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发酵工程复习资料
1.发酵工业的特点:
1．一步生产: 微生物发酵是由一系列极其复杂的生化反应组成, 反应所需的各种酶均包含在微生物细胞内。

2.反应条件温和
3.原料纯度要求低: 常以农副产品作原料, 如薯干、麸皮等。

原料来源丰富, 价格低廉。

4.设备的通用性高:对微生物发酵来说, 无论好氧发酵还是厌氧发酵, 它们的发酵设备都大同小异, 即好氧的一般都用搅拌式发酵罐加空气过滤系统。

厌氧发酵都用密封式发酵罐。

5.对环境的污染相对较小: 发酵所用的原料是农副产品, 废水中虽然生物需氧量( BOD) 、化学需氧量( COD) 较高, 但有毒物质少。

6.生产受自然条件限制小
2.发酵工业常见菌种类型:
细菌:枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等
放线菌:链霉菌属、小单胞菌属
酵母菌:啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等
霉菌:根霉、毛霉、犁头霉、红曲霉、曲霉及青霉等
未培养微生物
3.发酵工业对菌种的要求:
1，能够利用廉价的原料, 简单的培养基, 大量高效地合成产物
2, 有关合成产物的途径尽可能地简单, 或者说菌种改造的可操作
要强
3, 遗传性能要相对稳定
4, 不易感染它种微生物或噬菌体
5, 产生菌及其产物的毒性必须考虑( 在分类学上最好与致病菌无关)
6, 生长快, 发酵周期短, 生产特性要符合工艺要求
7, 培养条件易于控制
4.微生物菌种的分离筛选的步骤:
样品采集→样品的预处理→目的菌富集培养→菌种初筛→菌种复筛→菌种发酵性能鉴定→菌种保藏。

5.诱变育种的基本步骤:
出发菌株的选择
处理菌悬液的制备
诱变处理
中间培养
分离和筛选
6.菌种变异及退化机理及其防止措施:
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完全丧失的现象。

主要原因: 基因突变、连续传代。

防止措施:采用减少传代、经常纯化、创造良好的培养条件、用
单细胞移植传代以及科学保藏等措施,不但能够使菌种保持优良的生产能力, 而且还能使已退化的菌种得到恢复提高。

7.设计适宜于工业大规模发酵的培养基应遵徇的原则:
○1必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分。

○2有利于减少培养基原料的单耗, 即提高单位营养物质的转化率。

○3有利于提高产物的浓度, 以提高单位容积发酵罐的生产能力。

○4有利于提高产物的合成速度, 缩短发酵周期。

○5尽量减少副产物的形成, 便于产物的分离纯化, 并尽可能减少”
三废”物质.
○6原料价格低廉, 质量稳定, 取材容易。

○7所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响, 利于提高
氧的利用率, 降低能耗。

8.碳源作用及常见种类:
1、作用: 提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必须的碳成分; 提供合成目的产物所必须的碳成分。

2、来源: 糖类、油脂、有机酸、正烷烃、低碳醇。

( 特殊情况下, 如碳源缺乏时, 蛋白质水解物或氨基酸等也可被微生物视为碳源使用)
9.氮源的作用及种类: 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。

常见的氮源可分为两大类: 有机氮源和无机氮源。

无机氮源种类: 氨盐、硝酸盐和氨水
有机氮源种类:花生饼粉、黄豆饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋
白胨、酵母粉等
10.生长调节物质包括生长因子、前体、产物抑制剂和促进剂
11.培养基类型:
( 1) 斜面培养基( 2) 种子培养基( 3) 发酵培养基
12.不同发酵时期染菌对发酵的影响即如何让处理
( 1) 种子培养期染菌由于接种量较小, 生产菌生长一开始不占优势, 而且培养液营养丰富, 培养液中几乎没有抗生素( 产物) 或只有很少抗生素( 产物) 。

因而它防御杂菌能力低, 容易污染杂菌。

如在此阶段染菌, 应将培养液全部废弃。

( 2) 发酵前期染菌发酵前期最易染菌, 且危害最大。

原因: 发酵前期菌量不很多, 与杂菌没有竞争优势; 且还未合成产物或产生很少, 抵御杂菌能力弱。

在这个时期要特别警惕以制止染菌的发生。

染菌措施: 能够用降低培养温度, 调整补料量, 用酸碱调pH值, 缩短培养周期等措施予以补救。

如果前期染菌, 且培养基养料消耗不多, 能够重新灭菌, 补加一些营养, 重新接种再用。

( 3) 发酵中期染菌发酵中期染菌会严重干扰产生菌的代谢。

杂菌大量产酸, 培养液pH下降; 糖、氮消耗快, 发酵液发粘, 菌丝自溶, 产物分泌减少或停止, 有时甚至会使已产生的产物分解。

有时也会使发酵液发臭, 产生大量泡沫。

措施: 降温培养, 减少补料, 密切注意代谢变化情况。

如果发酵单位到达一定水平能够提前放罐, 或者抗生素生产中能够将高单位的发酵液输送一部分到染菌罐, 抑制杂菌。

( 4) 发酵后期染菌发酵后期发酵液内已积累大量的产物, 特别是抗生素, 对杂菌有一定的抑制或杀灭能力。

因此如果染菌不多, 对生产影响不大。

如果染菌严重, 又破坏性较大, 能够提前放罐。

13.杂菌污染的途径
( 1) 种子带菌
( 2) 设备的渗漏或”死角”
( 3) 空气带菌
(4)培养基灭菌不彻底
( 5) 操作不当
( 6) 噬菌体染菌
14.无菌技术包括:
干热灭菌法
湿热灭菌法
射线灭菌法
化学药剂灭菌法
过滤除菌法原理
火焰灭菌法原理
15.分批发酵: 是一种准封闭培养的例子, 是指一次性投料、接种直到发酵结束, 此过程中发酵液始终留在发酵罐内。

因此分批发酵的过程属于典型的非稳态过程。

16.连续发酵: 在分批发酵时向发酵罐以适当的速率添加新鲜培养基和放出等量的发酵液, 则能够获得一个相对稳定的连续发酵状。