微生物与发酵工程
微生物发酵工程
微生物发酵工程微生物发酵工程是一门应用生物学领域的重要学科，它利用生物转化功能强大的微生物来生产各种化学物质。
这项技术在药品、食品、饮料、化妆品、环境保护等领域都有广泛的应用。
本文将从微生物发酵的定义、应用、工程设计等多个方面进行探讨。
一、微生物发酵的定义及原理微生物发酵是指利用微生物的代谢能力和酶的功能，通过适宜的培养条件，将底物转化成目标产物的过程。
它是一种自然而又复杂的生物反应过程，其基本原理可以归纳为底物与微生物的相互作用。
1. 微生物的选择酿酒、面包等产物需要酵母菌；乳酸、醋等食品需要乳酸菌和醋酸菌；抗生素需要青霉菌、链霉菌等。
不同的产品需要不同种类的微生物。
2. 培养条件的控制温度、pH、氧气供应、营养物质的添加等都是微生物发酵过程中需要控制的因素。
这些因素会影响微生物的生长速率和产物生成率。
3. 酶的作用微生物在发酵过程中产生的酶在催化底物转化成产物的反应中起到了关键的作用。
不同的产物需要特定的酶来完成转化。
二、微生物发酵的应用微生物发酵技术的应用广泛，以下主要介绍几个方面的应用。
1. 食品工业微生物发酵在食品工业中应用非常广泛。
例如，酸奶、豆豉、泡菜、味精等都是通过微生物发酵得到的。
微生物在发酵过程中可以产生有益的物质，例如乳酸、醋酸、氨基酸等，为食品增添了特殊的风味和营养价值。
2. 药品工业抗生素是微生物发酵的重要应用之一。
青霉素、链霉素等都是通过微生物发酵生产的。
此外，微生物发酵还可以用于生产维生素、氨基酸等药用物质。
3. 环境保护微生物发酵技术在环境保护领域也有广泛的应用。
例如废水处理中利用微生物的能力来分解有机物，减少污染物的排放。
还可以通过微生物发酵来处理有机废弃物，降低对环境的影响。
三、微生物发酵工程的设计与优化微生物发酵工程的设计是实现高效产物合成的关键。
以下是一些常用的优化策略。
1. 培养基优化培养基的成分对微生物的生长和产物生成起到重要的影响。
通过合理调整培养基的组成，可提高产物的生成效率。
《微生物与发酵工程》考点例析
《 微 生 物 与 发 酵工 程 》 ◇
口 唐 志哲
微生 物 与发 酵工 程涉 及 到生 物领 域 的高 与其他 微 生物相 区别 的是
（
）
科技知识 ， 与生产实践联系紧密 ， 因此微生物 与发 酵工 程逐 步成 为各地 考试 的热点 ， 其考查 内容主要体现在 以下几个方面 ： ①与微生物 的结构 、 代 谢特 点 与环境 问题 相联 系 ， 创设 新 情境 ， 考 查对 “ 微 生 物在 环境 保 护等 方 面 的应 用” 的理解和应用 ； ②把微生物的培养 、 代谢 调节与发酵工程联 系起来 ，综合考查微生物 在人们生活中的广泛应用 ；③结合动植物新 陈代谢 的相关 内容 ， 考 查微 生 物体 内的物质 、 能量 变化 以及 在生 态 系统 中 的作用 。笔者 简
遗传物质 可遗传 变异来源 Ｄ Ｎ Ａ或 Ｒ Ｎ Ａ 基 因突变 Ｄ Ｎ Ａ 基因突变 Ｄ Ｎ Ａ Ｄ Ｎ Ａ
基 因突变 ，染色 体变 基 因突变 ， 染色体变 异 基 因重 组 异， 基 因 重 组
，
繁殖 复制 繁殖 ， 培养病毒需用 以二分裂方式繁殖 方式 活 的组织 细胞 培养基
Ａ．Ｃ０２ Ｂ．Ｎａ ＨＣ０３
Ｃ ．碳 酸盐
Ｄ ．含碳 有机 物
答案
Ｄ
生物 ・ 考 点聚焦
述中， 正确 的是 （ ） 知 识链 接 微 生物 的 营养物 质 微 生物 生命过 程 中需要 的营 养物 质有碳 Ａ ． 次级代谢产物不是微生物 自身生长、
源、 氮源、 生长因子、 无机盐 、 水等 。
生长 生 长 必 不
Ｃ ． 诱 导 酶的合 成 一定要 有 诱 导物 ， 且诱 导 酶 的活性 不受代谢 产 物的影 响 Ｄ ．组 成 酶 和诱 导酶 的 合 成都 受基 因 的
微生物学与发酵工程的关系
微生物学与发酵工程的关系微生物学是研究微生物的科学，而发酵工程是利用微生物进行工业生产的一门学科。
微生物学与发酵工程之间存在着紧密的联系和互相促进的关系。
微生物学为发酵工程提供了理论基础和实验依据，而发酵工程则是微生物学研究成果的应用和发展。
微生物学为发酵工程提供了丰富的微生物资源。
微生物是发酵工程的基础和关键。
通过对各种微生物的研究和分离，可以得到适合发酵生产的菌种。
微生物学家通过对微生物的形态、生理、遗传等方面的研究，为发酵工程提供了合适的菌种选择和培养条件的优化。
微生物学的发展也推动了发酵工程的进步，新的微生物资源的发现使得发酵工程的应用范围更加广泛。
微生物学为发酵工程提供了发酵过程的理论基础。
微生物学研究了微生物的代谢途径、生长规律、产物合成等方面的原理，为发酵工程的设计和优化提供了重要的依据。
通过对微生物代谢途径的研究，可以了解微生物在不同条件下的生长和代谢特点，从而调节发酵条件以提高产物的合成效率。
微生物学还研究了微生物的基因工程和代谢工程，通过改造微生物的基因组和代谢途径，可以实现对发酵过程的精确控制和产物的改良。
发酵工程的实践应用也促进了微生物学的发展。
发酵工程的需求推动了微生物学技术的创新和改进。
在大规模发酵生产中，微生物的培养、发酵条件的控制、产物的提取纯化等都需要微生物学的技术支持。
同时，发酵工程中的问题和挑战也促使微生物学家进行更深入的研究，以提供更好的解决方案和技术支持。
微生物学与发酵工程的关系可以用一个相互促进的循环来描述。
微生物学为发酵工程提供了理论和实验基础，为发酵工程的发展提供了支持；而发酵工程的应用和需求则推动了微生物学的研究和创新。
两者相互依赖、相互促进，共同推动了微生物学和发酵工程的发展。
总的来说，微生物学与发酵工程之间存在着紧密的关系。
微生物学为发酵工程提供了微生物资源和理论基础，而发酵工程则是微生物学研究成果的应用和发展。
微生物学与发酵工程的合作促进了两个领域的发展，为工业生产和科学研究提供了重要的支持和推动。
微生物在食品微生物学与发酵工程中的应用
微生物在食品微生物学与发酵工程中的应用食品微生物学是研究微生物在食品中的作用和应用的学科，而发酵工程是指利用微生物或其代谢产物进行实际生产的工程学科。
微生物在食品微生物学和发酵工程中的应用非常广泛，可以从食品加工、贮藏、防腐等多个方面发挥作用。
本文将重点讨论微生物在食品微生物学与发酵工程中的应用。
一、微生物在食品加工中的应用1. 面包和面点制作：在面包和面点制作过程中，酵母菌是至关重要的微生物。
酵母菌通过发酵作用产生二氧化碳，使面团膨胀发酵，促使面包变得松软、有弹性。
此外，芽孢杆菌可以用于酵母菌的携带细菌的选择性培养。
2. 奶制品：乳酸菌是制作奶酸奶和其他乳制品的主要微生物。
乳酸菌通过产酸作用，将乳糖转化为乳酸，使奶酸奶呈现出酸性。
此外，厌氧菌也可以用于发酵产生特殊风味的奶制品。
3. 陈酿食品：陈酿食品如酱油、豆豉、豆腐等的制作离不开微生物。
在酱油的制作过程中，大豆、小麦或者其他粮食中的蛋白质被霉菌和酵母菌发酵分解，产生丰富的氨基酸和香气物质。
二、微生物在食品贮藏中的应用1. 食品防腐：食品腐败是由微生物引起的，因此在食品贮藏和保存过程中，常常需要利用微生物来防腐。
大肠杆菌属于一种有害细菌，可以在食品贮藏和处理过程中进行监测，确保食品的卫生安全。
2. 发酵食品的贮藏：发酵食品如酸奶、酸豆浆、泡菜等需要一定的温度和湿度条件进行贮藏。
微生物在这些食品中起到保鲜和防腐的作用，可以改善食品的口感、香气和口味。
三、微生物在发酵工程中的应用1. 产酶微生物的利用：发酵工程中，通过培养具有产酶能力的微生物，可以大规模生产酶制剂。
酶制剂在食品加工过程中起到催化反应、增加产量、改善品质等作用。
2. 产酸微生物的利用：发酵工程中，大量利用产酸微生物进行酸性发酵，产生乳酸、醋酸等有机酸。
这些有机酸可以用于调味、防腐，也可以增加食品的营养价值。
3. 发酵代谢产物的利用：发酵工程中，微生物通过代谢产物的产生，例如酒精、有机酸、氨基酸等，可以用于酒类、饮料、调味品等食品的生产。
微生物代谢与发酵工程的研究及应用
微生物代谢与发酵工程的研究及应用微生物代谢和发酵工程是现代生物工程学中的重要组成部分，它们在食品、制药、化工、环境保护等领域发挥着重要的作用。
微生物可以利用废物、廉价原料生产高价值产品，对于提高资源利用效率具有重要意义。
在发酵工程领域，为了提高丰度和产量，对微生物的代谢调控研究已成为研究前沿。
一、微生物代谢微生物代谢是指微生物内部的化学反应过程，包括物质的合成反应、分解反应和转化反应等，是微生物生长和繁殖的必要条件。
代谢途径需要消耗能量，常常是从底部的有机化合物中提取能量，以ATP作为最常见的能量介质。
微生物代谢通常分为两类：有氧代谢和无氧代谢。
有氧代谢需要氧气参与，可以从较高浓度的底物中提取更多的能量；无氧代谢则是在没有氧气的情况下进行的，有时候甚至能够从较低浓度的底物中提取能量。
微生物代谢的研究，对于发酵工程和深层次了解微生物的生长、代谢机制、产物合成和分解，都具有非常重要的意义。
通过代谢途径的调控，提高代谢产物的产率和水平，对于工业生产具有非常重要的实际意义。
二、发酵工程发酵工程是微生物代谢的应用领域，是利用微生物进行发酵生产的工程学科。
发酵工程涉及大量的学科知识，主要包括微生物学、生物化学、反应工程、传热传质、流体力学等。
发酵工程的目的是通过准确的代谢途径调控，推动微生物利用废物和廉价原料进行有机合成和分解，产生高质量的产品，包括生物农药、食品添加剂、医药中间体、生物染料、工业酶、生物燃料等。
发酵过程需要消耗大量的能量，通过调整温度、pH值、氧气含量、添加营养素等方式来优化代谢途径，提高产率和质量。
三、工业微生物发酵工业微生物发酵是最为常见的发酵工程应用之一。
工业微生物包括大肠杆菌、酵母、乳酸菌、青霉素等。
这些菌株的发酵工艺和代谢途径都已经被深入研究。
许多微生物均可以在工业规模下安全进行大规模的生产，包括工业酶、抗生素、植物生长素等。
目前，发酵工程学已成为成熟的产业，微生物发酵工艺正在成为全球实现化工可持续发展的重要技术途径之一。
微生物工程与发酵工程
微生物工程与发酵工程微生物工程与发酵工程是一门涵盖微生物学、生物工程学和化学工程学等多个学科知识的综合性学科。
本文将从微生物工程与发酵工程的基本概念、应用领域以及发展前景等方面进行探讨。
微生物工程与发酵工程是利用微生物生长、代谢和功能特性，通过工程手段加工产品的一门学科。
微生物是一类生命活动较为简单的生物体，但却在自然界中发挥着不可或缺的作用。
微生物工程利用这些微生物可控地合成有用的物质，如酶、抗生素、有机酸等。
而发酵工程则是在具体产品的生产过程中，通过对微生物生长环境、培养基和发酵条件的控制，达到最佳生产效果。
微生物工程与发酵工程的应用领域非常广泛。
在食品工业中，微生物工程与发酵工程被广泛应用于酿造、发酵、酸奶、酵素等食品的生产过程中，提高了产品的质量和产量。
在制药工业中，利用微生物工程生产抗生素和其他药物，为人类的健康提供了重要保障。
在环境保护领域，微生物工程与发酵工程可以用来处理废水、废气等环境问题，起到净化环境、保护生态的作用。
随着科学技术的不断发展，微生物工程与发酵工程的前景非常广阔。
在新药开发领域，微生物工程可以利用基因重组技术合成更多更有效的药物，为医疗健康领域带来更多新的突破。
在能源领域，微生物工程可以研发利用微生物生产生物燃料的技术，为替代传统石油能源提供新的途径。
在环境领域，微生物工程可以利用微生物降解有害物质、净化环境等技术，为环境保护和生态建设贡献力量。
总而言之，微生物工程与发酵工程作为一门前沿交叉学科，将继续在多个领域发挥重要作用，为人类的生产生活、医疗健康、环境保护等方面提供更多更好的解决方案。
未来，随着科学技术的不断进步和创新，微生物工程与发酵工程必将迎来更加美好的发展前景。
微生物发酵工程概述
四、微生物发酵的一般工艺过程
微生物发酵产品名 目繁多，这么多的 发酵产品生产过程 是否一样呢？在工 业流程细节上很不 相同。然而，概括 来讲其工艺流程是 相似的。如有的发 酵需氧，有的发酵 不需氧。
图3.3 微生物发酵的一般工艺过程
（一）原料选择
1、原料中碳的可利用率高； 2、发酵产率高，而且尽可能使发酵废物少； 3、原料质量好，成分稳定，污染变质少，易灭菌； 4、价格便宜、来源方便、易于贮存。 但最便宜的原料也不一定是最合适的原料，如 生产谷氨酸时，过去曾用糖蜜做原料，但因为它是 制糖中的废液，成分变化大，难以控制，所以谷氨 酸产酸率低，发酵周期长，还给产物的提取、精制 以及废水处理带来很大问题。现在我国已采用淀粉 水解成葡萄糖来生产谷氨酸。
三、按发酵动力学类型分
t图3.2
发酵动力学类型图
（一）发酵动力学及其研究内容，目的
1、发酵动力学及内容
发酵动力学是研究发酵过程中菌体生长、营 养消耗、产物生成的动态平衡及其内在规律。研 究内容包括：了解发酵过程中菌体生长速率、基 质消耗和产物生成速率的相互关系，环境因素如 温度、pH、溶解氧等对以上三者的影响。
（二）淀粉水解糖的制备
淀粉是由葡萄糖组成的生物大分子，除少数霉菌和细菌可直 接利用淀粉外，目前大多数的微生物都不能直接利用淀粉，例如 在酒精酵母、抗生素生产、氨基酸生产中都要求将淀粉水解成糖。 由于水解的方法不一，葡萄糖生成量也不同。
1、淀粉水解法分为三类：酸解法、酶解法、 酸酶法或酶酸法。 （1）酸解法 ① 、工艺过程：
④控制酸水解的影响因素 a、淀粉浓度 b、酸浓度、酸种类 c、温度和时间等条件 a、淀粉浓度：一般来讲淀粉浓度越高，复合反应分解反应程 度越高。
微生物工程与发酵工程
微生物工程与发酵工程微生物工程与发酵工程是现代生物技术领域中的重要分支，通过对微生物及其代谢产物的研究与应用，为人类社会的发展做出了巨大的贡献。
本文将从微生物工程和发酵工程的基本概念、应用领域、发展历程以及未来发展方向等方面进行探讨。
一、微生物工程的基本概念微生物工程是一门综合性的学科，它以微生物为研究对象，通过对微生物的生理特性、代谢途径以及遗传信息进行研究，运用工程技术手段来改良微生物的性质或开发利用微生物，以满足人类社会对于产品、能源、环境等方面的需求。
微生物工程广泛应用于医药、食品、农业、能源等领域，其中最具代表性的就是微生物的工业发酵。
微生物工程通过对微生物的培养、菌种筛选、代谢工程等方式，实现了大规模的微生物生产，如生物药物、生物肥料、酿造工艺中的酒精、乳酸、醋酸等。
此外，微生物工程还可以应用于环境修复、废弃物处理、能源生产等领域。
二、发酵工程的基本概念发酵工程是微生物工程领域中一个重要的分支，它以微生物的代谢过程为基础，运用工程技术手段进行发酵过程的优化、控制和扩大规模生产，以提高产品的产量和质量。
发酵工程广泛应用于食品、医药、化学等领域。
在食品行业中，发酵工程被用于酿造传统的食品和调味品，如酱油、酱菜、味精等。
在医药行业中，通过发酵工程可以生产多种生物药物，如抗生素、乙肝疫苗等。
在化学行业中，发酵工程被用于生产有机酸和有机溶剂，如乳酸、醋酸、甘油等。
三、微生物工程与发酵工程的发展历程微生物工程与发酵工程的发展历程与人类社会对于资源利用和生产方式的需求密切相关。
随着工业革命的爆发，人类对于能源和化工产品的需求日益增长，推动了微生物工程与发酵工程的发展。
19世纪末，发酵工艺的研究进入了现代化阶段，由此标志着微生物工程与发酵工程的发展有了较大的突破。
20世纪初，发酵工程开始应用于工业生产，如酒精、醋酸等的大规模生产。
在此后的几十年间，发酵工程经历了从衰退到复兴的过程，由于人造合成有机化合物的发展和应用，导致了对于发酵工艺的冷落。
《微生物发酵工程》导学案
《微生物发酵工程》导学案微生物发酵工程导学案尊敬的同学们：大家好！今天我们将学习一门非常重要的科学课程——微生物发酵工程。
微生物发酵工程在生物技术领域扮演着重要的角色，它涉及到食品、饲料、酒精、抗生素等多个领域的生产与研究。
本节课的导学案将引领我们一步步了解微生物发酵工程的基本概念、原理与应用。
让我们开始吧！一、微生物发酵工程概述1.1 微生物发酵工程定义微生物发酵工程是利用微生物及相关技术进行可控生物化学反应的工程过程。
1.2 微生物发酵工程的特点（1）高效性：微生物具有快速繁殖和代谢的特点，能快速产生所需的产物。
（2）资源丰富：微生物具有广泛的适应性和生存能力，适应不同条件下的发酵过程。
（3）多样性：微生物种类繁多，可以利用不同的微生物进行发酵，实现多种产物的生产。
二、微生物发酵工程的原理2.1 微生物发酵过程微生物发酵主要包括三个阶段：生长阶段、发酵阶段和收获阶段。
其中，生长阶段是指微生物的生长和繁殖，发酵阶段是指微生物利用底物进行代谢产物的生成，收获阶段是指对发酵产物的分离、提纯和提取。
2.2 微生物发酵的条件（1）温度：不同微生物对温度的要求不同，需要根据微生物种类来调整发酵的温度。
（2）pH值：微生物对pH值有一定的适应性，需要调整培养基的pH值以保证发酵效果。
（3）氧气供应：微生物发酵是一个氧气需求量较大的过程，合理控制氧气供应可以提高发酵效果。
三、微生物发酵工程的应用3.1 食品工业中的微生物发酵微生物发酵在食品工业中得到广泛应用，如酸奶、豆豉、面肠等的生产，通过微生物的代谢可以改变食品的口感、气味等特性。
3.2 饲料工业中的微生物发酵微生物发酵可以将粮食废弃物转化为高蛋白的饲料，提高饲料的营养价值并降低生产成本。
3.3 酒精工业中的微生物发酵酒精是微生物发酵的重要产物之一，通过合理的微生物发酵工艺可以生产出各种酒精饮品，如啤酒、白酒、葡萄酒等。
3.4 抗生素工业中的微生物发酵微生物发酵可以大量生产各类抗生素，为医疗行业提供重要的药物资源，有效对抗病原体。
微生物与发酵工程 经典知识荟萃
纯培养技术的建立
Koch首先发明固体培养基，建立细菌 的纯粹培养 Petri创造一种培养皿(petri dish)用于 微生物平板分离 Winograsky和 Beijerink发明富集培 养法，分离特定的微生物 主要产品：酵母、甘油、乳酸、丙酮丁醇 等
/jpkc
初始 条件
过程 分析
过程 强化
过程 优化
1 基于组学技术的高通量菌种改造和筛选 2 基于组学和生物信息学代谢途径分析优化
3 基于实时代谢流分析、代谢途径模型 与自动控制技术的发酵过程优化控制
4 基于发酵液及产品特性的高收率、低
成本、高质量和环境友好的提取精制 技术集成 5 基于源头防治与过程监控的资源节约 与废物资源化清洁生产技术集成
自然发酵阶段
主要是酿造工业 主要产品：酒、酒精、醋、 啤酒、干酪、酸乳等 17世纪，能在容量为1500桶（一桶约136升）的 木质大桶中进行第一次真正的大规模酿造 1757年应用温度计；1801 使用原始热交换器 主要特点：嫌气发酵，非纯种培养 ，产品质 量不稳定
/jpkc
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侧重产品的生产：
发酵是利用微生物培养来生产产物
工业 微生 物学 家
的无氧或需氧的任何过程
利用生物细胞（包括动、植物细胞）
培养来生产产物的所有过程？（需氧过程、细胞工程）
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发酵现象的本质
发酵工程的基本过程 1、菌种的选育
要想通过发酵工程获得在种类、产量和 质量等方面符合人们要求的产品，最重 怎样才能得到 要的是要有优良的菌种。
优良的菌种呢？
•如果生产的是一般微生物不能 合成的产品
•如果生产的是微生物直接 合成的产物 可以从自然界中先分离出相 应的菌种，再用物理或化学 的方法使菌种产生突变，从 突变个体中筛选出符合生产 要求的优良菌种。
《微生物与发酵工程》教学大纲
《微生物与发酵工程》教学大纲Microbiology and Fermental Engineering课程编码：27A11415 学分：4.5 课程类别：专业必修课计划学时：96 其中讲课：48 实验或实践：48适用专业：生物技术推荐教材：余龙江著，《发酵工程原理与技术应用》，化学工业出版社，2006年参考书目：曹广祥编，《微生物与发酵工程实验指导》，济南大学出版，2016年陈坚、堵国成著，《发酵工程原理与技术》，化学工业出版社，2012年课程的教学目的与任务本课程是生物技术必修专业课之一。
在《微生物学》、《生物化学》等课程基础上开设，与同期开设的《基因工程原理及技术》、《酶及酶工程》和《生物产品分离分析技术》等课程构成生物技术领域主干学科的骨架。
这些课程与本课程有着密切的联系和分工。
本课程以讲授发酵工程生产中各个分支领域共性的工艺的基本原理和生产技术为主，为生物技术专业的其他课程奠定所必须的应用基础知识。
其中实验课程是为《微生物与发酵工程》课所开的实验。
通过本实验，应使学生掌握传统发酵和酿造工艺的基本原理和方法，熟悉发酵工程基本的实验操作技能。
通过系统的实验训练，培养学生的独立实验、观察问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生的实验设计、综合运用的能力，使学生具备从事发酵工程科研的基本能力。
课程的基本要求微生物与发酵工程课是一门综合性很强的课程，涉及到微生物学、生物化学、物理化学、有机化学、化工原理等多个学科，基础理论性和实践性均很强，同时要求基础理论和生产时间密切结合。
在课程讲授过程中，将要按照微生物发酵生产的全过程阐明各个阶段、各种产品生产的原理和技术，讲解理论知识的同时，又重点突出生产的工艺操作和控制技术等实际问题。
因此，该课程需要在理论教学的同时，配合生产实践的实习、课程内实验的实践环节，也要求学生建立实际生产的概念，在参观实习和社会实践中巩固本课程的教学效果，学生必须利用实验、参观、实习、社会实践等机会，培养分析问题和解决问题的能力。
微生物制酒发酵工程工艺流程
微生物制酒发酵工程工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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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。
微生物与发酵工程(精)
微生物与发酵工程微生物是指形体微小、结构简单、通常要用光学显微镜或电子显微镜才能看清楚的生物。
第一节：微生物的类群微生物比较表：微生物 细菌 放线菌 蓝藻支原体 真菌原生生物第二节：微生物的营养、代谢和生长一、微生物的营养1．微生物需要的营养物质、来源及功能2．微生物培养基的配制原则（1） 目的明确：培养不同的微生物选用不同的材料 （2） 营养要协调：注意各种营养物质的浓度和比例（3） PH 要适宜：不同的微生物适宜生长的PH 范围不同 3．培养基的种类培养基是一种人工配制的、适合微生物生长或产生代谢产物用的混合养料。
其分类如下：（2）固体培养基：用于微生物的分离、计数半固体培养基：用于观察微生物的运动、鉴定、保藏菌种液体培养基：用于工业生产根据化学成分分为：合成培养基：用已知成分的化学物质配成天然培养基：用成分不明确的天然物质配成，用于工业生产二、微生物的代谢定义：微生物代谢是指微生物细胞内所发生的全部化学反应。
特点：由于微生物的表面积与体积比很大，有利于与外界环境进行物质交换，所以其代谢异常旺盛。
2． 微生物代谢的调节主要有两种调节方式：酶合成的调节和酶活性的调节。
两种方法同时存在，密切配合相互协调。
3． 微生物代谢的人工控制酶合成调节（基因表达的调控） 组成酶：微生物中一直存在，受遗传物质控制的酶 诱导酶：环境中特定物质诱导下合成的酶酶活性调节 （酶结构的变化）代谢产物积累过量时就会抑制酶的活性 特点是：快速、精细。
措 施 改变微生物的遗传特性：例如诱变处理 控制发酵条件：例如改变细胞膜的透性三、微生物的生长1．微生物群体生长的规律（1）微生物群体生长的测定方法：A．测定细菌的细胞数目：样品与等量的已知含量的红细胞混合，用显微镜计数，得出细菌与红细胞的比例，推算出单体体积内的细菌数。
B．测重量：计算细胞总的重量（2）生长规律：2．影响微生物生长的环境因素（1）温度：最适温度是25－370C。
微生物发酵工程
微生物发酵工程
微生物发酵工程是一种生物技术，它利用微生物的特性，以非生物的方式来生产各种有价值的产物。
它不仅可以将有机物如糖类、蛋白质、酶、抗生素等制成
几乎各种有机产物，而且还可以用于生物合成、生物技术、环境技术等领域。
一、微生物发酵的原理
1.微生物能生成各种有价值的产物：微生物可以通过分解某种有机物而得到多
种有价值的产物，比如有机酸，酶，抗生素，糖类等；
2.微生物可以转化解三元糖：微生物可以装配有机物，比如用脂肪酸和碳水化
合物。
微生物发酵过程中会将三元糖解为二元糖，以及其他有机物；
3.微生物可以催化可发酵物：微生物可以催化糖、蛋白质、酒精等可发酵物质
的生物反应，大大加速产物的生成。
二、微生物发酵工程的应用
1.制药：微生物发酵工程可以制造各种抗生素、类固醇、非类固醇多肽以及其
他药物；
2.食品加工：微生物发酵技术可以用于酿酒、发酵面等食品加工，给食品添加
特殊的风味和营养；
3.环境技术：微生物发酵的产物如脂肪酸能够还原破坏大气的硫化氢，减轻空
气污染；
4.生物技术：微生物发酵可以制造基因载体，用于转化特定的基因，如腺病毒、爪形病毒等；
5.其他应用：微生物发酵技术还可以用于细胞耐受性研究，强化有机物等领域。
总之，微生物发酵技术是一项多功能、有价值的生物工程技术，它不仅可以节约能源，而且可以节省许多化学物质，维护人类健康与环保，是优良的可持续发展技术。
微生物发酵与发酵工程
• 生产强度: P/T
( g/L.h )
• 其他
• 确定影响因素
• 种子：种龄、接种量
•培养基：组分、pH、灭菌条件
• 环境：温度、pH、通气、搅拌、压力、设备
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二、发酵工程概述
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（一）发酵工程技术发展及其意义
发酵？ 生理学角度：微生物的无氧呼吸和有氧呼吸 以外的一种生物氧化作用──有机化合物既是 电子（或氢）供体又是电子（或氢）受体。
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分批发酵
一次性投入有限数量营养物，灭菌后接 种入所要培养的微生物，然后控制适宜的发 酵罐条件（温度、通气、搅拌速度、pH等）
─── 非恒态培养，营养成分不断减 少，微生物相应生长，产物不断形成
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补料分批发酵
分批发酵中间歇地或连续地补加含有限制性营养 物的培养基，到某一定时间产物才从罐内放出。 优点： • 通过调节在发酵罐中的营养物浓度，可避免代谢调
发酵过程的重要环节
•菌种来源：生产菌的筛选、单菌和混合菌、
筛选方案的设计、含微生物材料的选择与预
处理、分离培养基、菌种的平板培养（不同 温度和时间）、菌落的选择。
•菌种选育：自然选育、诱变选育、杂交杂育、
原生质体融合、基因工程改造、DNA突变技
术。
•培养基成分及来源：碳源、氮源、无机盐及
微量元素、前体促进剂和抑制剂；斜面、摇
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2
发酵的目的
• 获得生物量 • 获得目的产物
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发酵的基本流程
保藏菌种 斜面（试管、茄子瓶） 摇瓶（1~2级） 种子发酵（1级或多级） 主发酵 后处理
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• 接种间 • 辐射灭菌 • 化学灭菌 • 空气过滤
高中生物发酵工程知识点总结
高中生物发酵工程知识点总结
发酵工程是生物工程的一个分支，主要关注微生物的生长、代谢和产物分泌等过程。
以下是高中生物发酵工程的知识点总结：
1. 发酵定义和分类：发酵是指利用微生物对有机物进行代谢，产生特定的有用产物的过程。
常见的发酵分类包括酒精发酵、乳酸发酵、醋酸发酵、葡萄糖酸发酵等。
2. 微生物发酵过程：微生物发酵是指某些微生物在适宜的条件下(温度、pH、氧气浓度等)对有机底物进行代谢，产生有用的产物和能量的过程。
典型的微生物有乳酸菌、酵母菌、大肠杆菌等。
3. 发酵器：发酵器是用于进行微生物发酵的设备。
常用的发酵器有罐式发酵器、塔式发酵器、灵活床式发酵器等。
4. 发酵调控：发酵过程需要控制环境因素来促进微生物的生长和代谢，包括温度、pH、氧气浓度、碳源和氮源等。
5. 发酵产物：发酵产物是指微生物在发酵过程中产生的有用物质。
常见的发酵产物有乳酸、醋酸、酵母、酒精等。
6. 发酵应用：发酵应用广泛，包括生物制药、食品工业、化工工业等领域。
常
见的应用包括酸奶生产、啤酒酿造、酱油发酵等。
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产量已达2.0x107t，广泛用于食品加工和饲料中。
中央电教馆资源中心 2003.11
2. 举例：
发酵生产常采用天然成分的液体培养基。而且， 经常用野生的植物淀粉、甘蔗渣、秸秆，以及 乙醇、醋酸等石化产品代替粮食来配制培养基。
3、灭菌
灭菌的原因：
在发酵过程中如混入其他微生物，将与菌 种形成竞争关系，对发酵过程造成不良影 响。
举例：
如果在谷氨酸发酵过程中混人放线菌，则 放线菌分泌的抗生素就会使大量的谷氨酸 棒状杆菌死亡。如果在青霉素生产过程中 污染了杂菌，这些杂菌则会分泌青霉素酶， 将合成的青霉素分解掉。
素。
四、发酵工程的应用
2. 在食品工业方面：
1) 发酵工程能为人们提供丰富优质的传统发酵产品。 如：生产呻酒，果酒等。 2) 发酵工程能生产各种食品添加剂。例如,
酸味剂：柠檬酸、乳酸等；鲜味剂：谷氨酸等；
色 素：β -胡萝卜素等； 甜味剂：高果糖浆等。 3) 发酵工程能为解决人类粮食短缺问题开辟新途径。 例如：通过发酵可获得大量的微生物菌体——单细 胞蛋白。20世纪80年代中期全世界的单细胞蛋白年
2、培养基的配置
1. 培养基配置的原则：
1. 根据不同的菌种，选择不同的材料配制培养基。
配制的培养基应满足微生物在碳源、氮源长因子、水、无 机盐等方面的营养要求，并为微生物提供适宜的PH。
2. 培养基的营养要协调，以利于产物的合成。 3. 培养基在满足微生物的营养需求的基础上应尽 量降低生产成本，以得到更高的经济效益。
代谢产物：蒸馏、萃取、离子交换等方法。 菌体本身：过滤、沉淀。
从自然界分离的菌种 诱变育种
基因工程
生产用菌种
诱变育种 原 料
扩大培养 接种
发酵罐 发酵条件控制
分离 提纯
灭菌
培养基配置
微生物菌体
代谢产物
产
品
四、发酵工程的应用
1. 在医药方面：
1) 发酵工程能生产人们所需的药品。例 如：通过青霉发酵能生产青霉素。 2) 通过发酵工程能生产基因药品。例如： 将合成的人的胰岛素基因转移到大肠 杆菌细胞内构建成“工程菌”，再通 过培养“工程菌”即可获得人的胰岛
4、扩大培养和接种
扩大培养：
扩大培养是将培养到对数期的菌体分开， 分头进行培养，以促使菌体数量快速增加， 能在短时间里得到大量的菌体
接种：
有了用于生产的充足的菌体，在接种时要 注意什么事项呢？
接种过程中要注意防止杂菌污染
5、发酵过程
1. 发酵产物：
发酵产物主要在菌体生长的稳定期产生。
二、发酵工程概念
采用现代工程技术手段，利用 微生物的某些特定功能，为人 类生产有用的产品，或直接把 微生物应用于工业生产过程中 的一种新技术。
三、发酵工程的内容
发酵工程的内容包括了以下的基本步骤：
1. 2. 菌种的选育 培养基的配置
3.
4.
灭菌
扩大培养和接种
5.
6.
发酵过程
分离提纯
1、菌种的选育
在发酵过程中随时取样检测培养液中细菌数目、 产物浓度以了解发酵进程，及时添加必需的培 养基成分来延长菌体生长稳定期的时间，以得 到更多的发酵产物 。 发酵生产中温度、pH、溶氧量等对发酵过程有 重大影响。
2. 发酵进程
3. 发酵条件
6、分离提纯
发酵产物不同，分离提纯的方法会有所不 同，产物分离、提纯的一般方法是：
1. 选育的方法：
1) 从自然界中先分离出相应的菌种；
2) 利用诱变筛选出符合生产要求的优良菌种 ； 3) 利用基因工程、细胞工程的方法构建工程细胞 或工程菌。
2. 举例：
可将人工合成的人的胰岛素基因与大肠杆菌的 质粒结合，形成重组DNA，再把重组DNA导入 大肠杆菌细胞内形成工程菌。通过筛选则可培 养出能生产人的胰岛素的菌种。
一、发酵工程生产实例
2. 培养基的选择
成 水 无机盐 分 氮源 碳源 生长因 子 生物素
酸 碱 度
pH 7-8
豆饼水解 磷酸二氢钾 豆饼水 液、玉米 氧化钾 尿素 解液、 浆中的水 玉米浆 硫酸镁
一、发酵工程生产实例
3. 发酵罐示意图
电动机 pH检测及 控制装置 加料口
排气口
搅拌器 冷却水出口 培养液 冷却水进口 放料口 无菌空气
第五章 微生物与发酵工程
第三节 发酵工程简介
一、发酵工程生产实例
谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径
葡萄糖
中间产物
NH4＋
a－酮戊二酸
谷氨酸Байду номын сангаас脱氢酶
抑 制
谷氨酸
一、发酵工程生产实例
1. 菌种的选择
谷氨酸发酵最重要的无疑就是选 择菌种了，应该选育什么样的谷 氨酸棒状杆菌作为菌种呢?
只有选择细胞膜通透较强，在细胞内 不积累谷氨酸的谷氨酸棒状杆菌做菌 种才有可能获得大量的谷氨酸。