第四章 发酵工程
9
第二节 优良菌种的选育
发酵工程产品开发的关键是筛选新的有用物质 的产生菌。从自然界分离得到的野生型菌种不论产量 上或质量上均不适合工业生产要求，因此必须通过人 工育种。优良菌种的选育不仅为发酵工业提供高产菌 株，还可以各种类型的突变菌株。 菌种选育包括自然选育、诱变育种、杂交育种 等经验育种方法，还包括控制杂交育种、原生质体融 合、基因工程等定向育种等方法。
三、溶解氧的控制 1、溶氧的影响 2、发酵过程的溶氧的变化 3、溶氧浓度的控制 四、pH的影响极其控制 1、pH对发酵的影响 2、pH的变化 3、发酵pH的确定和控制 ⑴发酵pH的确定⑵ pH的控制
26
第六节 发酵产物的提取
提取过程是指将发酵液中的微生物代谢产物初步抽提、 浓缩和纯化。提取方法一般有吸附法、沉淀法、溶剂萃取法、 离子交换法4种。 一、吸附法 利用适当的吸附剂（如活性炭白土氧化铝等），在一定 的pH条件下，使发酵液中的抗生素被吸附剂吸附，然后改变 pH，以适当的洗脱剂（一般为有机溶剂）把抗生素从吸附剂 上解吸下来，以达到浓缩和提纯的目的，这样的提取法称为 吸附法 。如早期提取青霉素、链霉素、维生素B12等都曾 用过吸附法。 吸附法的优点是操作简单，原料易解决，成本较低。
18
第三节
发酵的基本过程
发酵的基本过程为：菌种→种子制备→发酵→发酵液预处理→提取精制
19
一、菌种
发酵水平的高低与菌种的性能质量有直接关系，菌种的生 产能力、生长繁殖的情况和代谢特性是决定发酵水平的内在因 素。 这要求用于生产的菌种产量高、生长快、性能稳定、容易 培养。 目前国内外发酵工业中所采用的菌种绝大多数是经过人工 选育的优良菌种。为了菌种衰退，生产菌种必须以休眠状态保 存在砂土管或冷冻干燥管中，并且置于0～4℃恒温冰箱（库） 内。使用时可临时取出，接种后仍需冷藏。生产菌种一般都安 格规定其使用期，一般砂土管为1～2年。生产菌种应不断纯化， 淘汰变异菌落，防止衰退。
罐可用微孔压差法或打开接种阀在火焰的菌丝形态观察和生化
分析，以确保种子质量。
21
三、发酵
发酵的目的是使微生物产生大量的目的产物，是发酵工序的 关键阶段。发酵一般是在钢或不锈钢的罐内进行，有关设备和培 养基应事先经过严格灭菌，然后将长好的种子接入，接种量一般 为5％～20％.在整个发酵过程中要不断地通气，搅拌，维持一定 的罐温，罐压，并定时取样分析和无菌试验，观察代谢和产物含 量情况，有无污染。在发酵过程中会产生大量泡沫，所以往往要 加入消沫剂来控制泡沫。加入酸碱控制发酵液的pH值，多数品种 的发酵还需要间歇或连续加入葡萄糖及铵盐化合物，或补进其他 料液和前体以促进产物的产生。 发酵中可供分析的参数：通气量、搅拌转速、罐温、罐压、 培养基总体积、粘度、泡沫情况、菌丝形态、pH、溶解氧、排气 中CO2含量以及培养基中的总糖、还原糖、总氮、氨基氮、磷和 产物含量等。一般根据品种的需要与可能，测定其中若干项目。 发酵周期因品种不同而异，大多数微生物发酵周期约为2～8d， 但也有少于24h或长达两周以上的。
（一）诱变育种的方法和原理
变异和由环境变化而出现的变化有本质上的区别。
微生物诱变育种的目的是要使它向符合人们需要的方向变异。 通常用物理、化学、生物等因素进行对微生物诱变，导致DNA 结构上的变化。
13
三、诱变育种(2)
1、诱变机制
由诱变导致微生物DNA的微细结构发生的变化，主要分为微 小损伤变化、染色体畸变即大损伤突变、染色体组突变三种类 型。 （1）微小损伤突变 微小损伤突变有碱基的置换和码组移动突变两种。碱基的 置换是一种真正的点突变，根据置换方式的不同可分为转换和 颠换两种。 转换：是DNA链上一个嘌呤被另一个嘌呤或一个嘧啶被另一 个嘧啶置换，这是常见的基因突变。 颠换：是指DNA链上一个嘌呤被另一个嘧啶或一个嘧啶被另 一个嘌呤所置换。
6
巴斯德
巴斯德，于1822年12月27日生于法国 1854年9月，法国教育部委任他为 里尔工学院院长兼化学系主任，在那里， 他对酒精工业发生了兴趣，而制作酒精 的一道重要工序就是发酵。巴斯德深入 工厂考察，把各种甜菜根汁和发酵中的 液体带回实验室观察。经过多次实验， 他发现，发酵液里有一种比酵母菌小得 多的球状小体，它长大后就是酵母菌。 过了不久，在菌体上长出芽体，芽体长 大后脱落，又成为新的球状小体，在这 循环不断的过程中，甜菜根汁就“发酵” 了。巴斯德继续研究，弄清发酵时所产 生的酒精和二氧化碳气体都是酵母使糖 分解得来的。这个过程即使在没有氧的 条件下也能发生，他认为发酵就是酵母 的无氧呼吸并控制它们的生活条件，这 是酿酒的关键环节。
27
二 、沉淀法
沉淀法是指利用某些抗生素具有两性的性质，使其在等电点 时从溶液中游离沉淀出来或在一定PH条件下，能与某些酸、碱或 金属离子形成不溶性或溶解度很小的 复盐，使溶解的特性，来提取抗生素的一种方法。
20
二、种子的制备
种子是发酵工程开始的重要环节。这一过程是使菌种繁殖、
以获得足够数量的菌体，一边接种到发酵罐中。种子发酵可以
在摇瓶中或小罐内进行，大型发酵罐的种子要经过两次扩大培 养才能接入发酵罐。摇瓶培养是在锥形瓶内装入一定量的液体
培养基，灭菌后接入菌种，然后放在回转式或往复式摇床上恒
温培养。种子罐一般用钢或不锈钢制成，结构相当于小型发酵 罐，种子罐接种前有关设备及培养基要经过严格的灭菌。种子
第四章 发酵工程
1
什么是发酵工程
？
请大家看一看利用发酵工程生产的产品的一些实例：
2
3
4
第一节
概述
一、发酵工程 发酵工程（fermentation engineerin）又称微生物 工程，是利用微生物制造工业原料与工业产品并提供服务 的技术。
现代发酵工业已经形成完整的工业体系，包括抗生素、 氨基酸、维生素、有机酸、有机溶剂、多糖、酶制剂、单 细胞蛋白、基因工程药物、核酸类物质及其他生物活性物 质等的生产。
22
四、产物提取
发酵完成后得到的发酵液是一种混合物，其中含 有表达的目的产物外，还有残余的培养基、微生物代 谢产物的各种杂质和微生物的菌体等。 提取过程包括以下三个方面： ①发酵液的预处理和过滤; ②提取; ③精制.
23
第四节 发酵方式
在制备大量微生物菌体或其代谢产物时，可采用 不同的发酵方式。微生物的发酵方式可分为分批发酵、 补料分批发酵和连续发酵。 一、分批发酵 二、补料分批发酵 三、连续发酵
的形成。
11
二、自然选育
不经人工处理利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程为自然 选育。自发突变的变异率很低。由于微生物可以发生自发突变，所以 菌种在群体培养过程中会产生变异个体。 正变菌株：变异个体中是一种是生长良好，生产水平提高，对 生产有利，这类菌株称为正变菌株。
负变菌株：是生产能力下降，形态出现异性，生产水平那下降， 导致菌种退化，这类菌株称为负变菌株。
10
一、菌种选育的物质基础
微生物的一切性状包括形态和生理都决定于菌体内的各种酶。 而DNA是支配着这许许多多酶有条不紊地行使其功能，使同一种微 生物的上下代酶的种类、功能都一样。决定遗传性状的DNA主要集 中在染色体上，只有少数游离在外。DNA分子结构的改变是诱变育 种的工作依据，染色体搭配的变化交换是杂交育种的依据。对DNA 分子结构和它复制过程的了解将更有利于充实诱变育种的理论根 据。另外，质粒也是遗产物质，它是染色体外的遗产结构。许多 质粒携带一些能影响宿主细胞类型的基因，例如用来控制抗生素
24
第五节 发酵工艺控制（1）
一、培养基的影响及其控制 1、碳源 2、氮源 3、无机盐和微量元素 4、水 二、温度的影响及其控制 1、影响发酵温度变化的因素 ⑴生物热⑵搅拌热⑶蒸发热⑷辐射热 2、温度的选择也控制 ⑴最适温度的选择 ⑵温度的控制
25
第五节 发酵工艺控制（2）
5
二、发酵工程发展的四个阶段
第一阶段，20世纪以前时期，人类利用传统的 微生物发酵过程来生产葡萄酒、酒、醋、酱、奶酪 等食品。 第二阶段，1900-1940年期间，随着微生物培养 技术的不断进步，新的发酵产品不断问世。新的产 品主要有酵母、甘油、乳酸、柠檬酸、丁醇和丙酮 等。 第三阶段，发酵工业大发展时期，青霉素工业 化成功推动了发酵工业的发展。主要标志有：深层 培养、生产大规模化，多种抗生素、氨基酸、核酸 发酵成功，甾体的微生物转化。 第四阶段，基因工程等高技术应有那个阶段。
巴斯德弄清了发酵的奥秘，从此开 始，巴斯德终于成为一位伟大的微生物 学家，成了微生物学的奠基人。
7
三、发酵工程的研究内容
发酵工程的内容包括菌种的培养和选育、 菌的代谢与调节，培养基灭菌、通气搅拌 、溶 氧、发酵条件的优化、发酵过程各种参数与动 力学、发酵反应器的设计和自动控制、产品的 分离纯化和精致等。 发酵工业的发展水平取决于三个要素：生 产菌种、发酵工艺和发酵设备。
16
三、诱变育种(5)
（二）诱变和筛选
诱变育种主要有诱变和筛选两步。 实用意义较大的初筛方法有一下几种：
①自身耐药突变株 ②结构类似物或前体类似物的耐受突变株 ③营养缺陷型及其回复突变株
17
四、原生质体融合
原生质体融合就是把两个亲株分别通过酶解去除细胞壁， 使菌体细胞在高渗环境中释放出由原生质膜包被着的球状体， 在高渗条件下混合两个亲株的原生质体，由PEG作为助融剂使它 们相互凝集发生细胞融合，接着两亲株细胞基因组由接触到交 换，从而实现遗传重组，在再生细胞中就有可能挑选到较理想 的重组子。 1、原生质体融合的一般程序 2、影响融合的因素 ⑴菌龄 ⑵培养基的成分 ⑶PEG⑷外界因素 3原生质体融合育种
第二节 优良菌种的选育
发酵工程产品开发的关键是筛选新的有用物质 的产生菌。从自然界分离得到的野生型菌种不论产量 上或质量上均不适合工业生产要求，因此必须通过人 工育种。优良菌种的选育不仅为发酵工业提供高产菌 株，还可以各种类型的突变菌株。 菌种选育包括自然选育、诱变育种、杂交育种 等经验育种方法，还包括控制杂交育种、原生质体融 合、基因工程等定向育种等方法。
三、溶解氧的控制 1、溶氧的影响 2、发酵过程的溶氧的变化 3、溶氧浓度的控制 四、pH的影响极其控制 1、pH对发酵的影响 2、pH的变化 3、发酵pH的确定和控制 ⑴发酵pH的确定⑵ pH的控制
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第六节 发酵产物的提取
提取过程是指将发酵液中的微生物代谢产物初步抽提、 浓缩和纯化。提取方法一般有吸附法、沉淀法、溶剂萃取法、 离子交换法4种。 一、吸附法 利用适当的吸附剂（如活性炭白土氧化铝等），在一定 的pH条件下，使发酵液中的抗生素被吸附剂吸附，然后改变 pH，以适当的洗脱剂（一般为有机溶剂）把抗生素从吸附剂 上解吸下来，以达到浓缩和提纯的目的，这样的提取法称为 吸附法 。如早期提取青霉素、链霉素、维生素B12等都曾 用过吸附法。 吸附法的优点是操作简单，原料易解决，成本较低。
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第三节
发酵的基本过程
发酵的基本过程为：菌种→种子制备→发酵→发酵液预处理→提取精制
19
一、菌种
发酵水平的高低与菌种的性能质量有直接关系，菌种的生 产能力、生长繁殖的情况和代谢特性是决定发酵水平的内在因 素。 这要求用于生产的菌种产量高、生长快、性能稳定、容易 培养。 目前国内外发酵工业中所采用的菌种绝大多数是经过人工 选育的优良菌种。为了菌种衰退，生产菌种必须以休眠状态保 存在砂土管或冷冻干燥管中，并且置于0～4℃恒温冰箱（库） 内。使用时可临时取出，接种后仍需冷藏。生产菌种一般都安 格规定其使用期，一般砂土管为1～2年。生产菌种应不断纯化， 淘汰变异菌落，防止衰退。
罐可用微孔压差法或打开接种阀在火焰的菌丝形态观察和生化
分析，以确保种子质量。
21
三、发酵
发酵的目的是使微生物产生大量的目的产物，是发酵工序的 关键阶段。发酵一般是在钢或不锈钢的罐内进行，有关设备和培 养基应事先经过严格灭菌，然后将长好的种子接入，接种量一般 为5％～20％.在整个发酵过程中要不断地通气，搅拌，维持一定 的罐温，罐压，并定时取样分析和无菌试验，观察代谢和产物含 量情况，有无污染。在发酵过程中会产生大量泡沫，所以往往要 加入消沫剂来控制泡沫。加入酸碱控制发酵液的pH值，多数品种 的发酵还需要间歇或连续加入葡萄糖及铵盐化合物，或补进其他 料液和前体以促进产物的产生。 发酵中可供分析的参数：通气量、搅拌转速、罐温、罐压、 培养基总体积、粘度、泡沫情况、菌丝形态、pH、溶解氧、排气 中CO2含量以及培养基中的总糖、还原糖、总氮、氨基氮、磷和 产物含量等。一般根据品种的需要与可能，测定其中若干项目。 发酵周期因品种不同而异，大多数微生物发酵周期约为2～8d， 但也有少于24h或长达两周以上的。
（一）诱变育种的方法和原理
变异和由环境变化而出现的变化有本质上的区别。
微生物诱变育种的目的是要使它向符合人们需要的方向变异。 通常用物理、化学、生物等因素进行对微生物诱变，导致DNA 结构上的变化。
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三、诱变育种(2)
1、诱变机制
由诱变导致微生物DNA的微细结构发生的变化，主要分为微 小损伤变化、染色体畸变即大损伤突变、染色体组突变三种类 型。 （1）微小损伤突变 微小损伤突变有碱基的置换和码组移动突变两种。碱基的 置换是一种真正的点突变，根据置换方式的不同可分为转换和 颠换两种。 转换：是DNA链上一个嘌呤被另一个嘌呤或一个嘧啶被另一 个嘧啶置换，这是常见的基因突变。 颠换：是指DNA链上一个嘌呤被另一个嘧啶或一个嘧啶被另 一个嘌呤所置换。
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巴斯德
巴斯德，于1822年12月27日生于法国 1854年9月，法国教育部委任他为 里尔工学院院长兼化学系主任，在那里， 他对酒精工业发生了兴趣，而制作酒精 的一道重要工序就是发酵。巴斯德深入 工厂考察，把各种甜菜根汁和发酵中的 液体带回实验室观察。经过多次实验， 他发现，发酵液里有一种比酵母菌小得 多的球状小体，它长大后就是酵母菌。 过了不久，在菌体上长出芽体，芽体长 大后脱落，又成为新的球状小体，在这 循环不断的过程中，甜菜根汁就“发酵” 了。巴斯德继续研究，弄清发酵时所产 生的酒精和二氧化碳气体都是酵母使糖 分解得来的。这个过程即使在没有氧的 条件下也能发生，他认为发酵就是酵母 的无氧呼吸并控制它们的生活条件，这 是酿酒的关键环节。
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二 、沉淀法
沉淀法是指利用某些抗生素具有两性的性质，使其在等电点 时从溶液中游离沉淀出来或在一定PH条件下，能与某些酸、碱或 金属离子形成不溶性或溶解度很小的 复盐，使溶解的特性，来提取抗生素的一种方法。
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二、种子的制备
种子是发酵工程开始的重要环节。这一过程是使菌种繁殖、
以获得足够数量的菌体，一边接种到发酵罐中。种子发酵可以
在摇瓶中或小罐内进行，大型发酵罐的种子要经过两次扩大培 养才能接入发酵罐。摇瓶培养是在锥形瓶内装入一定量的液体
培养基，灭菌后接入菌种，然后放在回转式或往复式摇床上恒
温培养。种子罐一般用钢或不锈钢制成，结构相当于小型发酵 罐，种子罐接种前有关设备及培养基要经过严格的灭菌。种子
第四章 发酵工程
1
什么是发酵工程
？
请大家看一看利用发酵工程生产的产品的一些实例：
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4
第一节
概述
一、发酵工程 发酵工程（fermentation engineerin）又称微生物 工程，是利用微生物制造工业原料与工业产品并提供服务 的技术。
现代发酵工业已经形成完整的工业体系，包括抗生素、 氨基酸、维生素、有机酸、有机溶剂、多糖、酶制剂、单 细胞蛋白、基因工程药物、核酸类物质及其他生物活性物 质等的生产。
22
四、产物提取
发酵完成后得到的发酵液是一种混合物，其中含 有表达的目的产物外，还有残余的培养基、微生物代 谢产物的各种杂质和微生物的菌体等。 提取过程包括以下三个方面： ①发酵液的预处理和过滤; ②提取; ③精制.
23
第四节 发酵方式
在制备大量微生物菌体或其代谢产物时，可采用 不同的发酵方式。微生物的发酵方式可分为分批发酵、 补料分批发酵和连续发酵。 一、分批发酵 二、补料分批发酵 三、连续发酵
的形成。
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二、自然选育
不经人工处理利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程为自然 选育。自发突变的变异率很低。由于微生物可以发生自发突变，所以 菌种在群体培养过程中会产生变异个体。 正变菌株：变异个体中是一种是生长良好，生产水平提高，对 生产有利，这类菌株称为正变菌株。
负变菌株：是生产能力下降，形态出现异性，生产水平那下降， 导致菌种退化，这类菌株称为负变菌株。
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一、菌种选育的物质基础
微生物的一切性状包括形态和生理都决定于菌体内的各种酶。 而DNA是支配着这许许多多酶有条不紊地行使其功能，使同一种微 生物的上下代酶的种类、功能都一样。决定遗传性状的DNA主要集 中在染色体上，只有少数游离在外。DNA分子结构的改变是诱变育 种的工作依据，染色体搭配的变化交换是杂交育种的依据。对DNA 分子结构和它复制过程的了解将更有利于充实诱变育种的理论根 据。另外，质粒也是遗产物质，它是染色体外的遗产结构。许多 质粒携带一些能影响宿主细胞类型的基因，例如用来控制抗生素
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第五节 发酵工艺控制（1）
一、培养基的影响及其控制 1、碳源 2、氮源 3、无机盐和微量元素 4、水 二、温度的影响及其控制 1、影响发酵温度变化的因素 ⑴生物热⑵搅拌热⑶蒸发热⑷辐射热 2、温度的选择也控制 ⑴最适温度的选择 ⑵温度的控制
25
第五节 发酵工艺控制（2）
5
二、发酵工程发展的四个阶段
第一阶段，20世纪以前时期，人类利用传统的 微生物发酵过程来生产葡萄酒、酒、醋、酱、奶酪 等食品。 第二阶段，1900-1940年期间，随着微生物培养 技术的不断进步，新的发酵产品不断问世。新的产 品主要有酵母、甘油、乳酸、柠檬酸、丁醇和丙酮 等。 第三阶段，发酵工业大发展时期，青霉素工业 化成功推动了发酵工业的发展。主要标志有：深层 培养、生产大规模化，多种抗生素、氨基酸、核酸 发酵成功，甾体的微生物转化。 第四阶段，基因工程等高技术应有那个阶段。
巴斯德弄清了发酵的奥秘，从此开 始，巴斯德终于成为一位伟大的微生物 学家，成了微生物学的奠基人。
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三、发酵工程的研究内容
发酵工程的内容包括菌种的培养和选育、 菌的代谢与调节，培养基灭菌、通气搅拌 、溶 氧、发酵条件的优化、发酵过程各种参数与动 力学、发酵反应器的设计和自动控制、产品的 分离纯化和精致等。 发酵工业的发展水平取决于三个要素：生 产菌种、发酵工艺和发酵设备。
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三、诱变育种(5)
（二）诱变和筛选
诱变育种主要有诱变和筛选两步。 实用意义较大的初筛方法有一下几种：
①自身耐药突变株 ②结构类似物或前体类似物的耐受突变株 ③营养缺陷型及其回复突变株
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四、原生质体融合
原生质体融合就是把两个亲株分别通过酶解去除细胞壁， 使菌体细胞在高渗环境中释放出由原生质膜包被着的球状体， 在高渗条件下混合两个亲株的原生质体，由PEG作为助融剂使它 们相互凝集发生细胞融合，接着两亲株细胞基因组由接触到交 换，从而实现遗传重组，在再生细胞中就有可能挑选到较理想 的重组子。 1、原生质体融合的一般程序 2、影响融合的因素 ⑴菌龄 ⑵培养基的成分 ⑶PEG⑷外界因素 3原生质体融合育种
合集下载
宋存江《微生物发酵工程》第4章 微生物发酵过程
培养时间(h) 30-40 30 50-120
高密度发酵生物反应器有常用的搅拌罐和带有外置式或内置式细胞持留装置的反应器，如透析膜 反应器、气升式反应器、气旋式反应器等。日本人铃木等用搅拌陶瓷膜反应器系统实现乳酸杆菌高密 度培养，其陶瓷过滤器可从发酵液中去除抑制生长的代谢副产物。日本人内野等采用内外两个圆筒的 膜透析反应器，能连续去除抑制性代谢产物，始终保持菌体生长繁殖。
相反
利用抵押空气鼓风机
需要高压空气
动力消耗少
空压机、搅拌耗能
需要简单控制
需要精密控制
很少有污染问题
污染往往成为严重问题
产品回收包括水溶、抽提、
相同
过滤、离心、蒸发、沉淀
相同
分批发酵 (Batch Fermentation)
微 生
补料分批发酵 (Fed-batch Fermentation )
物
连续发酵 (Continuous Fermentation )
4. 固态发酵 (Solid State Fermentation )
固态发酵是指微生物在没有游离水或几乎没有游离水的较湿的固态培养基上的发酵过程。固态的湿培养基 一般根据成分不同控制含水量在40-80％左右，无游离水流出。农村的堆肥、青饲料发酵和酿酒制曲，就是典型 的固态发酵。特别是我国工艺历史悠久、国际著名的白酒生产都有自己独特的固态发酵工艺过程。由于固态发 酵方式节能、环保，近来又得到了人们的青睐。如：以产朊假丝酵母（Candida utilis）、面包酵母 （Saccharomyces cerevisiae）和啤酒酵母（Saccharomyces carlsbergensis）为复合发酵菌种，以麸皮、大豆饼和 少量脱毒棉籽饼为原料，经固态发酵法生产饲料蛋白添加剂得到快速发展。
4第四章 发酵工程灭菌技术
第四章 发酵工程灭菌技术
第一节 培养基灭菌 第二节 发酵工程培养基的过滤除菌 第三节 空气过滤除菌
第四节 发酵罐废气的过滤除菌
本章学习要点
1、掌握发酵工程培养基灭菌和空气除菌的原理、方法和相关 计算设计。理解培养基灭菌的残留定律和空气过滤除菌的对数 穿透定律。 2、了解培养基灭菌和空气除菌的方法及设备流程；提高空气
加压
常规加压灭菌法
盛有适量水的加压蒸汽灭菌锅加热煮沸，彻底驱尽空 气后将锅密闭，再继续加热至121℃（压力为1kg／cm2 或15磅／英寸2），时间维持15～20分钟，也可采用在 较低的温度（115℃，即0.7kg／cm2或10磅／英寸2） 下维持35分钟的方法。
此法适合于一切微生物学实验室、医疗保健机构或发 酵工厂中对培养基及多种器材、物料的灭菌。
醇醛类：75%酒精、0.25%新洁尔灭、10%甲醛溶液、环氧 乙烷
酚类：苯酚溶液、来苏尔
2.电磁波、射线灭菌
利用高能电磁波、紫外线或放射性物质产生的高能 粒子射线穿透微生物细胞进行灭菌。 紫外线、阴极射线、X射线、γ射线
3.加热灭菌
高温致死原理：由于它使微生物的蛋白质和核酸等重要 生物高分子发生变性、破坏，例如它可使核酸发生脱氨、 脱嘌呤或降解，以及破坏细胞膜上的类脂质成分等。 每一种微生物都有一定的最适生长温度范围。当微生物 处于最低温度以下时，代谢作用几乎停止而处于休眠状 态。当温度超过最高限度时，微生物细胞中的原生质胶 体和酶起了不可逆的凝固变性，使微生物在很短时间内 死亡，加热灭菌即是根据微生物这一特性而进行的。
目前国际上通用的巴氏高温消毒法主要有两种：
一种是将牛奶加热到62~65℃，保持30分钟。采用这一 方法，可杀死牛奶中各种生长型致病菌，灭菌效率可达 97.3%~99.9%，经消毒后残留的只是部分嗜热菌及耐热性菌 以及芽孢等，但这些细菌多数是乳酸菌，乳酸菌不但对人无 害反而有益健康。 第二种方法将牛奶加热到75~90℃，保温15~16秒，其杀 菌时间更短，工作效率更高。但杀菌的基本原则是，能将病 原菌杀死即可，温度太高反而会有较多的营养损失。
第一节 培养基灭菌 第二节 发酵工程培养基的过滤除菌 第三节 空气过滤除菌
第四节 发酵罐废气的过滤除菌
本章学习要点
1、掌握发酵工程培养基灭菌和空气除菌的原理、方法和相关 计算设计。理解培养基灭菌的残留定律和空气过滤除菌的对数 穿透定律。 2、了解培养基灭菌和空气除菌的方法及设备流程；提高空气
加压
常规加压灭菌法
盛有适量水的加压蒸汽灭菌锅加热煮沸，彻底驱尽空 气后将锅密闭，再继续加热至121℃（压力为1kg／cm2 或15磅／英寸2），时间维持15～20分钟，也可采用在 较低的温度（115℃，即0.7kg／cm2或10磅／英寸2） 下维持35分钟的方法。
此法适合于一切微生物学实验室、医疗保健机构或发 酵工厂中对培养基及多种器材、物料的灭菌。
醇醛类：75%酒精、0.25%新洁尔灭、10%甲醛溶液、环氧 乙烷
酚类：苯酚溶液、来苏尔
2.电磁波、射线灭菌
利用高能电磁波、紫外线或放射性物质产生的高能 粒子射线穿透微生物细胞进行灭菌。 紫外线、阴极射线、X射线、γ射线
3.加热灭菌
高温致死原理：由于它使微生物的蛋白质和核酸等重要 生物高分子发生变性、破坏，例如它可使核酸发生脱氨、 脱嘌呤或降解，以及破坏细胞膜上的类脂质成分等。 每一种微生物都有一定的最适生长温度范围。当微生物 处于最低温度以下时，代谢作用几乎停止而处于休眠状 态。当温度超过最高限度时，微生物细胞中的原生质胶 体和酶起了不可逆的凝固变性，使微生物在很短时间内 死亡，加热灭菌即是根据微生物这一特性而进行的。
目前国际上通用的巴氏高温消毒法主要有两种：
一种是将牛奶加热到62~65℃，保持30分钟。采用这一 方法，可杀死牛奶中各种生长型致病菌，灭菌效率可达 97.3%~99.9%，经消毒后残留的只是部分嗜热菌及耐热性菌 以及芽孢等，但这些细菌多数是乳酸菌，乳酸菌不但对人无 害反而有益健康。 第二种方法将牛奶加热到75~90℃，保温15~16秒，其杀 菌时间更短，工作效率更高。但杀菌的基本原则是，能将病 原菌杀死即可，温度太高反而会有较多的营养损失。
发酵工程经典案例
酵母菌和细菌发酵柠檬酸的研究始于20世纪60年代， 工业上有兴趣的是正烷烃发酵生产柠檬酸，其优良
菌株是各种假丝酵母菌（Candida）。
(2)发酵工艺 ：
柠檬酸发酵无论采用哪种微生物都是典型的 好氧发酵。
工业中可采用表面发酵、固态发酵和液态深 层发酵等三种发酵方法生产柠檬酸。另外对 连续发酵、半连续发酵、固定化细胞发酵、 酵母菌和细菌发酵等都有所研究，但真正有 竞争力的是液态深层发酵法，现在生产中大 多采用这种方法，而表面培养和固态发酵作 为补充依然存在。
发酵面团：如面包 发酵蔬菜制品：以蔬菜为原料，产品有酸菜、泡菜
等。 发酵鱼肉制品：鱼酱、火腿、中式香肠等。 发酵真菌制品：各种菇类，如香菇、灵芝等。
2、根据微生物的发酵类型分类： 产酸发酵：酸奶、酸泡菜； 生醇发酵：各类含醇饮料； 混合发酵：酱油、醋、酒； 真菌发酵：灵芝等；
品
甜点，果汁 Lactobacillus delbrueckii
果酱，饮料 Aspergillus sp.
冰淇淋
Acteobacter
vinelandii
布丁
Alcaligenes
faecallis
饮料，奶酪等 Xanthomonas
campestris 食品强化剂 Blakeslea trispora
纯化产物
发酵工程在食品工业中的应用主要包括两 方面：
发酵食品的生产：在生产过程中以发酵过程为 主。
发酵法生产食品添加剂：
第二节 发酵食品概述
所谓发酵食品，是一类通过发酵手段生产出的 一类产品，或在该产品生产的某一阶段采用了 发酵手段。发酵技术在这类食品的生产过程中 有时起主要作用（如酱油的生产），有时只起 辅助作用（如红茶的生产）。
菌株是各种假丝酵母菌（Candida）。
(2)发酵工艺 ：
柠檬酸发酵无论采用哪种微生物都是典型的 好氧发酵。
工业中可采用表面发酵、固态发酵和液态深 层发酵等三种发酵方法生产柠檬酸。另外对 连续发酵、半连续发酵、固定化细胞发酵、 酵母菌和细菌发酵等都有所研究，但真正有 竞争力的是液态深层发酵法，现在生产中大 多采用这种方法，而表面培养和固态发酵作 为补充依然存在。
发酵面团：如面包 发酵蔬菜制品：以蔬菜为原料，产品有酸菜、泡菜
等。 发酵鱼肉制品：鱼酱、火腿、中式香肠等。 发酵真菌制品：各种菇类，如香菇、灵芝等。
2、根据微生物的发酵类型分类： 产酸发酵：酸奶、酸泡菜； 生醇发酵：各类含醇饮料； 混合发酵：酱油、醋、酒； 真菌发酵：灵芝等；
品
甜点，果汁 Lactobacillus delbrueckii
果酱，饮料 Aspergillus sp.
冰淇淋
Acteobacter
vinelandii
布丁
Alcaligenes
faecallis
饮料，奶酪等 Xanthomonas
campestris 食品强化剂 Blakeslea trispora
纯化产物
发酵工程在食品工业中的应用主要包括两 方面：
发酵食品的生产：在生产过程中以发酵过程为 主。
发酵法生产食品添加剂：
第二节 发酵食品概述
所谓发酵食品，是一类通过发酵手段生产出的 一类产品，或在该产品生产的某一阶段采用了 发酵手段。发酵技术在这类食品的生产过程中 有时起主要作用（如酱油的生产），有时只起 辅助作用（如红茶的生产）。
发酵工程教案(打印)
发酵工程教案(打印)第一章：发酵工程的概述1.1 发酵工程的定义发酵工程的概念发酵工程的组成1.2 发酵工程的应用领域食品工业制药工业生物化工1.3 发酵工程的发展历程传统发酵技术现代发酵工程技术第二章：发酵过程的微生物学基础2.1 发酵微生物的分类与特性细菌真菌放线菌2.2 发酵微生物的培养与筛选培养基的选择与制备微生物的分离与纯化2.3 发酵微生物的代谢调控微生物的生长曲线微生物的代谢途径第三章：发酵设备的类型与选择3.1 发酵设备的类型大型发酵罐生物反应器膜分离设备3.2 发酵设备的选择原则生产规模产品特性经济效益3.3 发酵设备的运行与维护设备的启动与停止设备的清洗与消毒设备的故障处理第四章：发酵过程的控制与管理4.1 发酵过程的控制参数温度pH值溶氧量营养物质4.2 发酵过程的控制技术自动控制系统反馈控制系统计算机控制系统4.3 发酵过程的管理与优化生产计划的制定发酵条件的优化生产过程的质量控制第五章：发酵工程的案例分析5.1 乳酸菌发酵工程案例酸奶的生产泡菜的制作5.2 酵母菌发酵工程案例啤酒的生产葡萄酒的制作5.3 放线菌发酵工程案例抗生素的生产维生素的生产第六章：发酵工程的安全与环保6.1 发酵工程的安全问题微生物的危害生物安全措施发酵罐的安全操作6.2 发酵过程中的污染控制污染的来源污染的检测与控制清洁生产技术6.3 发酵工程的环保问题废水处理废气处理固体废弃物处理第七章：发酵工程的产业化应用7.1 发酵工程在食品工业的应用面包酵母的生产乳酸菌的产业化7.2 发酵工程在制药工业的应用抗生素的产业化维生素的产业化7.3 发酵工程在其他领域的应用生物燃料的生产生物材料的产业化第八章：发酵工程的研发与创新8.1 发酵工程的新技术发展重组DNA技术基因工程技术合成生物学技术8.2 发酵工程的新设备开发高通量筛选设备生物反应器的设计自动化控制系统8.3 发酵工程的产业化挑战与机遇产业化过程中的问题产业化发展的趋势产业化政策的分析第九章：发酵工程的实例分析与评价9.1 发酵工程案例分析某乳酸菌产品的生产某抗生素的生产9.2 发酵工程项目的评价技术与经济评价环境与社会影响评价风险评价9.3 发酵工程的发展前景与建议行业发展趋势技术创新方向政策与支持措施第十章：发酵工程的实验操作10.1 发酵实验的基本操作菌种的制备与保藏发酵液的制备发酵过程的监控10.2 发酵实验的设计与优化实验设计方法发酵条件的优化实验结果的分析10.3 发酵实验的操作技能培养实验操作的安全规范实验设备的操作与维护实验数据的准确记录与处理重点和难点解析重点环节一：发酵微生物的分类与特性重点掌握不同类型发酵微生物的分类、特点及应用领域。
第四章发酵工程
（一）液体表层发酵
早期发酵使用。 早期发酵使用。 现代发酵工业较少使用。 现代发酵工业较少使用。
（二）液体深层发酵
现代发酵工业使用的主题。 现代发酵工业使用的主题。 各种发酵罐等。 各种发酵罐等。
（三）固态发酵
优点： 优点： 方法简单，含水量低，产量大， 方法简单，含水量低，产量大， 投资少，多数真菌产酶活性高。 投资少，多数真菌产酶活性高。 缺点：劳动强度大，占地面积 缺点：劳动强度大， 大，易污染杂菌等。 易污染杂菌等。
3. 连续发酵
连续发酵法又称开放式发酵法，是相对于上述的分批发 连续发酵法又称开放式发酵法， 酵法或密闭式发酵法， 酵法或密闭式发酵法，是指以一定的速度连续地向发酵罐中 输入新鲜培养基， 输入新鲜培养基，同时以相同流速从发酵罐中排出含有目的 产物的发酵液的发酵过程。 产物的发酵液的发酵过程。 与分批发酵法相比，具有以下优点： 与分批发酵法相比，具有以下优点： ①可保持菌体浓度的相对稳定，使其恒定在一个期的状态。 可保持菌体浓度的相对稳定，使其恒定在一个期的状态。 ②可提高设备的利于恒值，便于操作和控制； 发酵液中各种参数趋于恒值，便于操作和控制； ④可在不同的发酵罐中控制不同的条件，最合理地促进菌体 可在不同的发酵罐中控制不同的条件， 生长和产物生产。 生长和产物生产。
缺点： 缺点： 操作控制复杂，增加了染菌的机会。 操作控制复杂，增加了染菌的机会。 补料内容： 补料内容：
全料（基础发酵生产培养基）； 全料（基础发酵生产培养基）； 产物合成前体； 产物合成前体； 简单的C 简单的C源、N源，酸、碱； 中间放料再补料的方法。 中间放料再补料的方法。
补料发酵的优点： 补料发酵的优点：
2.补料分批发酵 2.补料分批发酵
补料分批发酵又称半连续发酵， 补料分批发酵又称半连续发酵，是介于分批发酵与连 续发酵之间的一种发酵技术。 续发酵之间的一种发酵技术。 是指微生物在分批发酵中， 是指微生物在分批发酵中， 将对产物生成或积累有影响的物料根据需要逐步补加， 将对产物生成或积累有影响的物料根据需要逐步补加，但 发酵结束后，料液一次性全部放出。 发酵结束后，料液一次性全部放出。 通过向培养系统中补充物料， 通过向培养系统中补充物料，可以使培养液中的营养 物浓度较长时间地保持在一定范围内，即保证微生物的生 物浓度较长时间地保持在一定范围内， 长需要，又不造成不利影响， 长需要，又不造成不利影响，从而达到提高单罐产率的目 的，因而在生产上广泛采用和推广。 因而在生产上广泛采用和推广。
食品生物技术概论廖威第四章发酵工程及其在食品工业
最初发现螺旋藻是在非洲中部乍得湖畔及墨西哥迪 斯科克湖，当地人用来食用或制成饼食，有益于健康
。
本世纪50年代以后，乍得把螺旋藻制成食品其商品 名为“Dihe”；
1964年，比利时植物学家Jean Lenoard从食用螺旋 藻和出售的“Dihe”中，分离出螺旋藻，在实验室进 行培养试验， 1967年3月首次发表了实验结果，为螺 旋藻的人工养殖开创了先例
螺旋藻的形态
螺旋藻的形态、分类及生态
螺旋藻有两种类型： 钝顶螺旋藻：主要特征是藻丝末端细胞钝圆，
藻丝宽约6~8µm，螺旋直径为28~36µ m ，螺距 约为43-57µm；
极大螺旋藻：其特征为藻丝末端细胞略粗，藻 丝约为3.4~15µm，螺旋直径约为40-67µm，螺距 为33~76µm。
螺旋藻的生态 螺旋藻可以在土壤、沼泽、淡水、盐水、
矿物质
lOOg螺旋藻干粉中含钾高达1 500-2000mg，含 镁200 ~ 300mg，含铁50-100mg，而钠的含量甚 微。钾能促进人体内钠的排泄，可预防高血压； 镁具有保护人体循环器官、预防心脏病等功能； 铁具有造血功能。另外，螺旋藻还含有微量元 素硒、锌、锰等
螺旋藻的营养类型
1、光合自养型：
1、烷烃类和石油化工产品 如甲烷、甲醇、乙醇、石蜡烃等。 2、各种有机废料和一些糖类物质 有机废料：如食品厂、酿造厂、造纸厂等废弃物 以及农作物秸杆等。 糖类物质：如糖蜜、淀粉类物质等。
(2) SCP的发酵生产工艺
一般SCP生产的概略流程图
(3) SCP的分离和纯化
SCP的发酵产品为菌体本身，分离工艺较 简单，过滤得到的菌体再用冷水洗涤，再过滤 得到酵母浓缩物，以30℃的热风干燥，并制成 块状或粒状。
(2)温度：螺旋藻的最适生长温度为35 ~ 37℃。 (3)氮源：螺旋藻除能利用无机氮外，还能利 用尿素。 (4)光照：当营养和温度正常的情况下，光照 就成为影响螺旋藻生长的一个重要因素。
。
本世纪50年代以后，乍得把螺旋藻制成食品其商品 名为“Dihe”；
1964年，比利时植物学家Jean Lenoard从食用螺旋 藻和出售的“Dihe”中，分离出螺旋藻，在实验室进 行培养试验， 1967年3月首次发表了实验结果，为螺 旋藻的人工养殖开创了先例
螺旋藻的形态
螺旋藻的形态、分类及生态
螺旋藻有两种类型： 钝顶螺旋藻：主要特征是藻丝末端细胞钝圆，
藻丝宽约6~8µm，螺旋直径为28~36µ m ，螺距 约为43-57µm；
极大螺旋藻：其特征为藻丝末端细胞略粗，藻 丝约为3.4~15µm，螺旋直径约为40-67µm，螺距 为33~76µm。
螺旋藻的生态 螺旋藻可以在土壤、沼泽、淡水、盐水、
矿物质
lOOg螺旋藻干粉中含钾高达1 500-2000mg，含 镁200 ~ 300mg，含铁50-100mg，而钠的含量甚 微。钾能促进人体内钠的排泄，可预防高血压； 镁具有保护人体循环器官、预防心脏病等功能； 铁具有造血功能。另外，螺旋藻还含有微量元 素硒、锌、锰等
螺旋藻的营养类型
1、光合自养型：
1、烷烃类和石油化工产品 如甲烷、甲醇、乙醇、石蜡烃等。 2、各种有机废料和一些糖类物质 有机废料：如食品厂、酿造厂、造纸厂等废弃物 以及农作物秸杆等。 糖类物质：如糖蜜、淀粉类物质等。
(2) SCP的发酵生产工艺
一般SCP生产的概略流程图
(3) SCP的分离和纯化
SCP的发酵产品为菌体本身，分离工艺较 简单，过滤得到的菌体再用冷水洗涤，再过滤 得到酵母浓缩物，以30℃的热风干燥，并制成 块状或粒状。
(2)温度：螺旋藻的最适生长温度为35 ~ 37℃。 (3)氮源：螺旋藻除能利用无机氮外，还能利 用尿素。 (4)光照：当营养和温度正常的情况下，光照 就成为影响螺旋藻生长的一个重要因素。
发酵工程ppt课件
Use of Microorganisms • Positive（益处）
• Biomass • Production • Conversion • Negative（危害） • Pathogens
• Spoilage
具有细胞结
细菌、放线菌 支原
原核生物
体、衣原体、 立克
由原核细胞构成的） 次氏体、兰细菌
• 18世纪后期，Ha nsen在Calsberg 酿造厂建立了酵 母纯种培养技术
ppt课件.
科赫 (Koch7 )
科赫的主要贡献
Ø 发明了固体培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立。
Ø 创造了细菌染色方法。 Ø 发现了许多病原菌，为以后研究药物和寻找治疗方法提供了依据。
证实炭疽病因 — 炭疽杆菌 发现结核病原菌—结核杆菌
bifidobacterium
ppt课件.
22
Spirlla （螺 旋 菌）
There are few kinds in bacteria and always pathogeni
c bacteria ; (螺旋菌在细菌中种类较少，通常是病原菌)
vibrio弧菌
spirillum螺旋菌 spirochaeta螺旋菌
它描述酵母作用于果汁 或麦芽浸出液时产生气泡 的现象。产生气泡的现象 是由浸出液中的糖在缺氧 条件下降解而产生的二氧 化碳所引起的。
ppt课件.
3
发酵工程
发酵工程(fermentation engineering):研究发酵工业生产过 程中，各个单元操作的工艺和设备的一门科学。具体包括菌种 选育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。
Ø 提出了为证明某种特定细菌 是某种特定疾病的病原菌的
发酵工程第四章无菌技术
应迅速重新灭菌，补充必要的营养成分，重新接种
发酵中期染菌：挽救困难，应早发现，快处理 ，处理方 法应根据各种发酵的特点和具体情况来决定 抗生素发酵 柠檬酸发酵 a. 污染细菌：加大通风，加速产酸，调pH3.0，抑制 细菌 b. 污染酵母：加入0.025~0.035g/L CuSO4抑制酵母； 通风加大，加速产酸。
ND
dNR/dt=-kR NR
dNs/dt =kR NR -ks Ns
→Nt/N0=KR/(kR-kS) [ekst-ks/kR e-kRt]
式中NR：耐热性活芽孢数；Ns：敏感性活芽孢数
ND：死亡的芽孢数；kR：耐热性芽孢的比死亡速率；
ks：敏感性芽孢的比死亡速率；
N0：初始活芽孢数。
培养基中含有大量的不耐热的微生物和 相当数量的耐热性微生物时的灭菌残留 曲线
蒸汽
喷淋冷却连续灭菌流程
蒸汽Βιβλιοθήκη 放汽冷却水无菌培养基 进发酵罐
配料罐
连消泵 连消塔
维持罐
冷却罐
分批灭菌与连续灭菌的比较
连续灭菌的优点：（适用于大型罐） 可采用高温短时灭菌，营养成分破坏少，有 利于提高发酵产率； 发酵罐利用率高； 蒸汽负荷均衡； 采用板式换热器时，可节约大量能量； 适宜采用自动控制，劳动强度小； 可实现将耐热性物料和不耐热性物料在不同 温度下分开灭菌，减少营养成分的破坏。
dN kN dt
ln Nt kt N0
t 2.303/klogN0 Nt
当Nt=0时， t=∞， 既无意义，也不可能。
一般采用Nt=0.001，即1000次灭菌中只有一次失败。
(2) 非对数残留定律
某些微生物受热死亡的速率不符合对数残留定律：如一些
发酵中期染菌：挽救困难，应早发现，快处理 ，处理方 法应根据各种发酵的特点和具体情况来决定 抗生素发酵 柠檬酸发酵 a. 污染细菌：加大通风，加速产酸，调pH3.0，抑制 细菌 b. 污染酵母：加入0.025~0.035g/L CuSO4抑制酵母； 通风加大，加速产酸。
ND
dNR/dt=-kR NR
dNs/dt =kR NR -ks Ns
→Nt/N0=KR/(kR-kS) [ekst-ks/kR e-kRt]
式中NR：耐热性活芽孢数；Ns：敏感性活芽孢数
ND：死亡的芽孢数；kR：耐热性芽孢的比死亡速率；
ks：敏感性芽孢的比死亡速率；
N0：初始活芽孢数。
培养基中含有大量的不耐热的微生物和 相当数量的耐热性微生物时的灭菌残留 曲线
蒸汽
喷淋冷却连续灭菌流程
蒸汽Βιβλιοθήκη 放汽冷却水无菌培养基 进发酵罐
配料罐
连消泵 连消塔
维持罐
冷却罐
分批灭菌与连续灭菌的比较
连续灭菌的优点：（适用于大型罐） 可采用高温短时灭菌，营养成分破坏少，有 利于提高发酵产率； 发酵罐利用率高； 蒸汽负荷均衡； 采用板式换热器时，可节约大量能量； 适宜采用自动控制，劳动强度小； 可实现将耐热性物料和不耐热性物料在不同 温度下分开灭菌，减少营养成分的破坏。
dN kN dt
ln Nt kt N0
t 2.303/klogN0 Nt
当Nt=0时， t=∞， 既无意义，也不可能。
一般采用Nt=0.001，即1000次灭菌中只有一次失败。
(2) 非对数残留定律
某些微生物受热死亡的速率不符合对数残留定律：如一些
发酵工程第四章第一节
1）营养缺陷突变有关的遗传型个体
A：野生型——从自然界中分离到的未发生营养缺陷突变前的原始菌株。野生型菌株能在 相应的基本培养基上生长。 [A+B+] 。 B：营养缺陷型——野生型菌株发生了丧失某个酶合成能力的突变，只能在加有该酶合成 产物的培养基中才能生长的突变菌株。不能在基本培养基上生长，只能在完全培养基或 相应的补充培养基上生长。 [A+B-] 。 C：原养型——指营养缺陷型菌株经回变后产生的菌株。其营养要求与野生型相同，均为 [A+B+]。
22
诱变处理 结合诱变剂、诱变处理、诱变对象的实际情况，设计 诱变处理方案。
1) 诱变剂的使用方法 •单一诱变剂处理 •复合诱变剂处理 2）诱变剂的剂量控制 •处理剂量的致死率为70－80％； •高剂量会引起细胞遗传物质发生难以恢复的巨大损伤，得到遗传稳定的变异菌株
23
中间培养 发生的突变尚未表现出来之前，有一个生理表现延迟 的过程（细胞内原有酶量需稀释，需 3 代以上的繁殖 才能将突变性状表现出来）； 这个过程对筛选和获得稳定菌株极为重要的。
一个基因的自然突变频率仅10－8－10―9左右，选种几率较低
9
原因：
1、多因素低剂量的诱变效应
自然环境中低剂量的宇宙射线、各种短波辐射、低剂量诱变 物质和微生物自身代谢产生的诱变物质等作用引起的突变。
X,γ-ray,高速中子、电子、 质子、α 粒子
Photochemical decomposition High energy particle radiation Radiolysis Light, UV, Xray
3
优良生产菌种的基本特征
①高产：在较短的发酵周期内产生大量的发酵产物； ②副产物及其他产物少； ③生长繁殖能力强 , 有较强的生长速率； ④高效地将原料转化为产品； ⑤发酵原料成分波动敏感性较小，来源广泛、便宜； ⑥对需要添加的前体物质有耐受能力, 且不能将这些前体物 质作为一般碳源利用； ⑦在发酵过程中产生的泡沫要少； ⑧具有抗噬菌体感染的能力； ⑨遗传性状稳定。
发酵工程第四章无菌空气的制备
一． 空气过滤除菌的原理
二． 空气过滤除菌的介质
三． 介质过滤的效率 四． 影响过滤除菌效果的因素
五． 提高过滤除菌效率的措施
李 先 磊
化学化工系
三、介质过滤效率
发 酵 工 程
Fermentation Engineering
滤层所滤去的微粒数与原有微粒数之比称为过滤效率， 用表示 ，是衡量过滤设备过滤能力的指标。
dN / dL = －KN0
dN / dL — 单位滤层所除去的微粒数（个/cm）；
李 先 磊
L — 滤床厚度 （cm）；
K — 过滤常数或除菌常数 （cm－1）
化学化工系
上式整理并积分，可得：
发 酵 工 程
Fermentation Engineering
ln
Ns N0
= － KL
L=
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 K
ln
N0 Ns
化学化工系
4、重力沉降作用
发 酵 工 程
Fermentation Engineering
再小的微粒也有重力；
当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就会 沉降。
对于小颗粒而言，只有在气流速度很慢时才起作用。
李 先 磊
一般它是与拦截作用相配合的，即在纤维的边界滞留区 内，微粒的沉降作用提高了拦截滞留的捕获效率。
李 先 磊
化学化工系
空气的过滤除菌原理和过滤介质
发 酵 工 程
Fermentation Engineering
一． 空气过滤除菌的原理
二． 空气过滤除菌的介质
三． 介质过滤的效率 四． 影响过滤除菌效果的因素
五． 提高过滤除菌效率的措施