例分析和实践操作等多个方面。

发酵工程下游技术

第5章发酵工程下游技术

第1节概述第2节发酵液的预处理第3节细胞破碎的原理与技术第4节发酵产物的分离纯化原理与技术
第1节概述

一、发酵工程下游加工过程的特点和重要性二、发酵工程下游加工过程的基本原理三、发酵工程下游加工过程的一般程序

二、发酵工程下游加工过程的基本原理生物物质的分离方法与一般化学方法虽然有许多不同特点，但在原理上又有许多是相同的
类型及选择
• • • • 两性电解质的氨基酸----等电点。碱性的抗生素----酸作为沉淀剂。酸性抗生素----有机碱形成盐。各种酶制剂和多肽类蛋白质的抗生素----盐析法。
二、树脂法和吸附法
• 树脂法和吸附法在生化物质的提取、浓缩、纯化、分离、脱盐、转化、中和及脱色等操作单元上有着广泛的应用。
树脂法
• 原理是利用树脂与产物结合，让产物保留在树脂上与杂质分开，再从树脂上洗脱产物或让杂质与树脂结合，产物直接流出。
树脂
• 树脂是一种惰性高分子聚合物 • 有两大类： • 一类：吸附树脂 • 一类：离蒸馏：一般用于分离沸点在 30—150℃间不易分解的混合液 • 2、加压蒸馏：用于分离沸点很低的混合液， • 3、真空蒸馏：当某些物质沸点高，或在高温下蒸馏会引起被分离物的分解变质。
双水相萃取法 two-aqueous phase extraction
• 天然的或合成的亲水性聚合物水溶液，在与第二种亲水性聚合物混合，并达到一定浓度时，就会产生两相。
双水相体系
• 某些高聚物之间或高聚物与无机盐之间,在水中以适当的浓度溶解后形成的互不相溶的两相或多相水相体系。 • 高聚物- 高聚物- 水体系主要依靠高聚物之间的不容性,即高聚物分子的空间阻碍作用,促使其分相。

发酵工程-下游工程技术知识点(word文档物超所值)

稀释后过滤速率提高的百分比必须大于加水比才算真正有效，即若加水一倍，则稀释后液体的黏度必须下降 50%以上，才能有效提高过滤效率。（2）加热法
升高温度可以降低悬浮液的黏度，除去某些杂蛋白，降低悬浮物的最终体积，破坏凝胶状结构、增加滤饼的空隙度，提高过滤效率。
不适用热敏性的物质，而且要防止加热导致细胞溶解，胞内物质外溢。（3）添加酶制剂比如：加酶将多糖转化为单糖 2. 凝聚和絮凝法凝聚和絮凝的概念: 凝聚是在高价无机盐作用下，由于双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象。
第十二章发酵工程下游工程技术第 1 节发酵液的预处理与固-液分离 1.1 概述
发酵产物的提取与精制属于发酵工程的下游加工技术。下游加工亦称发酵后处理，是指从发酵液或酶反应中分离纯化目的产物并加工成成品的过程。
在多数情况下是从稀的发酵液中回收目的产物，整个过程有多项单元操作组成，其中有许多是经典的化工单元操作。
优点：适用的范围广、破碎率高、细胞碎片的粉碎程度低以及活性的保留率高。
缺点：对冷冻-融解敏感的生化物质不适用。 ③ 高速珠磨法
原理：进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠、石英砂、氧化铝等研磨剂（直径小于 1mm）一起快速搅拌或研磨，研磨剂、珠子与细胞之间的互相剪切、碰撞，使细胞破碎，释放出内含物。
絮凝是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团的过程，是一种以物理的集合为主的过程。凝聚原理：电解质将胶体粒子表面上的电荷中和，减少存在于胶体粒子间的静电斥力，使范德华力占优势，这样胶体就会凝聚成较大、较密实的粒子。
(扩散双电层的结构模型图）常用的凝聚方法：在稀溶液中加入电解质以促进凝聚。试剂包括酸、碱、简单电解质和合成的高分子电解质。常用的凝聚剂 Al2(SO4)3.18H2O，AlCl3.6H2O，FeCl3，ZnSO4，MgCl2 阳离子对负电荷的胶粒凝聚能力次序为： Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+ 絮凝原理：在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团使之更容易过滤。絮凝剂通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面。当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架连接时，就形成了较大的絮团，这就是絮凝作用。

发酵工程 ppt课件

100%
酵母菌
单细胞真菌，具有真核细胞结构，有产孢子繁殖和水生、好气性生长及醇发酵和糖发酵等类型。
80%
霉菌
丝状真菌的俗称，意即多细胞的真菌，在自然界中广泛存在。
微生物的营养需求
水
微生物细胞的主要组成部分，是良好的溶剂，能维持酶活性，参与代谢反应。
无机盐
参与细胞构成和代谢反应，对细胞的渗透压平衡和酸碱平衡起着重要作用。
利用发酵技术生产面包、啤酒、酸奶等食品。
医药工业
生产抗生素、疫苗、干扰素等生物药物。
化学工业
生产燃料、化学品、塑料等物质。
环境治理
利用微生物处理废水、废气，实现环境保护和治理。
02
发酵工程的基本原理
微生物的种类与特性
80%
细菌
根据形态可分为球菌、杆菌、螺旋菌等，根据对人类的关系可分为致病菌、条件致病菌和益生菌。
细胞分离
通过离心、过滤等技术将菌体从发酵液中分离出来。
产物纯化
通过一系列的分离纯化技术，如蒸馏、结晶、色谱等，将产物纯化至所需的规格和纯度。
04
发酵工程的应用实例
酒精发酵Βιβλιοθήκη 010203
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母菌将糖类物质转化为乙醇的过程，广泛应用于酒精饮料、化工等领域。
酒精发酵工艺流程
提高产物的产量与质量
代谢工程
通过代谢工程手段，对微生物的代谢途径进行优化，提高目标产物的产量和纯度。
过程控制
采用先进的传感器和在线监测技术，实时监测发酵过程，实现精准控制，提高产物质量。
降低生产成本与环境污染
节能减排技术
采用新型发酵设备，提高设备利用率和能源利用效率，降低能耗和碳排放。

发酵工程下游技术发展及发酵液的预处理课件

CHAPTER
03
发酵工程下游技术发展趋势
高效分离技术的研发与应用
高效离心分离技术
01
研发具有高分离效率和低能耗的新型离心机，提高分离效果和
生产效率。
纳滤和超滤技术
02
研究开发高效、低成本的纳滤和超滤膜材料，应用于生物制品
的分离和纯化。
萃取技术
03
研究和发展新型萃取技术，如反胶团萃取、双水相萃取等，提
离心分离过滤法沉淀法吸附法
优点是操作简便、分离效果好；缺点是需要高速旋转，能耗较高。
优点是操作简便、成本低；缺点是对于微小颗粒的过滤效果不佳。
优点是操作简便、成本低；缺点是沉淀剂的加入可能会影响产物的性质。
优点是净化效果好；缺点是需要选择合适的吸附剂，且吸附剂的再生和废弃吸附剂的处理较为困难。
CHAPTER
04
发酵液预处理技术发展趋势
新型预处理技术的研发与应用
超声波预处理技术
利用超声波的空化效应和机械振动，破碎细胞壁，释放细胞内物质，提高后续提取效率。
酶法预处理技术
利用酶选择性水解发酵液中的大分子物质，降低后续处理的难度，提高提取产物的纯度和收率。
膜分离预处理技术
利用膜的透过选择性，将发酵液中的目标产物与杂质进行分离，实现目标产物的浓缩和纯化。
重要性
随着生物技术的不断发展，发酵工程已成为生物技术产业化的重要环节，而下游技术则是决定目标产物能否高效、低成本地实现产业化的关键。
发酵工程下游技术的发展历程
早期阶段
主要采用简单的沉淀、过滤等方法从发酵液中分离目标产物。
中期阶段
出现了多种分离纯化技术，如离心、萃取、吸附等，以及各种膜分离技术。

现代生物技术导论-发酵工程

• 发酵过程控制： pH，溶氧，温度，底物流加等
发酵工艺
• 发酵工艺流程 • 发酵工艺主要组成部分 • 微生物生长得数学模型
发酵工艺流程
发酵工艺组成部分
培养基制备 ↓
“种子”培养→发酵罐→产物的提取精制 ↑
无菌空气
微生物的营养
• 元素水平:C H O N P S Cl K… • 化合物水平 C:糖,脂,有机酸,醇,烃等 N:氨基酸,蛋白质,尿素等 O:溶解氧 P,S,Cl,K等:主要来自含该元素的无机盐.
积累赖氨酸的菌株特性
• 通过基因突变使酶3失去活性,切断向苏氨酸方向的代谢流
• 在培养液中加入限制量的高丝氨酸(或苏氨酸和蛋氨酸)
细胞膜通透性的改造
用能积累谷氨酸菌株做如下实验: • 生物素充足时,细胞内含大量谷氨酸,但培养液
里几乎不含谷氨酸. • 用溶菌酶消化细胞壁得到的原生质体仍不分泌
用
人们心中的巴斯德
免疫学——预防接种首次制成狂犬疫苗
近代发酵—纯培养技术的建立
• 布雷费尔德 (Brefeld)于1872年创立了霉菌纯培养技术.
• 丹麦科学家汉逊(Hansen)1878年创立了酵母纯培养技术
• 德国科学家科赫 (Robert Koch,18431910)于1881年创立了细菌纯培养技术.
• C6H12O6+ 0.55NH3 + 2.39O2 → • 3.42CH1.92O0.61N0.16 + 2.58CO2 + 3.54H2O
微生物生长的数学模型
假设发酵微生物是细菌(分裂方式为一分为二) ,发酵刚开始细胞浓度为X0, 在一小时内有部分细胞分裂.设分裂细胞的分率为 µ,1h分裂的细胞数为 µX0.

第九章发酵工程下游技术发展及发酵液预处理

第九章发酵工程下游技术发展及发酵液预处理
（一）加热法：
降低悬浮液的黏度，除去某些杂蛋白，降低悬浮物的最终体积，破坏凝胶状结构、增加滤饼的空隙度。（不适用热敏性的物质）
（二）调节悬浮液的pH
通过调节发酵液pH到蛋白质的等电点使蛋白质沉淀，同时络合重金属离子；常用的酸化剂有草酸、盐酸、硫酸和磷酸
第九章发酵工程下游技术发展及发酵液预处理
（三）发酵液的凝聚和絮凝
机理
• 电解质将胶体粒子表面上的电荷中和，减少存在于
胶体粒子间的静电斥力，使范德华力占优势，这样胶体就会凝聚成较大、较密实的粒子（凝聚），或在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团使之更容易过滤（絮凝）。
可溶性杂质和不溶性悬浮物，给下游过程的分离提取带来了不小的困难，增加了下游操作成本，包括发酵废液的处理成本
第九章发酵工程下游技术发展及发酵液预处理
• 2. 欲提取的产物通常浓度低且很不稳定。
一些新兴生物技术产品，待处理物料中产品浓度很低，往往低于杂质含量，如L—异亮氨酸为％，青霉素为％，每千克产品中核黄素仅含几克、胰岛素仅含几十毫克，而且对热、PH、有些甚至对光不稳定。
第九章发酵工程下游技术发展及发酵液预处理
20世纪80年代以来，生物工业下游技术进步很快，出现了很多新概念、新技术、新产品和新装备。大致可分为以下几大类：
（1）固液分离技术
絮凝技术引入到发酵液的预处理上，研究开发了菌体及悬浮物絮凝技术，改善了发酵液的分离性能，加之纤维素助滤剂的开发，大大提高了发酵液的固液分离效率。在固液分离机械方面，也出现了一些性能优良的新型机械，如带式过滤机、板框过滤机、螺旋沉降式离心机等。微滤膜可高效分离细微的悬浮粒子。

发酵工程概况及发展趋势

·根据学科归属，生物工程属于工科范畴；生物技术属于理科范畴。从核心技术上看，生物工程以发酵工程和酶工程为核心；生物技术以基因工程和细胞工程为核心。根据研究的侧重点，生物工程以应用研究为主，以最终转化为产品为主要目的；生物技术侧重于基础研究。
3．生物工程的广义和狭义之说
·在国外，生物工程的含义是广义的，即指医学工程、环境工程、卫生工程、农业工程、仿生工程、人体功能工程等的总称，其特点是不涉及化学催化反应，仅仅是生物过程与物理过程的结合；而生物技术则涉及生物催化反应过程，因而国外已将生物工程和生物技术分开来谈。
工程师Karl Ereky于1917年提出。 ——目前被广泛接受的生物技术的定义是1982年国际合作与发展组
织提出的：生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化剂（biological catalyst），在适宜条件下将物料进行加工，提供有价值的产品或有益于社会服务的技术。
·现代生物技术的定义
——特点之二：历史悠久 √古埃及和巴比伦在6000多年前，就有酿造啤酒和食醋的记载 √我国人民在8000年～4500年之前，发明了制曲酿酒工艺。在商
代，就懂得沤肥技术； √在春秋战国时期，已经掌握了制酱和酿醋技术； √公元7世纪，开始栽培食用菌（西方德国1707年才开始）； √公元10世纪——宋真宗时代，发明了种痘以防天花的免疫技术，
（4）代谢类型多样，容易生产复杂化合物
微生物的代谢类型具有多样性，而且生物体酶促反应具有高度选择性，能够高度选择性的进行复杂化合物在特定部位的氧化、还原和官能团的导入反应，因而容易生产复杂的高分子化合物。
（5）非牛顿流体性发酵醪
发酵醪有固相、液相、气相之分，还含有活性微生物体，其流体力学性质与一般典型溶液性质不同，不服从牛顿力学规律，称为非牛顿流体（属于流变学范畴）。

食品科学技术：发酵工程试题及答案(题库版)

食品科学技术：发酵工程试题及答案（题库版）1、名词解释双水相体系运营正确答案：两种不同的高聚物或者一种高聚物和一种无机盐在水中以适当的浓度溶解而形成的互不相溶的两相2、名词解释好氧发酵正确答案：利用微生物在有氧气存在（江南博哥）的情况下生成并积累微生物菌体或代谢产物。

3、名词解释生物热正确答案：任何一个化学反应过程，都因为参加反应的物质中，原子最外层电子的运动状态改变而伴随有温度的变化4、名词解释诱导多能干细胞正确答案：通过向皮肤成纤维细胞的培养基中添加几种胚胎干细胞表达的转录因子基因，诱导成纤维细胞转化成的类多能胚胎干细胞。

5、判断题能异养菌以有机物作为呼吸底物，以O2作为最终电子受体进行有氧呼吸作用产生能量。

正确答案：对6、名词解释Protoplast fusion（原生质体融合）正确答案：用酶分别酶解两个两个出发菌株的细胞壁，在高渗环境中释放出原生质，将他们混合，在助溶剂或电场作用下使他们互相凝聚，发生细胞融合，实现遗传重组7、名词解释啤酒生物稳定性破坏正确答案：在啤酒保存期内，微生物繁殖到104~105个/mL以上，啤酒发生口味的恶化，变成混浊和有沉淀物，此时啤酒就称“生物稳定性破坏”。

8、问答题腐乳生产过程中，一般会污染什么杂菌？防止杂菌污染的措施有哪些？正确答案：易染菌种：沙雷氏菌和嗜温性芽胞杆菌；防治措施：（1）保持发酵室和木格的卫生：有效的杀菌方法是甲醛熏蒸法和硫磺熏蒸法；（2）发酵容器消毒：2%漂白粉消毒；（3）前期发酵要专人管理，定期翻笼、调温，为毛霉的生长创造良好环境；（4）入发酵室前，豆腐坯的温度降至30℃以下，接种时，豆腐坯的五个面应均匀接种，不留空白；（5）菌种要纯且新鲜，生长旺盛。

9、问答题分批发酵、补料分批发酵、连续发酵的操作形式以及优缺点。

正确答案：分批培养在发酵开始是将微生物接种如一灭菌的新鲜培养基中，在适宜的调教下培养，在整个培养过程中，除了氧气的供给、发酵为其的排出、消泡剂的添加和控制PH需要加入碱或酸外，整个培养系统与外界没有其他物质交换。

第九章发酵工程下游技术发展及发酵液的预处理

五、发酵工业下游技术的一般工艺过程
• 下游加工过程由各种化工单元操作组成。下游加工过程由各种化工单元操作组成。由于生物产品品种多，性质各异，由于生物产品品种多，性质各异，故用到的单元操作很多，其中如蒸馏、萃取、的单元操作很多，其中如蒸馏、萃取、结吸附、晶、吸附、蒸发和干燥等属传统的单元操理论比较成熟，作，理论比较成熟，而另一些则为新近发展起来的单元操作，如细胞破碎、展起来的单元操作，如细胞破碎、膜过程和色层分离等，缺乏完整的理论，和色层分离等，缺乏完整的理论，介于两者之间的有离子交换过程等。者之间的有离子交换过程等。
细胞破碎干燥含产物的清液
整体细胞萃取
离心或过滤产物提取、分离提取、纯化、纯化、精制干燥产物废物
下游工艺过程决定于产品的性质和要求达到的纯度
如产品为菌体本身，则工艺比较简单，只需经过滤、如产品为菌体本身，则工艺比较简单，只需经过滤、得到菌体，再经干燥就可，如单细胞蛋白的生产。再经干燥就可，如单细胞蛋白的生产。如可以从发酵液直接提取，则可省去固液分离步骤。如可以从发酵液直接提取，则可省去固液分离步骤。如为胞外产物则可省去细胞破碎步骤。如为胞外产物则可省去细胞破碎步骤。
（2）细胞破碎技术
已开发出珠磨破碎、压力释放破碎、已开发出珠磨破碎、压力释放破碎、冷冻加压释放破碎和化学破碎等技术。该技术的成熟使得胞内生物物质的大规模工业化破碎等技术。生产成为可能。生产成为可能。
（3）初步分离纯化技术
主要开发了沉淀、离子交换、萃取、超滤等技术。主要开发了沉淀、离子交换、萃取、超滤等技术。较早出现的是酶及蛋白质的盐析法；有机溶剂沉淀法；的是酶及蛋白质的盐析法；有机溶剂沉淀法；双水相萃取技术比较适合于胞内活性物质和细胞碎片的分离，术比较适合于胞内活性物质和细胞碎片的分离，为进一步纯化精制创造了前提；超滤技术解决了生物大分子对pH、化精制创造了前提；超滤技术解决了生物大分子对、热、有机溶剂、金属离子敏感等难题，在生物大分子的分级、有机溶剂、金属离子敏感等难题，在生物大分子的分级、浓脱盐等操作中得到了广泛的使用。缩、脱盐等操作中得到了广泛的使用。

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只有某种神灵，而不是殚精竭虑将神灵揉进宪法，总体上来说，法律就会更好。—— 马克·吐温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之时。— —威·皮物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律是丝毫没有力量的。 ——菲力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们迅速累聚，进而变成法律。 ——朱尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不容忽视的。— —爱献生
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根