发酵工程电子版

发酵工艺原理（发酵工程）讲义

适用生物工程、生物技术、制药工程及

生物科学专业用

王莘

2012.8.20

第一章绪论

发酵工业应用：

生物生物学

一、发酵定义：

从工业微生物角度的发酵：利用培养微生物来获得产物的有氧或厌氧的任何过程，现在有扩大到培养生物细胞（含有动物、植物和微生物）获得产物的所有过程。

从发酵工业角度的发酵：借助微生物在有氧和无氧条件下的生命活动来制备微生物体本身，或共同直接代谢产物或次级代谢产物的过程统称为发酵。

传统发酵：酱油、醋、酒、长毛豆腐。

新兴发酵：有机酸、酶制剂、抗生素。

发酵工业的划分：食品工业（酿造工业）和非食品工业（发酵工业）

发酵工业：利用生物的生命活动生产的酶对无机或有机原料进行酶加工获得产品的工业。

二、发酵工业具备的条件：

①要有某种适宜的微生物。

②要保证或控制微生物进行代谢的各种条件（培养基组成，温度，溶氧浓度，酸碱度等）。

③要有进行微生物发酵的设备。

④要有将菌体或代谢产物提取出来精制成产品的方法和设备。

三、发酵工业的改革

1．天然发酵阶段

特点：1）家庭作坊式生产；2）容易感染细菌；3）厌氧发酵；4）非纯种培养；

5）凭经验传授技术；6）产品质量不稳定。

2．纯培养技术的建立阶段

纯培养阶段特点：（1）．多为好氧产品；（2）、均为表面培养；（3）、产品生产过程简单；（4）、设备要求不高；（5）、生产规模不大。

3．通气搅拌发酵技术的建立阶段

第二次世界大战爆发，1929年英国人费莱明发现青霉素，迅速形成工业大规摸生产。1940年英国人费洛里精制分离青霉素医治战伤药物。

发酵工业新篇章：

发酵现象→酿造食品工业→非食品工业→青霉素→抗菌素发酵工业→氨基酸,核酸发酵（代谢控制发酵）→基因工程菌→动物细胞大规模培养→植物细胞大规模培养→藻类细胞大规模培养→转基因动物。

发酵工程产业化发展：

发酵工程技术给人类社会生产力的发展带来了巨大的潜力，涉及到解决人类所面临的食品与营养、健康与环境、资源与能源等重大问题。

细胞大规模培养技术：

细胞大规模培养──微生物、动植物细胞、藻类细胞等

4．代谢控制发酵技术

5．开拓发酵原料时期

6．基因工程阶段

四、发酵工业的范围：

现代发酵工业涉及领域按微生物发酵产品的性质分为以下几个方面。

1．微生物菌体发酵

2．微生物酶发酵：

3．微生物代谢产物发酵

4．微生物的生物转化发酵：

生物转化与化学反应相比优点：反应条件温和，对环境无污染。

5．微生物特殊机制的利用

（1）利用微生物消除环境污染环境恶化

（2）利用微生物发酵保持生态平衡

（3）微生物湿法冶金：

（4）利用基因工程菌株开拓发酵工程新领域

五、发酵工业的特点

1.发酵原料的选择

2.微生物菌种得选育及扩大培养

3.发酵设备选择以及工艺条件控制

发酵工艺控制关键：发酵全过程的无菌状态的保持，防杂菌污染，设备冲洗，培养基灭菌，空气过滤。

4. 发酵产物的分离提取

5.发酵废物的回收和利用

第二章发酵培养基

第一节培养基的类型及功能

培养基：是人们提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的按一定比例配制的多种营养物质的混合物。（人工配制的含有营养物质的供微生物生长的介质。）

发酵培养基作用：满足菌体生长+促进产物形成。

一、培养基的营养成分及来源

1、能源

2、碳源

3、氮源

4、有机盐

5、特殊生长因子

二、培养基的类型和用途

1、按物质来源分：自然培养基（化学成分不清楚，异养微生物完全培养基）、合成培养基（化学成分和数量已知配制，实验室用生长慢）、半合成培养基（天然碳、氮、生长因子和化学药品，多数微生物使用）

合成培养基：由已知组成成分的各种营养物质组合的培养基叫合成培养基。

复合培养基（天然+半合成）：由一些组成成分不完全明确的天然有机物与一些无机盐组合的培养基。

2、按物理性状态分：固体培养基、半固体培养基、体培养基

固体培养基:适合于菌种和孢子的培养和保存，也广泛应用于有子实体的真菌类，如香菇、白木耳等的生产。

半固体培养基:即在配好的液体培养基中加入少量的琼脂，一般用量为0.5%～0.8% ,主要用于微生物的鉴定。

液体培养基:80%～90%是水，其中配有可溶性的或不溶性的营养成分，是发酵工业大规模使用的培养基。

3、按生产工艺用途分：从发酵生产应用考虑）

孢子培养基、种子培养基、发酵培养基，工业中常用种子和发酵培养基用生产。

（1）孢子培养基：供制备孢子用的。

孢子：某一生长阶段中，在营养细胞内形成一个圆形，卵圆形或圆柱形的休眠体叫孢子。（2）种子培养基：供孢子发芽和菌体生长繁殖用的。

（3）发酵培养基：是供菌体生长繁殖和合成大量代谢产物用的。

三、发酵培养基的选择：

培养基供菌生长、繁殖、代谢、合成产物的营养物质。培养基成分和配比的适合与否影响菌的生长代谢，对产物的工艺质量和产量影响大。

1、选择和培植发酵培养基对应考虑的基本原则：

（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所合成产物数量或最大产率。（3）、有利于提高培养基和产物的浓度，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。

（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）、有利于产品的分离纯化，并尽可能减少产生“三废”的物质。

2、工业化发酵培养基选择步骤：

（1）、了解菌种来源、生活习惯，理化特性和营养要求。

（2）、了解生产菌种的培养条件、生物合成代谢途径、代谢产物化学性质、结构、工艺、产品质量要求。

（3）、选化学合成培养基进行摇瓶试验→每小发酵罐培养，氮、碳产物代谢能力情况的摸索，选择适宜的pH值。

（4）、确定培养基配比→确定金属（非）离子的影响→无机要素营养要求，按高低、适中进行确定→做复合培养基试验→做发酵条件与培养基关系试验→用碳酸钙调pH值→中间补料法控制碳、氮、养料、前体类物质代谢→引导发酵向合成产物的途径发展。

四、配制工业发酵培养基的一般要求：

1、营养物组成较丰富，浓度适当，能满足菌丝体菌种发芽和生长繁殖成大量具有生理功能的需要（产物合成潜力提高）

2、在一定条件下，各种原材料彼此不产生化学反应，理化性相对稳定。

3、粘度适中，渗透压适当。

4、原材料品种及浓度对代谢产物生物合成过程要有利于主产物的生物合成，高产率维持时间长，副产物合成率要降至最低。

5、不影响发酵过程的通气和搅拌，便于产物的分离纯化。

6、原材料尽量选质优价廉、成本低。

第二节发酵培养基的成分及来源

培养基原料：C（50%）、N、无机盐、微量元素、水、生长因子、前体。

一、碳源：（微生物自身细胞物质、糖类、脂、蛋白质等和能源构成菌体的主要元素及各代谢产物的主要原料。）

定义：凡是用于构成微生物细胞和代谢产物中碳素的营养物质均称碳源。

功能：提供能量的重要元素。

碳源：糖（碳水化合物）、脂肪、有机酸、醇、碳氢化合物（烃类）

1、碳水化合物（糖类）

（1）单糖：葡萄糖（实验室培养基）

所有的微生物都能利用葡萄糖；但是会引起葡萄糖效应；工业上常用淀粉水解糖,但是糖液必须达到一定的质量指标；

糖蜜：

糖蜜是制糖生产时的结晶母液，它是制糖工业的副产物。

糖蜜主要含有蔗糖，总糖可达50%～75%。一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。

糖蜜使用的注意点：

除糖份外，含有较多的杂质，其中有些是有用的，但是许多都会对发酵产生不利的影响，需要进行预处理。

（2）双糖：乳糖、麦芽糖、蔗糖

（3）多糖：糊精、淀粉及其水解液，工业化过程常用淀粉水解物酶法水解为发酵糖。（4）淀粉、糊精：

使用条件：微生物必须能分泌水解淀粉、糊精的酶类

缺点：难利用、发酵液比较稠、一般>2.0%时加入一定的α-淀粉酶成分比较复杂，有直链淀粉和支链淀粉等等。

优点：来源广泛、价格低，可以解除葡萄糖效应

2、脂肪：霉菌和放线菌利用油脂作碳源，其具有消沫和补充碳源的双重作用。

3、无机酸、醇：在单细胞蛋白、氨基酸、维生素、抗生素发酵中作碳源和补充碳源。

4、碳氢化合物（烷烃）：微生物表面糖脂吸收系统乳化后利用碳。

二、氮源（细菌、酵母菌氮含量大，霉菌含蛋量低，—NH2基存在不提供能量）：指构成微生物细胞和代谢产物中的氮素的营养物质。

1、主要功能：构成微生物细胞和含氮的代谢产物，补充碳源，是细胞合成蛋白质、酶、氨基酸、核苷酸及抗生素等重要代谢物成分。

2、有机氮源（有碳有氮）：含有蛋白质、肽类、游离氨基酸、糖类、脂肪、无机盐、生长因子。微生物对这类氮源的利用具有选择性。土霉素生产中玉米浆和氨基酸的利用率增加；选择有机氮时要注意品种、产地、加工方法对质量的影响。

3、有机氮源：氨基酸、蛋白质水解物及尿素。

4、无机氮源（无碳有氮）：铵盐、硝酸盐及氨气、氯化铵。

5、实验室用培养基氮源：蛋白胨、牛肉膏、酵母粉等蛋白水解物。

6、工业化生产常用氮源：硫酸铵、尿素、氨水、黄豆粉、花生粉、鱼粉、棉籽粉、玉米浆、酒精水及屠宰场废水等。

氮源使用的一些相关问题：

有机氮源和无机氮源应当混合使用；早期：容易利用易同化的氮源—无机氮源；

中期：菌体的代谢酶系已形成、则利用蛋白质；有些产物会受氮源的诱导和阻遏

例：蛋白酶的生产

有机氮源选取时也要考虑微生物的同化能力；

开发效果好、有针对性的有机氮源仍然是令人感兴的课题；

三、无机盐和微量元素

1、定义：是微生物代谢所需的重要物质。

2、功能：构成菌体成分，作为酶的辅基或激活剂，调节微生物体内氧化还原电位、pH值及维持渗透压。无机元素对菌体生长的影响：

浓度降低→促进生长；浓度提高→抑制生长

3、无机盐：磷酸、硫酸盐、氯化物、钠、钾、钙、镁、铁。

4、微量元素：一般参与酶的组成或使酶活化。微量元素缺乏，导致细胞生理活性下降，甚至停止生长。

P：构成菌体核酸、核蛋白及磷脂成分，组成高能磷酸化合物及许多酶的活性基，参与氧化磷酸化反应必须元素。

Fe：是细胞色素及其氧化酶的激活剂。

Zn（脱氢酶）、Mg（糖化酶）、Co（B2辅酶）：是某些酶的辅酶或激活剂。

Na：维持细胞渗透压。

K：影响细胞膜透性。

Ca：调节细胞透性作用。

使用注意事项：

1、对于其它渠道有可能带入的过多的某种无机离子和微量元素在发酵过程中必须加以考虑例：铁离子

青霉素发酵中，铁离子的浓度要小于20μg/ml 发酵罐必须进行表面处理

使用时注意盐的形式（pH的变化）

例：黑曲酶NRRL-330,生产α-淀粉酶，P对酶活的影响

pH 酶活

不加 4.25 120分钟

加K2HPO4 5.45 30分钟

加KH2PO4 4.62 75分钟

四、生长因子、消沫剂、前体和产物促进剂

1、生长因子：微生物生长必需而少量的，自身不能合成或少量合成，以满足机体生长需要的有机化合物，如维生素。

功能：构成辅酶的组成部分，促进生命活动进行。如维生素B族是各种酶的活性基的组成部分，没有维生素B，E就不能活动。

有机氮源是这些生长因子的重要来源，多数有机氮源含有较多的B簇维生素和微量元素及一些微生物生长不可缺少的生长因子。

2、消沫剂：工业化生产中消除发酵中产生的泡沫，防止逃液和染菌，保证生产的正常运转。常用的消沫剂：植物油、动物油、高分子化合物。

3、前体：在产物的生物合成过程中，被菌体直接用于产物合成而自身结构无显著改变的物质称为前体。前体可自身合成（缬氨酸、半胱氨酸→青霉素合成时用）；外源性前体（苯乙酸→青霉素G）

青霉素：分子量356 苯乙酸:分子量136

作用：前体有助于提高产量和组份

用法：前体使用时普遍采用流加的方法

前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长不利苯乙酸，一般基础料中仅仅添加0.07%前体相对价格较高，添加过多，容易引起挥发和氧化，流加也有利于提高前体的转化率4、产物促进剂

所谓产物促进剂是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。促进剂提高产量的机制尚不清楚。

有些促进剂本身是酶的诱导物；有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改善细胞与氧的接触从而促进酶的分泌与生产；

五、水：是培养基的主要组成成分，是构成菌体细胞的主要成分，是营养物质传导介质。功能：水是良好的溶剂，菌体所需要的营养物质都是溶解于水中被吸收的。渗透、分泌、排泄等作用都是以水为媒介的，并且水直接参与代谢作用中的许多反应。

对于发酵工厂来说，恒定的水源是至关重要的，因为在不同水源中存在的各种因素对微生物发酵代谢影响甚大。

水源质量的主要考虑参数包括pH值、溶解氧、可溶性固体、污染程度以及矿物质组成和含量。

对于酿造行业，水的重要性不言而喻。

对于常规发酵，可靠、持久，能提供大量成分一致清洁的水。

六、影响培养基质量的因素

工业发酵过程中，生产水平波动大，菌体代谢异常等现象。

1、原材料质量的影响

2、水质的影响

3、灭菌的影响

4、其他影响因素

第三节发酵培养基的设计和优化

一、培养基成分选择的原则

菌种的同化能力、代谢的阻遏和诱导100∶0.2～2.0、合适的C、N比、pH的要求

二、培养基实验设计：

培养基成分的含量最终都是通过实验获得的；

合理的实验方法：多因子实验；

多因子实验：均匀设计、正交实验设计、响应面分析等；

在筛选培养基中使用的原材料种类和浓度配比时，经常采用的方法：单因子试验法、正交试验设计和均匀试验设计。

1、单因子试验法：适用培养基组成和单一营养成分的选择（费时，准确性低）

2、均匀试验法：试验点均匀分散特点，实验组数与因素的水平数相同，试验结果分析采用计算机对试验数据进行多元回归系统处理，求得一回归方程→定量预测最优的条件和结果，最佳培养基组成和浓度→由菌种的生长情况、C/N代谢规律、pH值变化、产物合成速率决定。

3、正交试验设计:是研究多因素多水平的又一种设计方法，它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，正交试验设计是分式析因设计的主要方法。是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。

三、培养基设计的步骤

①根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑；

的问题，初步确定可能的培养基成分；

②通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分；

③当培养基成分确定后，剩下的问题就是各成分最适的浓度，由于培养基成分很多，为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法。

例1：类胡萝卜素高产菌Y11的培养基的优化原培养基:

生物制药考试重点

生物制药考试重点第一章药物是用于预防、诊断、治疗人的疾病。改善生活质量和影响人体生物学进程的物质。药物可分为化学药物、中药、生物药物三大类。P1 生物药物是指利用生物体、生物组织或其成分、综合应用多门学科的原理和方法进行加工、制造而成的一大类药物。P1 天然生化药物是指从生物体（动物、植物和微生物）中获得天然存在的生化活性物质。抗生素是指由生物（包括微生物、植物和动物）在其生命过程中所产生的一类在微量浓度下就能选择性地抑制他种生物或细胞生长的生理活性物质及其衍生物。P2 生物制品，一般指的是用微生物及其代谢产物、原虫、动物毒素、人或动物的血液或组织等直接加工制成，或用现代生物技术方法制备的，用于预防、治疗、诊断特定传染病或其他有关疾病的药品。P3 自1982年重组人胰岛素投放市场以来，利用基因工程开发生物药物已经成为一个重要的发展方向。P4 1989年我国研发出第一个拥有自主知识产权的生物医药产品——重组人干扰素a-1b。（细胞因子）P5 生化制药主要是从动物、植物、微生物和海洋生物中提取、分离、和纯化生物活性物质，加工制造成为生化药物。天然的生化药物包括氨基酸、多肽、蛋白质、核酸、酶和辅酶、糖类、脂类药物等。P5 微生物制药是以发酵工程技术为基础、利用微生物代谢过程生产药物的制备技术。微生物制药生产的药物包括抗生素、酶抑制剂、免疫调节剂以及维生素、氨基酸、核苷酸等。P5 生物技术制药是利用现代生物技术（包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等），生产多肽、蛋白质、酶和疫苗、单克隆抗体等。P5 迄今为止，已上市的基因工程药物多数以E.coli表达系统生产，其次是酿酒酵母和哺乳动物细胞（中国仓鼠卵细胞CHO和幼仓鼠肾细胞BHK）。P6 第二章生物活性物质的制备技术很多，主要是利用它们之间特异性的差异，如分子大小、形状、酸碱度、极性、溶解度、电荷和对其他分子的亲和性等建立起来的。P9 传统的生化制药的基本工艺过程可分为：材料的选择和预处理，组织与细胞的破碎及细胞器的分离，活性物质的提取和纯化，活性物质的浓缩、干燥和保存。P9 细胞破碎后，一般采用差速离心方法分离细胞内质量不同的细胞组分，沉降于离心管内不同区域，分离后即所得所需组分。P14 某一物质在溶剂中的溶解度大小与该物质的分子结构及所使用的溶剂的理化性质有密切关系，一般遵循“相似相溶”的原则。P14 提取的原则是“少量多次”，即对于等量的提取溶液，分多次提取比一次提取的效果好得多。P14 生物活性物质的初步分离与纯化，一般采用沉淀分离法，即通过改变某些条件或加入某种物质，使溶液中某种溶质的溶解度降低，从而从溶液中沉淀析出。沉淀分离法包括盐析沉淀、等电点沉淀和有机溶剂沉淀等。P15 一般的透析时间是24h，每小时换水一次，整个过程在4.o C下进行。P16 电泳技术既可用于分离各种生物大分子，也可用于分析某种物质的纯度，还可用于相对分子质量的测定。P17 常用的干燥方法是真空干燥和冷冻干燥。P18

发酵工程中的染菌原因及解决办法

学生综述性论文题目：发酵过程中染菌的分析、检测及预防姓名：刘莉学号：2008132114 专业：生物技术班级：083班课程名称：微生物工程指导教师：燕平梅课程学期：2010至2011学年第一学期

发酵过程中染菌的分析、检测及预防姓名：刘莉指导老师：燕平梅（太原师范学院生物系083班学号：2008132114）摘要：通过分析发酵过程中染菌的各种原因，总结检测染菌的方法，并提出染菌后应采取哪些措施及预防染菌的方法。关键词：发酵；染菌；危害；检查；预防前言：发酵工业生产中，污染杂菌造成发酵失败的事故时常发生，严重影响发酵生产，关于发酵过程是否污染杂菌，如何检测，染了菌后如何处理等等，这些问题的研究是十分有意义的。内容： 1发酵染菌的危害 1.1不同种类的杂菌对发酵的影响青霉素发酵：污染细短产气杆菌比粗大杆菌的危害大链霉素发酵：污染细短杆菌、假单孢杆菌和产气杆菌比粗大杆菌的危害大四环素发酵：污染双球菌、芽孢杆菌和夹膜杆菌的危害较大柠檬酸发酵：最怕污染青霉菌肌苷、肌苷酸发酵：污染芽孢杆菌的危害最大谷氨酸发酵：最怕污染噬菌体高温淀粉酶发酵：污染芽孢杆菌和噬菌体的危害较大 1.2不同染菌时间对发酵的影响 1.2.1种子培养期染菌菌体浓度低、培养基营养丰富

1.2.2发酵前期染菌杂菌与生产菌争夺营养成分，干扰生产菌的繁殖和产物的形成 1.2.3发酵中期染菌严重干扰生产菌的繁殖和产物的生成 1.2.4发酵后期染菌如杂菌量不大，可继续发酵。如污染严重，可采取措施提前放罐 1.3不同染菌途径对发酵的影响种子带菌：种子带菌可使发酵染菌具有延续性空气带菌：空气带菌也使发酵染菌具有延续性，导致染菌范围扩大至所有发酵罐培养基或设备灭菌不彻底：一般为孤立事件，不具有延续性设备渗漏：这种途径造成染菌的危害性较大 1.4染菌对产物提取和产品质量的影响 1.4.1对过滤的影响发酵液的粘度加大；菌体大多自溶；由于发酵不彻底，基质的残留浓度加度。造成过滤时间拉长，影响设备的周转使用，破坏生产平衡；大幅度降低过滤收率。 1.4.2对提取的影响 a.有机溶剂萃取工艺：染菌的发酵液含有更多的水溶性蛋白质，易发生乳化，使水相和溶剂相难以分开 b.离子交换工艺：杂菌易粘附在离子交换树脂表面或被离子交换树脂吸附，大大降低离子交换树脂的交换量 1.4.3对产品质量的影响 a.对内在质量的影响：染菌的发酵液含有较多的蛋白质和其它杂质。对产品的纯度有较大影响。 b.对产品外观的影响：一些染菌的发酵液经处理过滤后得到澄清的发酵液，放置后会出现混浊，影响产品的外观。 1.5染菌对三废处理的影响使过滤后的废菌体无法利用，发酵染菌的废液，生物需氧量（BOD）增高，增加三废治理费用和时间。 2发酵过程中染菌的检查判断

发酵工程填空题(可编辑修改word版)

一．填空题第一章 1.发酵工业的发展经历了（自然发酵），纯培养技术的建立，（好气性）发酵技术的建立，人工诱变育种，（代谢控制）发酵技术的建立，开拓新型发酵原料时期，与（基因操作）技术相结合的现代发酵工程技术等六个阶段 2.工业发酵方式根据所用菌种是单一或是多种可以分为单一（纯种发酵）和（混合）发酵。 3.微生物培养（发酵）方式，可以分为（分批培养）（发酵），（连续培养）（发酵），补料分批培养（发酵）三种类型。 4.（发酵工程）是连接生物技术上下游过程的重要枢纽；（发酵工程）是生物技术产业化的一个主要途径。 5.发酵工程发展史可分为三个发酵技术阶段：在 1910 以前为（自然）发酵技术阶段；深层培养生产青霉素属于（近代）发酵技术阶段；现代生物技术的技术特征就是以（基因工程）为首要标志。第二章 1.常用工业微生物可分为：（细菌）、酵母菌、霉菌、（放线菌）四大类。 2.在培养基中掺入可溶性淀粉、酪素或 CaCO3 可以分别用于检测菌株产（淀粉）酶、产（蛋白）酶或产（酸）能力的大小。 3.（自然选育）是指对自然界中的微生物（未经人工诱变或杂交处理的情况下）进行分离和纯化，择优选取微生物菌种的方法。 4.工业微生物育种的基本方法包括自然选育、（诱变育种）、代谢控制育种、（基因重组）和定向育种等；原生质体融合技术、基因工程技术而进行的诱变育种称为（杂交育种）。 5.由于自发突变的作用而引起某些优良特性变弱或消失的现象称（菌种衰退）。 6.常用菌种保藏方法有（斜面）、沙土管、（液体石蜡）、真空冷冻等保藏法等。 7.（自然选育）方法简单易行，但获得优良菌种的几率小，一般难以满足生产的需要。 8.获得纯培养的方法有（稀释法）、划线法、（单细胞）挑选法、选择培养基分离法等方法。 9.富集培养目的就是让（目的菌）在种群中占优势，使筛选变得可能。 10.工业微生物菌种可以来自（自然分离），也可以来自从微生物菌种保藏机构与（工业单位）获取。 11.从自然界（获得目的菌的）分离和筛选微生物菌种，一般分为采样、（富集培养）、纯种分离、（初筛和复筛）等步骤。 12.（透明圈）法在固体培养基中渗入溶解性差、可被特定菌利用的营养成分，造成浑浊、不透明的培养基背景，所筛选的菌落周围就会形成透明圈。 13.（变色圈）法在底物平板中加入指示剂或显色剂,使所需微生物能被快速鉴别出来。 14.（生长圈）法将待检菌涂布于含工具菌并缺少工具菌营养物的平板上培养，若能合成平板工具菌所需的营养物，在该菌株的菌落周围工具菌便会形成一个混浊的生长圈。 15.（富集培养）：是根据微生物生理特点，设计一种选择性培养基，将样品加到培养基中，经过一段时间的培养，目的微生物迅速生长繁殖，数量上占了一定的优势，从中可有效分离目的菌株。第三章 1.氨基酸，蛋白质，核苷酸，核酸，多糖，脂肪酸，维生素等，是各种不同种生物所共有的（初级代谢产物）。 2.抗生素、生长刺激素、维生素、色素、毒素、生物碱是由特定物种在特定阶段产生，且受环境影响很大的（次级代谢产物）。 12.发酵动力学主要内容为（细胞生长）动力学、（基质消耗）动力学及产物形成动力学。 13 微生物调节其代谢采用调节（酶活性）、（酶合成量）、细胞膜的透性的三种方式。第四章 1.实验室中配制固体培养基要加（0.2%~0.7%）琼脂或 5~12 ％明胶等剂，（1~2％）培养基的琼脂用量则为半固体 2.天然的（孢子）培养基主要有：麸皮培养基、小米培养基、大米培养基、玉米碎屑培养基等。 3.（种子）培养基有供菌体大量繁殖的营养基质，营养成分要求比较丰富和完全，能维持稳定的（p H），最后一级的种子培养基的成分最好能较接近（发酵）培养基。 4.（发酵）培养基常用分批补料的方式来满足生长和合成两阶段不同的代谢需求。 5.发酵培养基的成分中必包含（碳源）、（氮源）无机盐、（生长因子）和水五大营养要素，还根据需要添加前体和产物促进剂。 6.工业上常用（葡萄糖）为淀粉水解糖，但要达到一定的质量指标。第五章 1.（高压蒸汽灭菌法）可杀灭包括芽胞在内的所有微生物，是灭菌效果最好、应用最广的灭菌方法。 2.经5~7 分钟后受紫外线照射的空气，才能使氧气产生（臭氧）。因此消毒时间应从灯亮 5－7 分钟后计时。 3.30w 的紫外线灯管有效照射距离为（25~60），时间为（25~30）分钟

发酵工程在环境保护中的应用探讨

发酵工程在环境保护中的应用探讨环境工程专业李双自然界存在着丰富的微生物种群，在生物圈物质循环中着重充当分解者的角色。微生物通过发酵作用，可以对物质进行降解与转化。因此，利用微生物发酵工程的原理与技术，净化和处理环境污染物，可以实现废物资源化，提高整体工艺的效益，降低运行成本，同时达到减轻环境污染，保护环境的目的。发酵工程是生物技术的瓶颈，固态发酵作为发酵工程一个重要的部分，在资源环境应用研究方面取得了重要进展。 1、发酵的概念发酵是微生物分解有机物，产生乳酸或乙醇和二氧化碳的过程，发酵必须依靠微生物酶的参与，并为微生物提供细胞生命活动所需的能量和各种细胞结构物质。工业上的发酵是泛指一切依靠微生物的生命活动而实现的工业生产过程。 2、发酵的特点 2.1发酵条件温和发酵过程一般来说都是微生物及其酶作用下的生物化学反应，通常在常温常压下进行，其反应条件也比较简单温和，因此发酵的过程要素条件一般比较容易控制。 2.2发酵原料广泛发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，还可以用许多环境中的废弃物，因此发酵原料来源广泛。可以充分利用废水和废物中的有机物作为发酵的原料进行污染物的降解利用和资源化，达到废物资源化和环境保护的目的。 2.3发酵专一性强发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的，更确切地讲，是通过微生物的酶来调节的，由于微生物的遗传特性及其酶的专一性，因此，发酵反应的专一性强，因而可以得到较为单—的发酵代谢产物。 2.4发酵的高效性

微生物优良菌种是进行发酵的根本因素，是发酵取得良好效益的关键。通过微生物诱变和菌种筛选，可以获得高产的优良菌株并使生产设备得到充分利用，也可以因此获得按常规方法难以生产的产品，因此发酵具有高效性。 2.5发酵的创新性随着科学技术的发展和人们对生物技术研究的深入，现代发酵工程除了使用微生物外，还可以用动植物细胞和酶，也可以用人工构建的“工程菌”来进行反应；反应设备也不只是常规的发酵罐，而是以各种各样的生物反应器取而代之，自动化、连续化程度高，使发酵水平在原有基础上有所提高和和创新。 3、发酵工程的原理发酵的基本原理是单一菌种在培养基中的纯培养，因此优良菌种的选育和发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。优良菌种的选育是发酵取得良好效益的关键，因此必须采取合理的菌种选育方法，获得性能优良稳定的菌种。此外，发酵过程杂菌防治是生产成败的关键，除了必须对设备进行严格消毒处理和空气过滤外，反应必须在无菌条件下进行。无菌操作和无菌概念要贯穿整个发酵过程的始终。 4、发酵工程的应用微生物发酵技术已经广泛运用于环境保护的多方面，以下重点介绍几项经多年开发，已接近产业化的微生物发酵技术。 4.1亚硫酸盐纸浆废液乙醇发酵亚硫酸盐纸浆废液中含有较多的木质素和相当数量的糖类，亚硫酸盐纸浆废液经过预处理后，添加N、P，在发酵罐中加入絮状酵母，通入空气搅拌，进行乙醇发酵，可生产乙醇。 4.2酵母循环系统酵母循环系统是一种利用酵母的新式食品废水处理系统，能有效地处理废水并能回收大量的酵母菌体，从而解决了活性污泥法剩余的污泥问题。与细菌活性污泥系统相比，酵母废水系统的性能大大提高。酵母废水处理系统日处理能力达到10-15BODkg/m3，是细菌法的5-7倍，酵母污泥可在常压下脱水，无需添加药剂。 4.3废纤维素的资源化

专业技术工作总结发酵工程

竭诚为您提供优质文档/双击可除专业技术工作总结发酵工程篇一：发酵工程总结版发酵工程期末复习名词解释： 1.发酵工程是发酵原理与工程学的结合,是研究生物细胞参与的工艺过程的的原理和科学,是研究利用生物材料生产有用物质服务于人类的综合性科学技术。 2.分批培养：是指在一个密闭系统内，投入有限数量的营养物质后接入少量微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖，在特定条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。 3.连续培养：是指以一定的速度向培养系统内添加新鲜培养基，同时又以相同的速度流出培养液，从而使培养系统内培养液的量维持恒定，微生物细胞能在近似恒定状态下生长的发酵方式。

4.补料分批培养：是指在分批培养过程中，间歇或连续地补加新鲜培养基的培养方法 5.液化：用α-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖。 6.糖化：用糖化酶（又称葡萄糖淀粉酶）将糊精和低聚糖转化为葡萄糖 7.糊化：在温水中，当淀粉颗粒无限膨胀形成均一的粘稠液体的现象，称为淀粉的糊化。此时的温度称为糊化温度。 8.老化：分子间已断裂的氢键、糊化淀粉又重新排列形成新的氢键的过程，也就是复结的过程。 9.间歇灭菌间歇灭菌就是将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行灭菌的操作过程，也称分批灭菌或实罐灭菌。 10.连续灭菌将配制好的培养基在向发酵罐输送的同时加热、保温和冷却，进行灭菌。 11.呼吸强度（比耗氧速率）Qo2：单位质量干菌体在单位时间内消耗氧的量。单位：mmolo2/（kg干菌体·h）。 12.摄氧率γ（耗氧速率）：单位体积培养液在单位时间内消耗氧的量。单位： γ=Qo2·xx——细胞浓度，kg(干重)/m3

发酵工程发展现状及趋势

发酵工程发展现状及趋势引言发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。发酵技术有着悠久的历史，早在几千年前，人们就开始从事酿酒、制酱、制奶酪等生产。作为现代科学概念的微生物发酵工业，是在20世纪40年代随着抗生素工业的兴起而得到迅速发展的，而现代发酵技术又是在传统发酵技术的基础上，结合了现代的基因工程、细胞工程、分子修饰和改造等新技术。由于微生物发酵工业具有投资少、见效快、污染小、外源目的基因易在微生物菌体中高效表达等特点，日益成为全球经济的重要组成部分。摘要当前，发酵工程的应用是十分广泛的，在不同的工业领域中都有重要应用，例如医药工业、食品工业、能源工业、化学工业、农业、环境保护等，且随着生物技术的发展，发酵工程的应用领域也在不断扩大。一、发酵工程在各领域的发展现状 1、医药行业微生物发酵是生物转化法之一,在中药中早有应用。真菌是发酵中药的主要功能菌。发酵时大都采用单一菌种纯种发酵法。现代中药发酵技术分为液体发酵和固体发酵。中药发酵技术按应用方式可分为无渣式和去渣式,前者可直接用药,后者要提取和制剂用药。发展发酵中药可进一步推进中药现代化和国际化进程,提高中药行业的竞争力,为中药走向世界、造福人类作出新的贡献。 2、食品工业现代化生物技术的突飞猛进，改写了食品发酵工艺的历史。据报道，由发酵工程贡献的产品可占食品工业总销售额的15%以上。目前利用微生物发酵法可以生产近20种氨基酸。该法较蛋白质水解和化学合成法生产成本低，工艺简单，且全部具有光学活性。 3、能源工业乙醇作为一种生产工艺成熟，生产原料来源广泛的替代能源越来越受到人们的关注。燃料酒精不仅可以缓解能源短缺的问题，从长远的利益和能源的可再生性来看，燃料酒精又是一种潜力巨大的物能源。酒精发酵的方式有间歇式发酵、半连续式发酵和连续发酵。

生物技术制药试题及重点

第一章绪论填空题 1. 生物技术制药的特征 _高技术、高投入、高风险、高收益、长周期。 2. 生物药物广泛应用于医学各领域，按功能用途可分为三类，分别是_治疗药物、预防药物、诊断药物。 3. 现代生物药物已形成四大类型：一是应用DNA重组技术制造的基因重组多肽、蛋白质类治疗剂；二是基因药物_______________ ；三是来自动物植物和微生物的天然生物药物；四是合成与部分合成的生物药物； 4. 生物技术的发展按其技术特征来看，可分为三个不同的发展阶段，传统生物技术阶段；近代生物技术阶段；现代生物技术阶段。 5. 生物技术所含的主要技术范畴有基因工程; 细胞工程；酶工程；发酵工程；蛋白质核酸工程和生化工程；选择题 1?生物技术的核心和关键是（A ） A细胞工程B蛋白质工程C酶工程D 基因工程 2. 第三代生物技术（A ）的出现，大大扩大了现在生物技术的研究范围 A基因工程技术B蛋白质工程技术C海洋生物技术D细胞工程技术 3. 下列哪个产品不是用生物技术生产的（D）A青霉素B淀粉酶C乙醇D氯化钠 4. 下列哪组描述（A ）符合是生物技术制药的特征 A高技术、高投入、高风险、高收益、长周期B 高技术、高投入、低风险、高收益、长周期 C高技术、低投入、高风险、高收益、长周期 D高技术、高投入、高风险、低收益、短周期 5. 我国科学家承担了人类基因组计划（C ）的测序工作 A10% B5% C 1% D 7% 名词解释（2）近代生物技术阶段的技术特征是微生物发酵技术，所得产品的类型多，不但有菌体的初级代谢产物、次级代谢产物，还有生物转化和酶反应等的产品，生产技术要求高、规模巨大，技术发展速度快。代表产品有青霉素，链霉素，红霉素等抗生素，氨基酸，工业酶制剂等。（3）现代生物技术阶段的技术特征是DNA 重组技术。所得的产品结构复杂，治疗针对性强，疗效高，不足之处是稳定性差，分离纯化工艺更复杂。代表产品有胰岛素，干扰素和疫苗等。 3. 生物技术在制药中有那些应用？生物技术应用于制药工业可大量生产廉价的防治人类重大疾病及疑难症的新型药物，具体体现在以下几个方面：（1）基因工程制药，利用基因工程技术可生产岀具有生理活性的肽类和蛋白质类药物，基因工程疫苗和抗体，还可建立更有效的药物筛选模型，改良现有发酵菌种，改进生产工艺，提供更准确的诊断技术和更有效的治疗技术等。随着基因技术的发展，应用前景会更广阔。（2）细胞工程和酶工程制药该技术的发展为现代制药技术提供了更强大的技术手段，使人类可控制或干预生物体初次生代谢产物和生物转化等过程，使动植物能更有效的满足人类健康方面的需求。（3）发酵工程制药发酵工程制药的发展主要体现在对传统工艺的改进，新药的研制和高效菌株的筛选和改造等。第二章基因工程制药填空题 1. 基因工程药物制造的主要步骤是：目的基因的获得；构建DNA重组体;构建工程菌；目的基因的表达；产物的分离纯化; 产品的检验。 1. 生物技术制药采用现代生物技术可以人为的创造一些条件，借助某些微生物、植物或动物来生产所需的医学药品，称为生物技术制药。 2. 生物技术药物一般说来，采用DNA重组技术或其它生物新技术研制的蛋白质或核酸来药物称为生物技术药物。 3. 生物药物生物技术药物是重组产品概念在医药领域的扩大应用，并与天然药物、微生物药物、海洋药物和生物制品一起归类为生物生物药物。简答题 1.生物技术药物的特性是什么？生物技术药物的特征是：（1）分子结构复杂（2）具有种属差异特异性（3）治疗针对性强、疗效高（4）稳定性差（5）免疫原性（6）基因稳定性（7）体内半衰期短（8）受体效应（9）多效应和网络效应（10）检验特殊性 2.简述生物技术发展的不同阶段的技术特征和代表产品？（1）传统生物技术的技术特征是酿造技术，所得产品的结构较为简单，属于微生物的初级代谢产物。代表产品如酒、醋、乙醇，乳酸，柠檬酸等。

第三章工业发酵菌种

第三章发酵工业微生物菌种微生物发酵工业是利用微生物的生长和代谢活动生产各种有用物质的现代工业，它是以培养微生物进行发酵为主。而在这个过程中，优良的菌种是一个现代化的发酵工业必不可少的，最为重要的环节。其他如先进的生产工艺和先进的设备，则是为了更充分发挥优良菌种的性能而设计的。第一节工业微生物菌种的分离和选育第二节工业微生物菌种的改良第三节发酵工业中菌种的退化第四节工业微生物菌种的保藏第五节工业微生物菌种的扩大培养第一节工业微生物菌种的分离和选育一般来说，从自然界直接分离到的菌种，不能立即适应实际的生产需要，只有通过选育，才能提高代谢产物的产量、改进产品质量直至简化工艺。在微生物发酵工业中生产菌种的选育方法有：?微生物菌种的分离和选育 ?菌种的改良第一节工业微生物菌种的分离和选育一、微生物菌种的选育二、微生物常规育种三、根据代谢的调节机理选择高产突变菌株一、微生物菌种的选育从自然界分离新菌种一般包括以下几个步骤： 1、采样 2、增殖培养 3、纯种分离 4、性能测定 1、采样采样地点的确定要根据筛选的目的、微生物的分布概况及菌种的主要特征与外界环境关系等，进行综合、具体地分析来决定。如果不了解某种生产菌的具体来源，一般可以从土壤中分离。 ①、确定选好地点取离地面5——15cm处的土壤几十克，盛入预先消毒好的牛皮纸袋或塑料袋中，扎好，记录采样时间、地点、环境情况等，以备查考。 ②、尽快分离一般土壤中芽孢杆菌、放线菌和霉菌孢子忍耐不良环境能力较强，不太容易死亡。但一般应尽快分离。

③、酵母菌或霉菌类微生物采样酵母菌或霉菌类微生物，它们对碳水化合物的需要量比较多，一般又喜欢偏酸环境，所以在普通植物花朵、瓜果种子及腐植质等上面比较多。 2、增殖培养收集到的样品，如含有所需的菌种较多，可直接进行分离。如果样品含有所需要的菌种很少，就要设法增加该菌种的数量，进行增殖（富集）培养。富集培养：富集培养就是指利用不同微生物之间的生命活动特点的不同，制定出特定的环境条件，使仅仅适应于这种条件的微生物旺盛生长，从而使其在群落中的数量大大增加的微生物的分离方法。人们能够利用这种方法很容易地从自然界中分离到所需要的特定微生物。富集的条件可根据所需分离的微生物特点从物理、化学、生物及综合多个方面进行选择，如温度、紫外线、高压、光照、氧气、营养等许多方面。 3、纯种分离通过增殖培养还不能得到微生物单一的纯种，有必要进行分离纯化，来获得纯种。这是因为生产菌种在自然条件下通常是与各种菌混杂在一起的。纯种的分离方法很多，常用的有划线法和稀释法。 ①、划线法 ①、划线法——是将含有菌样的样品在固体培养基表面作有规则的划线培养。 ?扇形划线法、 ?方格划线法 ?平行划线法等菌样经过多次从点到线的稀释，最后经培养得到单菌落。 ②、稀释法。是通过不断地稀释使被分离的样品分散到最低限度，然后吸取一定量注入平板，使每一微生物都远离其他微生物而单独生长成为菌落，从而得到纯种 ③、两种方法的比较 ③、两种方法的比较 ?划线法简单较快； ?稀释法在培养基上分离的菌落单一均匀，获得纯种的机率大，特别适宜于分离具有蔓延性的微生物。为了提高筛选的工作效率，除增殖培养时应控制增殖条件外，在纯种分离时，培养条件对筛选结果影响也很大，一般可通过： ?控制营养成分 ?调节培养基PH ?添加抑制剂

发酵工程在食品领域中的应用

发酵工程在食品领域的应用摘要：传统的发酵工程是以非纯种微生物进行的自然发酵，或以纯种微生物进行的工业化发酵。现代发酵工程作为现代生物技术的重要组成部分，具有广阔应用前景。本文以下将介绍微生物发酵在新食品的配料、食品添加剂、功能性食品的开发等相关的食品领域中的应用以及对发酵工程在食品领域的应用做了展望。关键词：发酵工程；食品领域；应用发酵工程在食品领域的应用广泛。如啤酒是用大麦芽和酒花经啤酒酵母发酵而成。酒类饮料生产中常以谷物或水果味原料经不同的微生物（酵母菌、曲霉等）发酵，加工制成不同的酒。酸奶是在鲜奶里加入了乳酸菌经发酵而成。醋是利用米、麦、高粱等淀粉原料或直接用酒精接入醋酸杆菌发酵加工而成。酱是利用麦、麸皮、大豆等原料经多种微生物（曲霉、酵母菌和细菌）的协同作用制成。现代发酵工程包括微生物资源开发利用；微生物菌种的选育、培养；固定化细胞技术；生物反应器设计；发酵条件的利用及自动化控制；产品的分离提纯等技术。 1、生产传统的发酵产品传统的发酵产品是指传统食品发展中一直存在的应用发酵技术的食品，如料酒、酱油、酒精等。在传统食品的生产中，发酵技术是生产过程中的核心部分。发酵技术的是否成熟，时刻关系到产品的好坏[1]。 1.1酒类酿造酒类主要是酿造酒和蒸馏酒。原料经发酵后，不需再蒸馏而可直接饮用的酒称为酿造酒，如啤酒、葡萄酒、黄酒、日本清酒、果酒等。将发酵液或酒酿经过蒸馏得到蒸馏酒，如白酒、白兰地、威士忌、朗姆、伏特加等。传统的发酵方法在时间上较长，无法有效地满足啤酒厂家在现阶段啤酒生产的实际需求。但利用固定化酵母的连续发酵工艺，可有效地减少啤酒所需要发酵的实际时间。 1.2调味品生产运用发酵工艺可以生产酱油、酱品、豆腐乳、豆豉、醋等调味品[2]。现阶段，发酵工艺也有很大提高，发酵工程在我国的酱油、酱类、豆腐乳等传统的制造行业中得到广泛应用。发酵工程最大的一个优点是可有效地缩短发酵的周期，大大地提升原料的利用率，并在一定程度上提高相关产品的品质[3]。 2、食品添加剂的生产发酵工程在食品的发酵过程中能生产出天然色素和天然香味型剂，这些天然色素和天然香味型剂可以取代人工合成色素与味精，是未来食品添加剂发展的方向。现在市面上常见的各种食用色素以及香料等都是通过发酵工程技术而生产的食品添加剂[4]。江苏化工学院全易等[5]自制得选择性优良且价廉的糖化酶和异淀粉酶,生产出低甜度、低热量、高粘度、不被微生物发酵的甜味麦芽糖醇。食品防腐剂枯草芽孢杆菌是一种非致病型细菌，在生产代谢过程中产生的抗菌肽，可抑制食品中真菌、细菌、酵母菌的生长，且无毒、无残留、抑菌效果显著、无耐药性[6]。 3、功能性食品的开发我们不仅需要将药用的天然真菌直接作用至功能性食品的开发上，而且还需要批量的生

发酵工程知识点

第一章发酵工程概述一、发酵工程：是利用微生物特定的形状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用与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、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的发酵技术。二、发酵工程简史： 1590 荷兰人詹生制作了显微镜 1665 英国人胡克制作的显微镜观察到了霉菌近代发酵工程建立初期 1864 巴斯德灭菌法 1856 psateur 酵母导致酒精发酵 19世纪末 Koch 纯种分离和培养技术三、发酵工程技术的特点（1）主体微生物的特点 ①微生物种类繁多，繁殖速度快、代谢能力强，容易通过人工诱变获得有益的突变株； ②微生物酶的种类很多，能催化各种生化反应 ③微生物能够利用有机物、无机物等各种营养源 ④可以用简易的设备来生产多种多样的产品 ⑤不受气候、季节等自然条件的限制等优点（2）发酵工程技术的特点 ①发酵工程以生命体的自动调节方式进行，数十个反应能够在发酵设备中一次完成 ②反应通常在常温下进行，条件温和，耗能少，设备简单

③原料通常以糖蜜，淀粉等碳水化合物为主 ④容易生产复杂的高分子化合物 ⑤发酵过程中需要防止杂菌污染 (3)发酵工程反应过程的特点 ①在温和条件下进行的 ②原料来源广泛，通常以糖、淀粉等碳水化合物为主 ③反映以生命体的自动调节形式进行（同（2）①） ④发酵分子通常为小分子产品，但也很容易生产出复杂的高分子化合物四、发酵工程的一般特征 ①与化学工程相比，发酵工程中微生物反应具有以下特点：作为生物化学反应，通常在常温常压下进行，没有爆炸之类的危险，不必考虑防爆问题，还有可能使一种设备具有多种用途 ②原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，加入少量的各种有机或无机氮源，只要不含毒，一般无精制的必要，微生物本身就有选择的摄取所需物质 ③反应以生命体的自动调节方式进行因此数十个反应过程能够像单一反应一样，在称为发酵罐的设备内很容易进行 ④能够容易的生产复杂的高分子化合物，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，能高度选择性的进行复杂化合物在特定部位的氧化还原官能团导入等反应 ⑥生产发酵产物的生物物质菌体本身也是发酵产物，富含维生素、蛋白质、酶等有用物质，因此除特殊情况外，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。进行设备的冲洗、灭菌，空气过滤

发酵工程相关定义

发酵工程相关定义 1、发酵: 通过微生物的生长繁殖与代谢活动,产生与积累人们所需产品的生物反应过程 2、发酵工程(传统): 微生物培养与代谢过程 3、发酵工程(现代): 采用现代工程技术手段,利用天然生物体或人工改造的生物体对原料进行加工,为人类生产有用的产品,或直接把生物体应用于工业生产的过程 4、筛选——初筛从分离得到的大量微生物中筛选出目的菌 5、复筛在初筛的基础上进一步鉴定菌种的生产能力 6、菌种退化:接种传代或保藏之后,群体中某些生理特征与形态特征逐渐减退或完全丧失的现象 7、营养缺陷型突变株:指原菌株由于发生了基因突变,致使合成途径中某步骤发生缺陷,而丧失了合成某些营养物质(氨基酸、维生素、碱基等)的能力 8、原养型:营养缺陷型菌株经回复突变或重组变异后产生的菌株,其营养要求在表型上与野生型相同

9、基本培养基(minimal medium,MM):仅能满足微生物野生型菌株生长需要的培养基 10、完全培养基(complete medium,CM):可以满足一切营养缺陷型菌株需要的天然或半合成培养基 11、补充培养基(supplemented medium,SM):只能满足相应营养缺陷型生长需要的合成培养基 12、杂交育种:将两个基因型不同的菌株经吻合(或结合)使遗传物质重新组合,从中分离出具有新性状的菌株 13、原生质体:由细胞质膜包围的原生质部分 14、具有活性的原生质体制备:通过物理、化学的方法将微生物细胞壁破碎释放出原生质体的过程 15、再生:原生质体重新合成细胞壁物质,恢复其完整的细胞形态的过程 16、转化:外源DNA进入宿主细胞的过程 17、原生质体转化育种:整条染色体DNA、片段DNA或质粒DNA转化原生质体获得转化子的育种技术 18、原生质体融合:通过人为的方法,使遗传性状不同的两细胞的原生质体发生融合,并进而发生遗传重组以产生同时带有双亲性状的、遗传性稳定的融合子的过程 19、基因组改组育种:微生物全基因组改造中快速进行特定群体的基因交换重组,从而增加群体多样性、改良群体中个体性能等的连续遗传改变及表型选择过程

(完整版)发酵工程与设备习题答案

第一章 1．简述发酵工程的概念及其主要内容。发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。它是应用生物学、化学和工程技术学的原理，大规模（工厂化）培养动植物和微生物细胞，生产生物量或产物的科学。发酵工程可分为上游工程、中游工程和下游工程。生产微生物细胞（或生物量）；生产微生物的酶；●生产微生物的代谢产物；?生产基因重组产物；?将一个化合物经过发酵改造其化学结构——生物转化。 2.什么叫次级代谢产物？次级代谢产物是微生物在哪些生长时期形成的？其与初级代谢产物有什么关系？以初级代谢产物为原料通过次级代谢合成的，对自身无明确生理作用的代谢产物叫次级代谢产物。关系：先产生初级代谢产物，后产生次级代谢产物；初级代谢是次级代谢的基础；次级代谢是初级代谢在特定前提下的继续与发展。 3.发酵过程有哪些组成部分？用于菌种扩大培养和发酵生产用的培养基配方；培养基、发酵罐和辅助设备的灭菌；●足量的高活性、纯培养的接种物；?在适宜条件的发酵罐中培养菌体生产产物；?产物的提取和纯化；?生产过程的废物的处理。第二章 1.发酵工程菌株的选育方法有哪些？各有何特点？自然选育：自发突变率低，变异程度较轻微，变异过程十分缓慢；自发突变不定向，负向变异可能性大，正向变异可能性小诱变育种：方法简单，快速，收效显著。原生质体融合：打破种属间的界限，提高重组频率，扩大重组幅度。杂交育种：使不同菌株的优良性状集中在重组体中，扩大变异范围，具有更强的方向性和目的性。基因工程育种：按人们的愿望使生物体的遗传性状发生定向变异。 2.发酵工程对菌种有何要求？菌种的分离和筛选基本流程是怎样的？要求：能大量高效合成产物；发酵培养基原料廉价；培养条件容易控制；易于液中提取产物；不易污染其它杂菌和噬菌体；无毒无害；性能稳定，不易退化

发酵工程在农产品加工上的应用

杨淑芳（天津市农业信息中心，天津　３００２０１）摘　要：　发酵工程技术在农产品加工方面的应用越来越广泛，该文阐述了发酵工程的概念；论述了发酵工程在农产品加工方面的应用，提出了与生产实践相结合的实例；展望了发酵工程技术在农产品加工领域中的美好发展前景。关键词：发酵工程；农产品加工收稿日期：２００８－０４－０３作者简介：杨淑芳（１９５６－），女，高级工程师，研究方向为农业信息。发酵工程是现代生物技术的组成部分，是采用现代发酵设备，使经优选的细胞或经现代技术改造的菌株进行放大培养和控制性发酵，获得工业化生产预定的产品。基因工程和细胞工程是生物技术的主要领域，是发酵工程、酶工程的基础；发酵工程和酶工程又是基因工程、细胞工程研究成果的实际应用，其中发酵工程占有重要位置。从生物工程的过程看，只有通过发酵工程，才能使由基因工程或细胞工程获得的某种目的菌种实现工业化生产，获得经济效益。可见，发酵工程是生物技术产业化的基础。生物技术中的基因工程、酶工程、单克隆抗体、生物量的转化等研究成果为发酵工程注入新的内容，使传统的发酵工艺焕发“青春”，赋予微生物发酵技术新的生命力，使微生物发酵制品不断增加，也使发酵工程在制药业、食品工业和农产品加工业显示出强大的生命力。该文主要介绍发酵工程在农产品加工方面的应用。１　发酵工程在甜高粱茎秆加工上的应用随着经济和社会的高速发展，能源的需求量越来越大。在国际国内石油价格不断上涨的情况下，世界各国都在积极探索利用可再生能源发展可再生的石油替代燃料。甜高粱茎秆发酵制取燃料乙醇是目前生物质能领域的研究热点之一。试验研究表明，甜高梁每年的乙醇产量为６１０６Ｌ／ｈｍ２，而号称太阳能最有效转化器的甘蔗只有４６８０Ｌ／ｈｍ２，玉米为２３９０Ｌ／ｈｍ２。甜高梁光合效率为大豆、甜菜和小麦等作物的２￣３倍。在生物能源系统中，甜高粱是第一位竞争者，是世界公认的高能作物。甜高粱同普通高粱一样，每亩地也能产出２００￣５００ｋｇ的粮食籽粒，但甜高粱的精华在于它亩产４０００￣５０００ｋｇ、富含１８％￣２４％糖分的茎秆。巴西政府自１９７５年开始用甜高粱发酵生产酒精，并提出一项以甘蔗、木薯、红薯、甜高粱为原料发酵生产酒精替代汽油的计划。美国从１９７８年开始进行甜高粱发酵生产酒精的研究，美国能源部还将甜高梁列为制取酒精的主要作物，他们计划用甜高粱逐渐取代玉米生产酒精。从１９８２年开始，欧洲开展了甜高梁的研究，首先估价了甜高粱作为一种有潜力的工业和能源作物的可能性，并于１９９１年在欧共体内成立了甜高粱网，在不同国家分工开展甜高梁研究。Ｗｙｍａｎ　［１］就中国北方的发酵工程在农产品加工上的应用

食品发酵工程技术现状与趋势

酒精阳性乳是指用68%或70%酒精与牛乳混合而产生细微颗粒或絮状凝块的牛乳。食品发酵工程技术现状与趋势（仅供参考）发酵工程就是通过研究改造发酵所用的菌种，以及相应的生物技术手段控制发酵过程，来大规模地工业化生产发酵产品。生物技术以基因工程为核心内容，包括细胞工程、酶工程和发酵工程等技术领域，可依据发酵目标产品定向开发菌株。应用现代生物技术分离、选育、改良发酵菌株，人为控制菌种比例和添加量，进行纯种发酵，既可以提高发酵效率, 又能稳定产品质量。我国是食品发酵与酿造基础较好的国家，传统酿酒和传统酿造在我国历史悠久，现代发酵技术在酿酒工业、酶制剂工业等的带领下，在我国已形成一个完整的工业体系，规模和产量在世界上都占有相当的比重。发展食品发酵与酿造工业在我国已有相当的产业基础、较好的技术力量及广阔的市场和需求。但是，我国传统发酵食品总体工业化程度不高，目前只有酱油、醋等少数产品实现了高度工业化，还有很大一部分传统发酵食品的加工手段比较原始或工业化程度很低，如腐乳、豆豉、酱菜等。食品发酵工程技术是随着工业技术的进步而不断发展的，随着生物技术的高速发展，发酵工程也得到了迅速发展。发酵工程是生物技术的必由之路，许许多多通过生物技术发展起来的新产品都必须用发酵方法来生产。因此可以说，发酵工程的潜力几乎是无穷的，随着科学技术的进步，发酵工程也必将取得长足的进步。现代食品发酵工程技术的发展主要集中在以下几方面。（一）利用基因工程技术，人工选育和改良菌种基因工程是一种将目的基因从DNA上切割下来(或人工合成)，在体外将该基因连接到载体上，通过转化或转导等手段将重组的基因组导人受体细胞，使后者获得复制该基因的能力，从而达到定向改变茵种遗传特性或创造新菌种的目的。这种带有目的基因的受体细胞，具有我们所希望的新的遗传性能和生产性能，这是常规育种方法无法做到的。基因工程已迅速在动植物细胞、微生物中得到应用，我们已能使微生物获得只有动植物细胞才有的生产特性，就是说采用微生物发酵技术就能获得价格昂贵的动物性蛋白质，如胰岛素、干扰素等。可以说，基因工程为发酵与酿造技术提供无限的潜力，掌握了基因工程技术，就可以根据人们的意愿来创造新的物种，利用这些物种为人类做出不可估量的贡献。（二）结合细胞工程技术，用发酵技术进行动植物细胞培养细胞原生质体融合技术使动植物细胞的人工培养技术进入了一个新的阶段。借助于微生物细胞培养的先进技术，大量培养动植物细胞的技术日臻完善，有很多已经进行大规模生产。动植物细胞能产生很多微生物细胞所不具备的特有的代谢产物，进行动植物细胞的培养，就能生产这些特有物质。如动物细胞可生产生长激素、疫苗、免疫球蛋白等；植物细胞可生产生物碱类、色素、类黄酮、花色苦、苯酚、固醇类、菇烯类、植物生长激素类、调味品、香料等。植物细胞培养还可以用于种苗生产，名贵的植物、花卉种苗可在实验室得以培育。（三）应用酶工程技术，将固定化酶或细胞广泛应用于发酵与酿造工业将酶固定在不溶性膜状或颗粒状聚合物上，以聚合物作为载体的固定化酶在连续催化反应过程中不再流失，从而可以回收并反复利用，这样就改善了反应的经济性；酶也不会混杂在反应产物中，可大大简化提取纯化工艺；另外，有些酶在游离状况下容易失活，固定后稳定性得以提高。固定化细胞则是将具有一

推拉式生产的基本概念

最近，拉式生产是工业界最时髦的话题，无论是精益生产还是敏捷供应链都以拉式生产快速反应为核心。我们大多企业都准备转向按单生产，随需而动。难道按单计划生产就是拉式生产了吗？本文就是想探讨推拉的本质，来阐述拉式生产的基本规律。一，推-拉的基本概念这里有两个概念必须澄清，不能混淆：第一个是MRP和看板比较，MRP是推，看板是拉，这主要是指执行层。MRP是按生产订单执行。看板是前工序是按后工序的指令或消耗执行。第二个是计划的推拉概念，计划可以是推也可以是拉，也可以推拉结合，如ATO模式就是前推后拉模式：如按单装配（拉，MTO），一些关键装配件用MPS（推，MTS）。我这里重点讨论的推-拉是指执行层的。推拉的关键区别主要体现在执行层，而不是计划层。计划强调远瞻性和透明性。根据市场竞争性可以按实际需求计划，也可以按预测需求计划。那么什么是推式系统呢？它是依赖批量计划来执行，成批送到下游工序或仓库排队。集中控制，不考虑下一个工序的实际节拍，独立的工序控制，关注资源能力。没有形成连续流。那么什么是拉式系统呢？它是实时响应实际需求或消耗来执行，一种由下游向上游提出实际生产需求的生产控制方法。分散控制，灵活和容易的适应性，关注物料的流动。二，MRP和看板的本质区别（1），为什么MRP是推式系统？这里不是指的计划而是指的是执行过程，它是利用客户的订单发货和预测来决定将要供应和生产的需求。生产车间用生产订单和工序段排程来沟通。在车间没有真正优先级的方法来执行。（2），为什么看板是连续拉式系统？看板是一个卡或传票，是一套执行规则的系统，可视化的连续拉动，通过消耗点移动物料，是精益生产理想的拉式方法用于车间执行的工具。 MRP计算需求运行要求采购和生产。精益用MRP的毛需求严格地作为看板需求的计算的投入。只有出现需要生产的信号，精益实际才生产。举个例子：假设MRP算出今天需要500个，在MRP系统里，产生一个生产订单500个。而在精益里，每天500个将转成5 个看板，每个看板数量100个。现在我们知道预计需要生产多少，但是，我们只有等到前道工序的信号才能生产。如果今天只接受4个空看板信号，那就只能生产4个看板的数量400个。不象MRP盲目的生产500个。所以，在精益里，我们只能生产需要的，而不是预计的。（3），为什么APS或DBR是广播式拉动系统？ APS或DBR是实时的，基于事件的按单承诺和履约的有限资源系统，可视化的广播拉动或鼓点拉动，可以快速调整的，模拟计划排程并优化执行的工具。