发酵工程

第一章

1、微生物工程包括？

发酵：也称为发酵工程，是微生物反应的过程

提纯：也称为后处理或下游加工过程

2、微生物工程的特点

1、可在常温常压下进行，各种设备不必考虑防爆问题，并有可能使一种设备具有多种用途。

2、主要以糖蜜、淀粉等碳水化合物作为原料，加人少量的各种有机或无机氮源，只要不含毒物，一般无精制的必要，微生物本身能有选择地摄取所需物质。

菌种的特性

菌种的选育

培养基的特性

培养基的选择 培养基的灭菌

发酵醪的特性

发酵机理

发酵过程动力学

培养基

菌种

发酵 空气过滤系统

氧气的传递、溶解、吸收

通气搅拌

连续培养和连续发酵的控制

自动化控制

提纯

离子交换、电渗析、逆渗透、超滤，凝胶过滤、沉淀

分离

细胞破碎、分离

醪液输送、过滤、除杂

溶媒萃取、蒸发、蒸馏、结晶、干燥、包装

发酵产物的分离提纯过程的控制和自动化

3、反应以生命体的自动调节方式进行，数十个反应过程如同单一反应一样，可在称为发酵罐的单一设备内很容易地进行。

4、能够容易地生产复杂的高分子化合物。酶类的生产和光学活性体的有选择性生产是发酵工业最有特色的领域。

5.由于生命体特有的反应机制，能高度选择地在复杂化合物的特定部位进行氧化、还原、官能团导入等反应,从而获得某些具有重大经济价值的物质。

6.生产发酵产物的微生物菌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，发酵液等一般对生物体无害。

7.发酵生产在操作上最需要注意的是防止杂菌污染，尤其是噬菌体对发酵的危害更大。进行设备的冲洗、灭菌、空气过滤等，使全过程在无菌状态下运转是非常重要的。

8.通过微生物菌种改良，能够利用原有生产设备使生产飞跃上升。

3、发酵产物的类型

微生物菌体本身；

微生物酶；

由菌体或酶系实现生物转化产物；

菌体产生的代谢产物（包括初级代谢产物和次级代谢产物）；

4、近代微生物工业的特点

（1）由糖分解生产的简单化合物转入复杂物质的生物合成，从自然发酵转为人工控制的突变型发酵，转为代谢控制发酵，转为通过遗传因子的人工支配建立的发酵。（2）越来越多过去靠化学合成的产品，现已全部或部分借助发酵方法来完成，发酵产物通过化学修饰及化学结构改造生产更多精细的有用物质。

（3）向大型发酵罐和连续化、自动化方向发展。

（4）由于人工诱变菌种和代谢控制的广泛应用，新产品、新用途层出不穷

（5）面临自然资源缺乏，迫切需要开辟新原料途径。

（6）出现了许多“工程菌”。

第二章

1、微生物工业对菌种的要求

能在价格低廉的培养基上快速生长，大量合成目的产物

可以在要求不高，易于控制的培养条件下（糖浓度、温度、PH、溶解氧、渗透

压等）迅速生长和发酵，以缩短发酵周期。天气炎热地区选择耐高温的菌种更

为适宜

根据代谢调控的要求，选择高产菌株，如营养缺陷型突变菌株或调节突变菌株

或野生菌株

选择抗噬菌体能力强的菌株，使其不易感染噬菌体

菌种纯，不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性

不能是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素（包括抗生素、激素和

毒素等），以保证安全

2、工业用菌种的来源:(1)购买（CGMCC(中国普通微生物菌种保藏管理中心)、CMCC

中国医学微生物菌种保藏管理中心）(2)赠送(3)筛选(4)复壮

3、菌种退化的原因：一、菌种保藏不妥；二、菌种生长的要求没有得到满足；经诱变得来的突变株由于发生回复突变，也会丧失新的特性。

4、防止菌种退化的措施

✶做好菌种保藏以保持菌种的优良特性

✶满足菌种生长要求，减少传代次数

✶对已衰退的菌株进行分离、复壮

5、工业微生物的培养类型:（1）静置培养法（厌气性发酵）

（2）通气培养法（好气性发酵）。

6、影响种子质量的主要因素:1、培养基：2、种龄与接种量3、温度： 4、pH值：5、通气搅拌： 6、泡沫：

7、染菌的控制

8、种子罐级数

7、名词解释

菌种退化：菌种的发酵能力降低、繁殖能力降低、发酵产品的得率降低。

种子扩大培养：是指将保存在沙土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种经转接到试管斜面活化后，再经扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种的过程。这些纯培养物则称为种子。

第三章

1、名词解释

前体：指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，而其自身的结构没有多大的变化，但产物的产量却因加入前体而有较大的提高。

促进剂：指那些既不是营养物又不是前体，但却能提高产量的添加剂。

抑制剂：在发酵过程中加入某种试剂会抑制某些代谢途径的进行，同时会使另外一些代谢途径活跃，从而获得人们所需要的某种产物或使正常代谢的某一代谢中间物积累起来的物质。

（大题）2、淀粉水解糖的制备方法

1、酸解法：

●定义：以酸（无机酸或有机酸）为催化剂，在高温高压下将淀粉水解为葡萄糖

的方法.

●优点：设备要求简单，水解时间短（20min），设备生产能力大

●缺点：高温高压下进行，设备要求耐腐蚀、耐高温、耐高压，副反应多，对原

料要求严格，淀粉颗粒不宜过大，淀粉乳浓度不能过高。

2、酶解法：（双酶水解法）

●定义：用淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖的过程。一般分为两步：第一步是利用α

－淀粉酶将淀粉液化转为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加，这个过程称为液化。第二步是利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖的过程，称为糖化。也称双酶法

●α-淀粉酶（液化）、葡萄糖淀粉酶（糖化）

●优点： 1、反应条件温和。 2、酶的专一性强，副反应少 3、可在较高的淀

粉乳浓度下水解 4、糖液的营养物质丰富 5、糖液色泽浅，无苦味，有利于糖液的精制

●缺点：时间长（2～3）天，要求的设备多，糖液过滤困难。

3、酸酶结合法

1)酸酶法

●事先将淀粉酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解为葡萄糖

2)酶酸法

●先用α－淀粉酶液化到一定程度，然后用酸水解成葡萄糖

3、糖蜜的来源（填空）

甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、柑橘糖蜜和玉米糖蜜

4、糖蜜前处理的方法（填空）A、加酸通风沉淀法（冷酸通风处理法）：