微生物发酵工艺
微生物发酵工艺与产业发展现状分析
微生物发酵工艺与产业发展现状分析1. 微生物发酵工艺微生物发酵是利用微生物代谢产生的酶、代谢产物等生物活性物质来完成物质转化的过程。
发酵技术广泛应用于生物药品、酒类、酸奶、面包等食品、淀粉等产业，具有底料资源多、生产条件简便、成本低等优点。
发酵过程中，微生物的品种、培养基的组成、培养条件以及发酵设备的设计、控制等是影响发酵工艺效果和产物质量的重要因素。
近年来，基于生物技术的发酵工艺在发展中逐渐实现了工业化生产。
2. 微生物发酵产业现状目前，世界主要工业化国家中，微生物发酵产业已成为生物产业的重要组成部分。
中国也从2006年开始实施生物产业发展规划，推动生物技术在产业应用方面的发展。
在生物制药领域，抗生素、生物制剂等药品成为中国生物制药市场的主要产品；在食品工业领域，酸奶、酵母、酸菜等发酵食品得到广泛应用；在能源领域，微生物制氢、生产生物燃料等技术正在发展中。
然而，在我国微生物发酵产业发展过程中，存在着资金投入不足、技术创新不足、产业链缺失等问题，亟待解决。
3. 微生物发酵产业未来发展趋势未来，随着生物技术的不断进步和环境保护意识的增强，微生物发酵产业发展前景广阔。
首先，微生物基因工程技术的发展将有助于生产更高效、更安全、更纯净的生物制品。
同时，微生物发酵技术已广泛应用于环境治理、食品安全、能源开发等领域，未来将会为这些领域提供更有效的解决方案。
其次，认识到微生物发酵产业的重要性，政府和企业将加大对该领域的投入力度，促进技术研究和成果转化，推动微生物发酵产业的快速发展。
总之，微生物发酵产业是生物产业的重要组成部分，未来将继续发挥重要作用，推动中国经济持续健康发展。
微生物发酵工艺的流程
微生物发酵工艺的流程微生物发酵工艺是一种利用微生物介导的发酵过程，将原料转化为有用产物的技术。
它广泛应用于食品、饮料、药品、化妆品、生物燃料等产业。
微生物发酵的流程可以概括为以下几个步骤：选择合适的微生物菌种、培养菌种、发酵培养基的制备、发酵过程中的控制和管理、及产物的提取与分离纯化。
首先，选择合适的微生物菌种是微生物发酵工艺的第一步。
根据工艺的要求和产物的需要，选择具有理想发酵性能的菌种。
常用的微生物菌种包括酵母、乳酸菌、醋酸菌、酱油菌等。
菌种的选择主要考虑产物的特性、发酵条件、菌种的稳定性、耐受性以及生产的经济性等因素。
其次，培养菌种是发酵工艺的关键环节。
通常使用液体或固体培养基来培养菌种。
液体培养是最常见的方法，通过加入适量的营养物质（碳源、氮源、无机盐等）和调整好的pH值、温度和氧气条件等，促使微生物菌种生长繁殖。
固体培养则涉及将营养物质包裹在固体载体中，例如琼脂、玉米粉等。
培养时间因物种的不同而异，一般需要在合适的温度和条件下培养一定时间。
制备发酵培养基是微生物发酵的另一个重要步骤。
发酵培养基中的成分主要包括碳源、氮源、无机盐、微量元素和调节剂等。
对于不同的微生物菌种，营养需求略有不同。
因此，根据具体的工艺要求，需要调节发酵培养基的成分，并且经过消毒，以避免污染物对发酵过程的干扰。
发酵过程的控制和管理是微生物发酵工艺中的核心环节。
在发酵过程中，温度、pH值、氧气供应和搅拌等参数需要被精确控制。
这些参数的控制对于发酵过程中微生物的生长、代谢和产物生成都至关重要。
温度过高或者过低，pH值偏高或者偏低，氧气供应不足或者过多，都可能导致微生物生长受阻、代谢途径受限，从而影响产物的生成和产量的提高。
此外，还需要注意发酵过程中的消毒工作，以防止细菌、真菌和病毒的污染。
最后，产物的提取与分离纯化是微生物发酵工艺的最后一步。
发酵过程中合成的产物通常是复杂的混合物，需要经过提取和分离纯化才能得到所需的目标产物。
微生物发酵的工艺流程
微生物发酵的工艺流程
微生物发酵工艺流程是将微生物作为催化剂，利用微生物对底物进行代谢反应生产所需产物的过程。
下面是一个一般的微生物发酵工艺流程的简要描述：
1. 选择合适的微生物菌种：根据所需产物的特性和生产条件，选择合适的微生物菌种，如细菌、酵母菌或真菌等。
2. 菌种预处理：将微生物菌种从培养基中分离培养，经过预处理，如挑选纯种菌株、培养活性较高的菌株等。
3. 培养基配置：根据微生物菌种的需求，配置合适的培养基，包括碳源（如葡萄糖）、氮源（如酵母粉）、矿物盐、生长因子等。
4. 发酵罐的准备：对发酵罐进行消毒，以防止其他微生物的污染，并确保发酵过程的卫生条件。
5. 接种和扩大：将经过预处理的微生物菌种接种到培养基中，并进行扩大培养，促进菌种的生长和繁殖。
6. 发酵过程控制：控制发酵罐中的温度、pH值、氧气供应等条件，以促进微生物菌种的生长和代谢产物的合成。
7. 代谢产物采集：在发酵过程达到合适的阶段时，收集代谢产物，如通过分离、浓缩等方法提取产物。
8. 产品后处理：对采集到的代谢产物进行后处理，如纯化、结晶、过滤等步骤，获得纯度较高的最终产品。
9. 发酵残渣处理：处理发酵残渣，如通过干燥、焚烧等方式进行处理和处置。
以上是一个一般的微生物发酵工艺流程的简要描述，具体的流程步骤和操作方法会根据不同的产物和微生物菌种而有所不同。
生物发酵工艺流程
生物发酵工艺流程生物发酵工艺是一种利用微生物在一定条件下进行代谢活动的工艺，通过发酵可以生产许多重要的生物制品，例如酒精、乳酸、酱油等。
下面将介绍一种常见的生物发酵工艺流程。
首先，选择合适的微生物菌种。
不同的生物发酵过程需要不同的菌种，在选择菌种时需要考虑其适应性、活力、产量等因素。
菌种可以从自然环境中采集，也可以经过筛选和改良得到。
接下来是培养菌种。
首先制备菌种的基础培养基，包括碳源、氮源、无机盐等。
将菌液接种到培养基中，然后通过恒温、搅拌等措施提供合适的环境条件，促进菌种的繁殖和生长。
培养菌种的最终目的是获取足够多的活菌来进行发酵。
一般情况下，培养时间为24小时至72小时，根据不同的发酵工艺和菌种的生长速度来确定。
当菌种培养完成后，需要进行菌液的处理。
一般情况下，菌液中含有大量的微生物细胞、代谢产物等。
菌液可以通过离心分离、滤过等方法去除微生物细胞，得到纯净的发酵液。
根据不同的发酵工艺，接下来可能需要添加适当的营养物质和调节剂来促进发酵的进行。
这些物质可以提供额外的碳源、氮源等，也可以调节pH和温度等因素，使得发酵条件更加适宜。
发酵过程中需要控制一些重要的参数，例如温度、pH值、氧气供应等。
这些参数对于微生物的生长和产物生成都有影响。
通过合理的控制这些参数，可以提高发酵效率和产物质量。
一般情况下，发酵过程需要持续一定的时间，以充分利用底物和达到预期的产量。
发酵结束后，可以通过离心分离、滤过等方法分离出发酵产物。
产物经过一系列的处理、浓缩、纯化等步骤，最终得到所需的纯品。
最后，对废液进行处理。
发酵过程中会产生大量的废水和废气，其中可能含有一些有害物质。
需要经过处理、过滤等步骤，达到环保的要求后才能排放。
以上是一种常见的生物发酵工艺流程，当然随着科技的发展和实际需求的变化，具体的工艺流程可能会有所不同。
生物发酵工艺为我们提供了一种绿色、高效的生产方式，对于推动生物产业的发展具有重要的意义。
发酵工艺原理知识点归纳
发酵工艺原理知识点归纳发酵工艺是一种将微生物应用于食品、饮料、药品、化妆品等生产过程的方法。
通过微生物的代谢活动，原料经过酶促反应转化为终产物。
发酵工艺原理是指发酵过程中微生物的生长、代谢、产物生成等基本原理。
下面将发酵工艺原理的知识点进行归纳。
1.微生物选择：发酵工艺中，选择适合的微生物菌种是十分关键的。
微生物菌种的选择受到产品的要求、原料的性质、废物的处理等方面的考虑。
不能阻碍微生物生长和代谢的因素，如温度、酸度、抗生素、重金属离子等，需要在菌种选择中予以考虑。
2.生长条件：微生物的生长需要适合的环境条件，如温度、酸碱度、氧气浓度等。
不同微生物对环境条件的要求不同，需要根据菌种选择合适的条件。
此外，生长条件也会影响微生物代谢产物的生成，需要根据产品要求进行调控。
3.底物转化：微生物通过代谢作用将底物转化为产物。
底物转化的原理可分为有氧与无氧两种情况。
有氧情况下，微生物通过氧化作用转化底物。
无氧情况下，微生物通过发酵作用转化底物。
底物转化需满足适当的温度、pH等条件，以及提供足够的底物和营养物质。
4.发酵过程控制：发酵过程中需要进行严格的控制，以确保产品的质量和产量。
控制因素包括温度、pH、营养物质供应、气体供应等。
通过控制这些因素，可以调节微生物的生长速度、代谢产物生成以及产物分布。
5.产品分离与提纯：在发酵过程中，发酵液中的微生物产物需要分离和提纯。
常用的分离技术包括离心、过滤、膜分离、吸附等。
分离与提纯的目的是获得纯度高、活性好、稳定性强的产物。
6.废物处理：发酵过程中会产生一些废物，需要进行合理的处理。
废物处理方式包括生物处理、物理处理和化学处理等。
废物处理的目的是减少对环境的影响，同时回收可利用的物质。
以上是发酵工艺原理的主要知识点的归纳。
发酵工艺的应用范围广泛，涉及食品、饮料、药品等多个领域。
发酵工艺原理的研究不仅关乎产品的质量和产量，还与环境保护和资源回收利用密切相关。
随着科学技术的发展，发酵工艺原理的研究也在不断推进，为发酵工艺的应用和发展提供了新的思路和方法。
微生物发酵制药工艺
3发酵制药的基本过程
菌种选育
孢子制备
实验室、种子库
种子制备
发酵工段
发酵车间
发酵控制
提炼工段
成品工段
预处理
分离提取
浓缩纯化
成品工段
提炼车间
包装车间
包装
原料药
2.2 微生物的生长特征
微生物发酵基本过程特征（批式）菌体生长与产物生成的特征，
三个阶段
❖
❖
❖
❖
❖
❖
发酵前期(fermentation prophase)
甲羟戊酸、糖类、不常见的氨基酸（如D－氨基酸、
β－氨基酸等）、环多醇和氨基环多醇等。
次级代谢产物的生物合成的基本过程
❖
次级代谢产物的合成基本过程包括构建单位
的聚合—再修饰—装配。在此过程中，次级
代谢产物的累积受合成途径中某些酶活性的
限制，这些关键酶活性大小与产量正相关。
（1）前体聚合
❖
微生物合成生源后，通过缩合反应形成聚酮体、寡肽、聚乙
菌体生长期（cell
发酵中期(fermentation metaphase)
产物合成（生产）期(product synthesis phase)
growth phase）
发酵后期(fermentation anaphase)
菌体自溶期(cell autolysis phase)
发酵前期特征
❖
❖
❖
❖
往往在静止期，加入诱导物，基因转录和产物表达，
所以产物生成速率和比速率分别为：
代谢产物的生物合成
❖
代谢（metabolism）是生物体内进行的生理生化反应的统称。
微生物发酵工艺的优化与控制
微生物发酵工艺的优化与控制一、微生物发酵工艺的基本概念微生物发酵是利用微生物在特定的生理、生化条件下，将有机物转化为有用物的一种生物化学反应，广泛应用于生物制药、食品发酵、环境治理等领域。
微生物发酵工艺是指对微生物的生长、代谢和产物分泌过程进行管理和调控的技术体系，目的是提高产量和产品质量。
二、微生物发酵工艺的优化微生物的生长、代谢和产物分泌过程受多个因素的影响，通过对这些因素进行优化可提高微生物的产量和产品质量。
1. 培养基的优化培养基是微生物生长的主要环境，优化培养基的配方可以提高微生物的生长速度和代谢活性，降低生产成本。
优化方法包括：改进碳、氮源的类型、浓度，添加发酵辅助剂、提高pH值、改善培养基的通气性等。
2. 发酵条件的控制发酵条件的控制对微生物的代谢和产物分泌有着重要影响。
常用的调控因素有：温度、pH值、氧气含量、气体流速、搅拌速度等，不同微生物有不同的最适发酵条件。
3. 微生物种质的选择微生物种质不同，其代谢途径和产物分泌能力也不同。
通过筛选优良的微生物种质，可以提高产量和产物质量。
种质选择时需考虑微生物的适应性、稳定性和抗污染性等因素。
三、微生物发酵工艺的控制微生物发酵工艺的控制是指在发酵过程中对微生物生长、代谢和产物分泌过程进行实时监测和调控，保证发酵过程的稳定性和产品质量。
1. 在线监测在发酵过程中，通过传感器实时监测微生物发酵液中的氧气含量、pH值、温度、溶氧量等参数，及时发现问题并进行调整。
2. 实时控制根据监测到的数据，实时调整发酵条件，控制微生物的生长、代谢和产物分泌过程，以达到目标生产指标。
3. 优化控制根据数据分析和决策，对发酵条件进行优化控制，进一步提高产量和产品质量。
四、微生物发酵工艺的应用案例微生物发酵在生物制药、食品发酵、环境治理等领域有着重要应用。
1. 生物制药通过微生物发酵技术，可生产多种生物制剂如青霉素、链霉素、庆大霉素等抗生素、胰岛素等蛋白质药物。
微生物发酵工艺流程
微生物发酵工艺流程主要包括以下步骤：
1.菌种选择与培养：根据生产需要，选择适合的微生物菌种，并进行培养，以获得大量活菌体。
2.种子扩大培养：将选择的菌种进行扩大培养，以获得足够数量的菌体。
3.发酵原料准备：根据生产需要，准备适量的发酵原料，如葡萄糖、淀粉、蛋白质等。
4.灭菌处理：对发酵原料进行灭菌处理，以消除杂菌和有害微生物。
5.接种与发酵：将培养好的菌种按照一定比例接入灭菌后的原料中，在适宜的发酵条件下进行发酵。
6.产物提取与精制：发酵结束后，通过适当的提取和精制方法，将目标产物从发酵液中提取出来并进行精制。
7.产品质量检测与质量控制：对提取的产物进行质量检测和质量控制，以确保产品质量符合相关标准和客户要求。
8.废水处理：对发酵过程中产生的废水进行处理，以消除有害物质和异味。
以上是微生物发酵工艺流程的一般步骤，具体的工艺流程可能会因不同的微生物、不同的原料和不同的产品而有所差异。
在实际生产中，需要根据具体情况进行选择和调整。
7第七章-微生物发酵及工艺
在分批培养过程中根据产物生成是否与 菌体生长同步的关系，将微生物产物形 成动力学分为与生长有联系的和与生长 无联系的类型。
化学工程和计算机应用的发展为发 酵工艺控制打下另一方面的基础，
研究发酵动力学，找出适于描述和真 正能反映系统的生化反应过程的数学模 型，通过现代化的试验与计算手段，相 信不久定能为发酵的优化控制开创一个 新的局面。
第一节 发酵的基本概念、基本类 型和发酵方式
A.发酵基本概念
B.发酵的基本类型
C.发酵方式 一、分批培养 二、补料分批培养（半连续培养） 三、连续培养
发酵的一般流程
培养基配制
种子扩大培养
空气除菌 发酵设备
培养基灭菌
发酵生产
下游处理
发酵工艺控制引言部分
微生物发酵的生产水平取决于生产菌种本 身的性能，和合适的环境条件、才能使 它的生产能力充分表达出来。我们通过 各种研究方法了解有关生产菌种对环境 条件的要求，了解生产菌在合成产物过 程中的代谢调控机制以及可能的代谢途 径，为设计合理的生产工艺提供理论基础。
而产物的形成很少或全无;在第二时期，产物以 高速度形成，生长也可能出现第二个高峰:碳源 利用在这两个时期都很高。因此，这一类型其 产物形成及菌体生长一般是分开的，从生长源 来看，这一类型发酵产物不是碳源的直接氧化， 而是菌体代谢的主流产物，所以一般产量较高。 也可以分为如下两类: ①产物的形成是经过连锁反应的过程，如丙 酮丁醇、丙酸等发酵。 ②产物的形成不经过中间产物的积累，如延 胡索酸、谷氨酸等。其菌体生长与 产物积累分在两个明显的时期，如柠檬酸。
微生物发酵工艺流程图
微生物发酵工艺流程图微生物发酵工艺流程图微生物发酵工艺是利用微生物的生理代谢过程，通过对发酵菌种的培养、营养条件的调控，实现对特定物质的生产。
下面是一个典型的微生物发酵工艺流程图。
1. 菌种的制备通过接种活化培养物，并进行连续传代，获得纯菌株。
经过鉴定后，选择适宜的菌株用于发酵。
2. 初始培养将菌株接种至培养基中，利用适宜的培养条件（温度、pH值、氧气供应等）进行初级培养。
通过观察生长曲线，确定最佳的培养时间。
3. 大规模培养将初级培养物转移到大规模发酵罐中，增加培养基的体积和营养成分，并控制好培养条件，以保证菌株的最大生长率。
4. 发酵产物的分离和提取经过一定时间的培养，菌株会产生目标产品。
通过对发酵液进行采样分析，确定产物质量。
接下来需要对发酵液进行分离和提取。
常见的分离方法包括离心、过滤或电渗析。
5. 产品的纯化和提纯通过各种分离方法，如层析、絮凝处理、结晶、蒸馏等，提取和纯化目标产物。
确保产品的纯度和质量符合要求，以便后续的加工和应用。
6. 产品的包装和存储经过纯化和提纯的产物可以进行包装和存储。
根据产品的性质，采取适当的包装材料，以保护产品的质量。
存储条件根据产品的稳定性要求进行调控。
7. 流程监控和质量控制在整个发酵过程中，需要对各个环节进行监控和控制。
通过采样分析、物理参数监测和微生物学检测，确保工艺的稳定性和产品的质量一致性。
8. 清洁和消毒发酵过程结束后，需要对发酵罐和其他设备进行彻底的清洁和消毒，以防止可能的污染和交叉感染。
9. 废物处理废弃物和废水需要经过适当的处理，符合环境保护的要求，并确保不会对周围环境和人体健康造成污染。
微生物发酵工艺流程图是微生物发酵过程的一个简化表示。
通过这个流程图，可以清晰地了解整个发酵工艺的步骤和各个环节的关系。
同时，流程图也是指导实施者进行工艺操作和控制的重要依据。
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第六章微生物发酵制药工艺6.1 微生物发酵与制药6.2 微生物生长与生产的关系6.3 微生物生产菌种建立6.4 发酵培养基制备6.4 发酵培养基制备• 概念（medium）供微生物生长繁殖和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。
• 培养基的组成和比例是否恰当，直接影响微生物的生长、生产和工艺选择、产品质量和产量。
6.4.1 培养基的成分碳源氮源无机盐水生长因子前体与促进剂消泡剂1、碳源(carbon sources)概念：构成微生物细胞和代谢产物中碳素的营养物质。
作用：为正常生理活动和过程提供能量来源，为细胞物质和代谢产物的合成提供碳骨架。
碳源种类糖类：葡萄糖、淀粉、糊精和糖蜜脂肪：豆油、棉籽油和猪油醇类：甘油、乙醇、甘露醇、山梨醇、肌醇蛋白类：蛋白胨、酵母膏速效碳源：糖类、有机酸迟效碳源：酪蛋白水解产生的脂肪酸2、氮源（nitrogen sources）概念：构成微生物细胞和代谢产物中氮素的营养物质。
作用：为生长和代谢主要提供氮素来源。
种类：无机氮源、有机氮源有机氮源几乎所有微生物都能利用有机氮源黄豆饼粉、花生饼粉棉籽饼粉、玉米浆、蛋白\胨、酵母粉、尿素无机氮源氨水、铵盐和硝酸盐等。
氨盐比硝酸盐更快被利用。
工业应用：主要氮源或辅助氮源；调节pH值生理酸性物质：代谢后能产生酸性残留物质。
（NH4）2SO4利用后，产生硫酸生理碱性物质：代谢后能产生碱性残留物质。
硝酸钠利用后，产生氢氧化钠。
3、无机盐和微量元素• 概念：组成生理活性物质或具有生理调节作用矿物质• 作用方式：低浓度起促进作用，高浓度起抑制作用。
• 种类：盐离子磷、硫、钾、钠、镁、钙，常常添加铁、锌、铜、钼、钴、锰、氯，一般不加。
4、水菌体细胞的主要成分。
营养传递的介质。
良好导体，调节细胞生长环境温度。
培养基的主要成分之一。
5、生长因子（growth factor）概念：维持微生物生长所必需的微量有机物，不起碳源和氮源作用。
种类：维生素、氨基酸、嘌呤或嘧啶及其衍生物、脂肪酸等。
天然成分中含有：一般无需添加。
营养缺陷型菌株：必需添加。
6、前体(precursor)• 概念：加入到发酵培养基中的某些化合物，被直接结合到目标产物分子中，而自身的结构无多大的变化。
• 使用：添加前体是提高抗生素产量的重要措施。
多次少量流加的工艺。
6、促进剂(accelerant)•概念：促进产物生成的物质，但不是营养物，也不是前体的一类化合物。
•种类：氯化物有利于灰黄霉素、金霉素合成。
表面活性剂吐温、清洗剂，脂溶性小分子化合物等，起诱导作用。
7、消沫剂（defoamingagent）•概念：降低泡沫的液膜强度和表面黏度，使泡沫破裂的化合物。
•种类：表面活性剂，低表面张力。
天然动植物油脂类、高分子化合物（高碳醇脂肪酸和酯类、聚醚类、硅酮类）。
•作用：消除泡沫，防止逃液和染菌。
6.4.2 培养基种类及其质量控制技术培养基的种类按用途：选择性、鉴别性、富营养培养基等按物理性质：固体，半固体、液体培养基按化学组成：合成、半合成、天然培养基按发酵过程中所处位置和作用：斜面或平板固体、种子、发酵和补料培养基。
1、固体培养基• 概念：（solid medium）细菌和酵母的固体斜面或平板培养基，链霉菌和丝状真菌的孢子培养基。
• 制备：液体培养基添加1.0-2.0%琼脂粉。
• 作用：提供菌体的生长繁殖，形成孢子。
1、固体培养基－要求与质量控制•单细胞培养基：营养丰富，满足菌体生长迅速，不能引起变异。
•孢子培养基：基质浓度较低，无机盐浓度适量，以利于孢子形成。
营养不宜太丰富，否则不易产生孢子。
2、种子培养基•概念：（seed medium）供孢子发芽和菌体生长繁殖，摇瓶和作用：种子罐培养基,为液体。
使种子扩大培养，增加细胞数目，生长形成强壮、健康和高活性的种子。
2、种子培养基－要求与质量控制用速效性、容易被利用的碳、培养基成分必需完全，营养丰富。
氮源和无机盐等物质，但浓度不宜高。
种子培养基要与发酵培养基相适应，主要成分接近，不能差异太大。
缩短发酵的延滞期。
3、发酵培养基•概念：(fermentatio n medium) 提供微生物生长、目标产物生成的生产用培养基。
作用：不仅要满足菌体的生长和繁殖，还要满足菌体合成目标产物，是发酵生产中最关键和最重要的培养基。
要求•营养物质浓度和粘度适中•组成上丰富完整•不同菌种和不同产物，对培养基的要求差异很大，组成和配方需要优化4、补料培养基(fed medium）•概念：发酵过程中添加补充的培养基。
•作用：稳定工艺条件，延长发酵周期，提高目标产物产量•组成：各种必要的营养物质，碳源、氮源、前体•制备：按单一成分配制，各自独立控制，或按一定比例制成复合补料培养基。
5、控制发酵培养基质量（1）控制水质：恒定水源和恒定的水质。
地下深层井水，对水质定期化验检查，使用符合要求的水质配制各种培养基措施：检测与控制水质参数pH、溶解氧、可溶性固体、污染程度、各种矿物，特别是重金属的种类和含量。
（2）控制培养基原料的质量：来源与种类的选择农产副品：因品种、产地、加工、贮存条件不同而质量差异较大。
化学原料：杂质含量也不相同。
措施：保持稳定的原料来源。
更换原料时，必需再进行一系列试验，确保产量和质量的控制和稳定性。
原料的选择试验：不同碳源、氮源对菌种生长的能力和产物的生产能力很不相同。
对原料进行试验，选择满足发酵要求的来源。
注意：������������碳氮浓度与配比：适宜������速效和缓效成分相互配合，发挥综合优势pH：配制时加入酸碱性物质搭配，甚至使用缓剂。
（3）控制培养基的黏度：对发酵的影响：•高黏度的培养基，不易彻底灭菌•影响发酵的通气搅拌等物理过程•直接影响菌体对营养的利用•目标产物的分离提取造成困难措施：固体不溶性成分，淀粉、黄豆粉等增加培养基的黏度，酶水解，降低大分子物质（4）控制灭菌操作：高压蒸气灭菌影响培养基的有效成分甚至是活性。
较高温度下长时间灭菌，营养成分会破坏，甚至产生有毒物质。
磷酸盐与碳酸钙、镁盐、铵盐也能反应，生成沉淀或络合物，降低利用度。
维生素等不耐高温分解破坏、失活。
6.4.3 制药生产用培养基的配制一般设计原则设计思路计算与定量配制优化1、培养基设计一般原则• 生物学原则：根据不同微生物营养和反应需求设计。
营养物质组成：较丰富，浓度适当。
成分之间比例：恰当，C/N比适宜，有机和无机氮原料之间：不能产生化学反应。
适宜的pH和渗透压• 工艺原则：不影响通气搅拌、分离精制和废物处理，过程容易控制。
• 低成本原则：原料来源方便，质量稳定，质优价廉。
• 高效经济原则：满足菌体生长和合成产物的需求，最高得率，最小副产物。
2、培养基设计基本思路•起始培养基：根据他人的经验和使用。
•单因素实验：确定最适宜的培养基成分。
•多因素实验：各成分之间最佳配比和浓度优化。
•中试放大试验：摇瓶、小型发酵罐，到中试，最后放大到生产罐。
•综合考虑各种因素，产量、纯度、成本等后，确定一个适宜的生产配方。
3、理论计算与定量配制•微生物生长和生产可用下列表达式表示：碳源和能源＋氮源＋其他营养物质→细胞＋产物＋CO2＋H2O＋热量•单位细胞生物量所需最小的营养物质: •单位产量的最小底物浓度:碳源和氮源进行转化率计算和分析•初步计算：参考微生物的化学和元素组成。
•转化率：单位质量原料生产的产物量或细胞量。
•理论转化率：根据代谢途径的物料衡算•实际转化率：发酵过程中实际测量数值计算。
•目标：使实际转化率靠近理论转化率。
无法从生化反应原理来推断和计算出最佳培养基配方根据生理学和生物化学理论参照前人所用的经验培养基结合菌的特殊生物学和产品特征要求进行大量细致和周密的试验研究小结培养基组成与作用：C、N、无机盐、水、生长因子、前体与促进剂、消泡剂培养基制备与质量控制：固体、种子、发酵培养基生产用培养基制备：原则、思路、优化思考题（1）培养基组成成分有哪些，有何作用？（2）固体培养基、种子培养基、发酵培养基的组成特点及其如何衔接？（3）如何研制生产用培养基？第六章微生物发酵制药工艺6.1 微生物发酵与制药6.2 微生物生长与生产的关系6.3 制药微生物生产菌种建立6.4 培养基制备6.5 灭菌工艺6.5 灭菌工艺灭菌方法与原理培养基灭菌工艺空气除菌工艺几个概念杂菌：除生产菌以外的任何微生物。
污染：感染杂菌的培养或发酵体系。
•消毒：杀灭或清除病原微生物，达到无害化程度，杀灭率99.9%以上。
•杀菌：杀灭或清除一切微生物，达到无活微生物存在的过程，杀灭率99.9999%以上。
•灭菌：微生物杀灭率99.999999%以上。
6.5.1 灭菌方法与原理1、化学灭菌2、物理灭菌1、化学灭菌用化学物质杀灭微生物的灭菌操作。
•化学灭菌剂：氧化剂类等，卤化物类，有机化合物等。
细胞死亡。
•应用：皮肤表面、器具、实验室和工厂的无菌区域的台面、地面、墙壁及空间的灭菌。
•机理：蛋白质变性，酶失活，破坏细胞膜透性，2、物理灭菌各种物理条件如高温、辐射、超声波及过滤等进行灭菌•紫外线等射线：局部空间•干热灭菌：实验室器皿•蒸汽灭菌：培养基效果好，操作方便，广泛使用。
6.5.2 培养基灭菌1、微生物高温死亡动力学与灭菌的关系微生物受热死亡过程的一级动力学反应：－dX/dt= kdX微生物浓度与灭菌时间成正比，浓度越高，灭菌时间越长。
灭菌时间与比死亡速率之间的关系kd与微生物种类、生理状态、灭菌温度有关以杀死芽孢的温度和时间为指标。
确保彻底灭菌，实际操作中增加50％的保险系数。
2、培养基灭菌的操作方式(1)分批灭菌操作，间歇灭菌,实罐灭菌：配制好培养基输入发酵罐内，直接蒸汽加热，达到灭菌要求的温度和压力后维持一段时间，再冷却至发酵要求的温度。
•特点：不需其他的附属设备，操作简便，手动。
•缺点：加热和冷却时间较长。
营养成分损失较多，罐利用率低。
适合小批量生产规模。
分批操作的灭菌过程•加热升温：•维持灭菌温度：15－30min，121℃；0.09－0.10 MPa •冷却降温：每段对灭菌的贡献于取决时间长短。
分批灭菌的操作过程通入蒸汽：空气管、夹套通入蒸汽。
加热升温：70℃，取样管、放料管通入蒸汽。
维持保温：120℃，罐压0.1MPa，排气。
调节进汽和排气量，维持30min。
冷却降温：依次关闭排气、进汽阀。
罐压低于空气压力后，通入无菌空气，夹套通入冷却水降温。
（2）连续灭菌操作高温短时灭菌操作，连消：培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续的加热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内的工艺过程。
加热升温、维持灭菌温度和冷却降温三个阶段由不同的设备执行：加热器，保温设备，冷却器。
（2）连续灭菌操作－流程图培养基与高压蒸汽直接混匀，达到灭菌温度（130－140℃）（2）连续灭菌－操作过程配料：配料罐，配制培养基。