发酵工程复习
发酵工程复习
1发酵工程：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的一种技术。
其研究内容包括菌种选育、培养基的配置、灭菌、种子扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯（生物分离工程）等方面。
2种子扩大培养：是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，在经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级放大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。
这些纯种培养物称为种子。
3菌种衰退：菌种经过长期人工培养或保藏，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。
4前体：指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。
5促进剂：是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后可以影响微生物的正常代谢，促进中间代谢物的积累，或提高次级代谢产物的产量。
6微生物代谢的控制：指运用人为的方法对微生物的代谢调节进行遗传改造和条件的控制，以期按照人们的愿望，生产有用的微生物制品。
7生物热：生物热是生产菌在生长繁殖时产生的大量热量。
培养基中碳水化合物，脂肪，蛋白质等物质被分解为CO2, NH3时释放出的大量能量。
8发酵热：所谓发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。
在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。
这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量。
发酵热引起发酵液的温度上升。
发酵热大，温度上升快，发酵热小，温度上升慢。
9搅拌热：在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵液作机械运动，造成液体之间，液体与搅拌器等设备之间的摩擦，产生的热量。
搅拌热与搅拌轴功率有关。
10分批培养：简单的过程，培养基中接入菌种以后，没有物料的加入和取出，除了空气的通入和排气。
整个过程中菌的浓度、营养成分的浓度和产物浓度等参数都随时间变化。
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发酵工程复习资料1.发酵工业的特点：1．一步生产：微生物发酵是由一系列极其复杂的生化反应组成，反应所需的各种酶均包含在微生物细胞内。
2.反应条件温和3.原料纯度要求低：常以农副产品作原料，如薯干、麸皮等。
原料来源丰富，价格低廉。
4.设备的通用性高:对微生物发酵来说，无论好氧发酵还是厌氧发酵，它们的发酵设备都大同小异，即好氧的一般都用搅拌式发酵罐加空气过滤系统。
厌氧发酵都用密封式发酵罐。
5.对环境的污染相对较小：发酵所用的原料是农副产品，废水中虽然生物需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）较高，但有毒物质少。
6.生产受自然条件限制小2.发酵工业常用菌种类型：细菌: 枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等放线菌: 链霉菌属、小单胞菌属酵母菌: 啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等霉菌: 根霉、毛霉、犁头霉、红曲霉、曲霉及青霉等未培养微生物3.发酵工业对菌种的要求：1，能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物2，有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作要强3，遗传性能要相对稳定4，不易感染它种微生物或噬菌体5，产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）6，生长快，发酵周期短，生产特性要符合工艺要求7，培养条件易于控制4.微生物菌种的分离筛选的步骤：样品采集→样品的预处理→目的菌富集培养→菌种初筛→菌种复筛→菌种发酵性能鉴定→菌种保藏。
5.诱变育种的基本步骤：出发菌株的选择处理菌悬液的制备诱变处理中间培养分离和筛选6.菌种变异及退化机理及其防止措施：菌种退化主要指生产菌种或选育过程中筛选出来的较优良菌株，由于进行接种传代或保藏之后，群体中某些生理特征和形态特征逐渐减退或完全丧失的现象。
主要原因：基因突变、连续传代。
防止措施:采用减少传代、经常纯化、创造良好的培养条件、用单细胞移植传代以及科学保藏等措施,不但可以使菌种保持优良的生产能力，而且还能使已退化的菌种得到恢复提高。
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一、名词解释1传统发酵工程：通过微生物生长的繁殖和代谢活动，产的生物反应过程。
将DNA重组细胞融合技术、酶工程技综合对发酵过程控制、优化及放大指迄今所采用的微生物培养分离及培养微生物。
（特别是极端微生物）4富集培养主要方法：是利用不同种类的微生物其生长繁求不同，如温度、PH、培养基C/N等，是目的微生物在最适条件下迅速生长繁殖，数量增加，成为人工环境下的优势种。
方法：⑴控制培养基的营养成消毒仅仅是杀死生物体或非生物体表死营养细胞，而不能杀死细菌芽孢和真菌孢子等，特别适合与发酵车间的环境和发酵设备、器具的灭菌处理。
灭菌杀灭所有的生命体，因此灭菌特别适的灭菌处理。
法及其区别：湿热灭菌法：指将物品置高压饱和蒸汽、过热水喷淋等手段使微生物菌体中的蛋白质、核酸发生变性而杀灭微生物的方法。
该法灭菌能力强，为热力灭菌中最有效、应用最广泛的灭菌方法。
药品、容器、培养基、无菌衣、胶塞以及其他遇高温和潮湿不发生变化或损坏的物品，均可采用本法灭菌。
干热灭菌法：指将物品置于干热灭菌柜、隧道灭菌器等设备中，利用干热空气达到杀灭微生物或消除热原物质的方法。
适用于耐高温但不宜用湿热灭菌法灭菌的物品灭菌，如玻璃器具、金属制容器、纤维制品、固体试药、液用本法灭菌。
即在规定温度下杀死一定比例的微生物所用8致死温度：杀死微生物的极限温在致死微生物所需要对的致死时间。
制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，基和所用设备一起（实罐灭菌）进行灭菌10连续灭菌：将配制好的培养基向发酵罐等培养装置输热、保温盒冷却等灭菌操作过程。
是指将冷冻干燥管，沙土管中处于休眠状入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养而和质量的纯种的过程纯培养物称为种是指种子的龄：是指种子始移入下一级的培养是指移入的种子液体积和影响呼吸所能允许的最低溶氧浓13稀释度D：单位时间内连续连续流入发酵罐中的新鲜的培养总体积的比值。
把导致菌体开始从系统中洗出时的稀发酵过程中，引起温度变化的原因是由于生的净物在生长繁殖过程中，本身产生的耗氧培养的发酵罐都有一定功率的做机械运动，造成液体之间、液体与设备之间的摩擦，由此产生。
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一、填空题1、根据搅拌方式的不同，好氧发酵设备可分为机械搅拌式发酵罐和通风搅拌式发酵罐两种。
2、常用工业微生物可分为：细菌、酵母菌、霉菌、放线菌四大类。
3、根据工业微生物对氧气的需求不同，培养法可分为好氧培养和厌氧培养两种。
4、菌种分离的一般过程：采样、富集、分离、目的菌的筛选。
5、环境无菌的检测方法有：显微镜检查法、肉汤培养法、平板培养法等。
6、培养基灭菌的方法：加热灭菌、过滤灭菌、紫外线灭菌、化学药物消毒与灭菌。
7、当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向变异菌，从自然选育转向代谢调控育种，从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。
8、根据操作方式的不同，液体深层发酵主要有分批发酵、连续发酵、补料分批发酵。
9、依据培养基在生产中的用途，可将其分成孢子培养基、种子培养基、发酵培养基三种。
10、分批发酵中微生物处于限制性的条件下生长，其生长周期分为延滞期、对数生长期、稳定期、衰亡期。
11、微生物发酵培养（过程）方法主要有分批培养、补料分批培养、连续培养、半连续培养四种。
12、发酵高产菌种选育方法包括自然选育、诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程育种、（抗噬菌体菌种选育；基因重组）。
13、水解三类方法：酸水解，酶水解，酸酶结合水解法。
14、工业微生物菌种保藏技术：①冷冻干燥或真空干燥保藏；②超低温或液氮冷冻保藏；③转接培养或斜面传代保藏；④土壤保藏。
15、影响发酵温度的因素（发酵热，包括）：生物热、搅拌热、蒸发热、辐射热。
二、名词解释1、发酵工程：主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。
2、菌种退化：指在经过较长时间传代保藏之后，菌株的一个或多个生理性状和形态特征逐渐减退或消失的现象。
3、退化菌种的复壮：使退化的菌种重新恢复原来的优良特征，叫做复壮。
4、诱变育种：利用各种被称为诱变剂的物理因素和化学试剂处理微生物细胞，提高基因突变频率，再通过适当的筛选方法获得所需的高产优良菌种的育种方法。
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发酵⼯程章节复习资料第⼀章绪论1、发酵及发酵⼯程的概念1、传统发酵最初发酵是⽤来描述酵母菌作⽤于果汁或麦芽汁产⽣⽓泡的现象，或者是指酒的⽣产过程。
2、⽣化和⽣理学意义的发酵指微⽣物在⽆氧条件下，分解各种有机物质产⽣能量的⼀种⽅式，或者更严格地说，发酵是以有机物作为电⼦受体的氧化还原产能反应。
如葡萄糖在⽆氧条件下被微⽣物利⽤产⽣酒精并放出CO2。
3、⼯业上的发酵泛指利⽤微⽣物制造或⽣产某些产品的过程包括：1. 厌氧培养的⽣产过程，如酒精，乳酸等。
2. 通⽓（有氧）培养的⽣产过程，如抗⽣素、氨基酸、酶制剂等。
产品有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。
发酵⼯程（Fermentation Biotechnology）: 应⽤微⽣物学等相关的⾃然科学以及⼯程学原理，利⽤微⽣物等⽣物细胞进⾏酶促转化，将原料转化成产品或提供社会性服务的⼀门科学。
2、发酵⼯程技术的发展⼤致可分为哪⼏个阶段，每段的技术特点是什么？1. ⾃然发酵时期:嫌⽓性发酵⽤于酒类酿造，好⽓性发酵⽤于酿醋、制曲。
2. 纯培养技术的建⽴：⼈⼯控制环境条件使发酵效率迅速提⾼。
3.通⽓搅拌好⽓发酵过程技术的建⽴：从分解代谢转为⽣物合成代谢，可以利⽤微⽣物合成积累⼤量有⽤的代谢产物。
4.⼈⼯诱变育种与代谢控制发酵⼯程技术的建⽴：遗传⽔平上控制微⽣物代谢。
5. 发酵动⼒学、发酵⼯程连续化、⾃动化⼯程：以数学、动⼒学、化⼯原理等为基础，通过计算机实现发酵过程的⾃动化控制的研究，使发酵过程的⼯艺控制更为合理。
6. 微⽣物酶反应⽣物合成与化学合成反应结合⼯程技术：可⽣产许多过去不能⽣产的有⽤物质。
3、发酵⼯业的应⽤范围1. 酿酒⼯业（啤酒、葡萄酒、⽩酒）2. ⾷品⼯业（酱、酱油、⾷醋、腐乳、⾯包、乳酸）3. 抗⽣素⼯业（青霉素、链霉素、⼟霉素）4. 有机酸⼯业（柠檬酸、葡萄糖酸）5. 酶制剂⼯业（淀粉酶、蛋⽩酶）6. 氨基酸⼯业（⾕氨酸、赖氨酸）7. 核苷酸发酵⼯业(肌苷酸、肌苷)8. 有机溶剂⼯业（酒精、丙酮）9. 维⽣素⼯业(VB2、VB12)10.⽣物能源⼯业（沼⽓、⽣物柴油）11.环境保护产业（废⽔⽣物处理）12.⽣理活性物质发酵⼯业（激素）13. 冶⾦⼯业(微⽣物探矿、⽯油脱硫)14.微⽣物菌体蛋⽩发酵⼯业（酵母、单细胞蛋⽩）4、发酵⼯业的特点与化学⼯程相⽐，发酵⼯程具有以下特点：1、发酵过程是极其复杂的⽣物化学反应，与微⽣物细胞息息相关2、通常在常温常压下进⾏，反应安全，需求条件也⽐较简单3、发酵醪（包括固相、液相、⽓相，还含有活细胞体或菌丝体），属⾮⽜顿流体，其特性影响因素很多，对发酵⼯程都有关联4、具有严格的灭菌系统，以防⽌杂菌污染如空⽓除菌系统、培养基灭菌系统、设备的冲洗灭菌等5、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，在同⼀发酵罐内进⾏6、后处理阶段，为了适应菌体与发酵产物的特点，需采取⼀些特殊的⼯艺措施并选⽤合适的设备。
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发酵工程复习生物技术的关系:微生物工程是生物技术的重要组成和基础，是生物技术产业化的重要环节。
它将微生物学、生物化学和化学工程的基本原理有机结合起来，广泛而深入地揭示了发酵过程的本质。
巴斯德效应是在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气,则葡萄糖消耗减少。
这种抑制发酵产物积累的现象生长曲线：有延滞期、指数期、稳定期、衰亡期组成。
延滞期特点：生长速率常数为零，细胞形态变大或增长，细胞内RNA含量增高，原生质呈嗜碱性，合成代谢活跃，对外界不良条件反应敏感。
影响延滞期的因素：1.接种龄 2.接种量3.培养基成分。
4.种子损伤度指数期特点：生长速率常数R最大，细胞进行平衡生长，酶系活跃，代谢旺盛。
影响指数期的因素：1.菌种2.营养成分3.营养物浓度4.培养温度稳定期生长速率常数为零。
衰亡期细胞发生多形化，有的微生物发生自溶。
发酵工程产品的分离方法:沉淀法、溶剂萃取法、双水相萃取法、吸附法、离子交换法、结晶法。
现代发酵工程是纯培养技术的建立，是第一代微生物发酵技术，具有划时代的意义。
营养缺陷型菌株是的特性:原菌株因基因突变致使合成途径中断，丧失了合成某种必须物质的能力，而必须在培养基中加入相应物质才能正常生长的突变菌株。
生长因子:概念：微生物生长不可缺少的微量有机物质。
类别：维生素、氨基酸、嘌呤嘧啶及其衍生物.在发酵工程中，污染控制:1.保证菌种制备的安全性2.培养基灭菌的污染防止3.灭菌锅的冷点防治4.菌种培养基的空培5.无菌室的安全及防护6.种子罐的污染防治7.无菌空气的污染防止8.营养条件的控制pH对发酵的影响与引起pH变化的因素: pH对发酵的影响:pH对菌体生长和产物合成的影响1）pH影响酶的活性、当pH抑制菌体中某些酶的活性时，使菌体的新陈代谢受阻。
2）pH影响微生物细胞膜所带电荷的状态，从而改变细胞膜的渗透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢产物的排泄，因此影响代谢的正常进行。
3）影响培养基某些组分和中间产物的离解，从而影响微生物对这些物质的利用。
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1. 发酵工程概念：发酵工程是生物技术的重要组成和基础，是生物技术产业化的重要环节。
它将微生物学、生物化学和化学工程的基本原理有机结合起来，广泛而深入地揭示了发酵过程的本质。
狭义的发酵概念：微生物培养和代谢过程。
广义的概念：生物学( ( 微生物学、生物化学) ) 和工程学( ( 化学工程) ) 结合。
2.发酵工程的应用：在食品工业中的应用：食品加工、发酵乳制品、调味品、食品添加剂、检验在医药卫生中的应用：抗生素、氨基酸、维生素、甾体激素、生物制品、治疗用酶在轻工业中的应用：各类酶（糖酶、蛋白酶、果胶酶、脂肪酶等、酶抑制剂）在化工能源中的应用：醇及溶剂，有机酸，多糖，清洁能源在农业中的应用：生物农药，生物除草剂、增产剂，食用菌在环境保护中的作用在细菌冶金中的应用在高技术研究中的应用3.微生物代谢产物类型：包括初级代谢产物、中间代谢产物和次级代谢产物。
4.发酵方法的类别：根据对氧的需要区分：厌氧和有氧发酵根据培养基物理性状区分：液体和固体发酵根据从微生物生长特性区分：分批发酵和连续发酵、补料分批发酵按发酵原料来区分：糖类物质发酵、石油发酵、废水发酵5. 发酵生产的条件：•某种适宜的微生物•保证或控制微生物进行代谢的各种条件•进行微生物发酵的设备•提取菌体或代谢产物并精制成产品的方法和设备6.组成典型的发酵过程可以划分成六个基本组成部分：（1）繁殖种子和发酵生产所用的培养基组份设定；（2 ）培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌；（3）培养出有活性、适量的纯种，接种入生产的容器中；（4 ）微生物在最适合于产物生长的条件下，在发酵罐中生长；（5）产物萃取和精制；（6）过程中排出的废弃物的处理。
7.决定微生物工程工业生产水平的三个要素：生产菌种的性能、发酵及提纯工艺条件、生产设备。
8.工业微生物菌种的基本要求：1. 菌种生长繁殖能力强，能够在较短的发酵周期内产生大量有价值的发酵产物，因为高产菌株的运用可以在不增加投资的情况下大幅度提高生产能力。
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发酵工程复习资料第一章绪论1、发酵及发酵产品各包括哪些类型？答案要点：一）发酵的类型：按发酵原料分类：糖类物质发酵、石油发酵、废水发酵；按发酵形式分类：固体发酵、液体发酵；按发酵工艺流程分类：分批发酵、连续发酵、流加发酵；按发酵过程对氧的需求分类：厌氧发酵、通风发酵；按发酵产物分类：氨基酸发酵、有机酸发酵、抗生素发酵、酒精发酵、维生素发酵、酶制剂发酵二）发酵产品的类型：以菌体为产品、以微生物的酶为产品、以微生物的代谢产物为产品、生物转化过程2、了解发酵工程的组成、基本要求及主要特点。
答案要点：一）组成：上游工程：菌种选育、种子培养、培养基设计与制作、接种等。
发酵工程：发酵培养。
下游工程：产物的提取纯化、副产品的回收、废物处理等。
二）基本要求：发酵设备、合适的菌种、合适的培养基、有严格的无菌生长环境三）主要特点：1）发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件简单；2）发酵所用的原料主要以再生资源为主；3）发酵过程通过生物体的自动调节方式来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单一的代谢产物；4）获得按常规方法难以生产的产品；5）投资少，见效快，经济效率高；6）维持无菌条件是发酵成败的关键；7）环境污染小。
3、为什么说发酵工程在国民经济中有着重要的地位？答案要点：因为发酵工程在医药、食品、能源、化工、冶金、农业、环境保护等方面均有着十分重要的作用，例如：抗生素的生产；饮料食品等的制造；沼气、微生物采油、生物肥料、生物农药以及三废处理等方面都有很重要的应用。
所以说发酵工程在国民经济中有着重要的地位。
4、了解发酵工业的类型及必备条件。
答案要点：一）发酵工业类型：食品发酵工业：食品、酒类1）传统分类非食品发酵工业：抗生素、有机酸、氨基酸、酶制剂、核苷酸、单细胞蛋白酿造业：利用微生物生产具有较高风味要求的发酵食品。
2）现代分类发酵工业：经过微生物纯种培养后，提炼、精制而获得成分单纯、无风味要求的产品。
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2.发酵液中氧传递过程中需要克服的阻力
1、供氧方面的阻力
1)气膜阻力（ 1/K1 ;1/KG）： 气体穿越气-液界面的气膜阻力，与空气情况有关。 2)气液界面阻力（1/K2;1/KI）： 只有具备高能量的氧分子才能透到液相中去，而其余的则返回气相。与空气情况有 关。
3)液膜阻力（1/K3; 1/KL）：
3、斜面培养时间和冷藏时间 a)培养时间 培养时间应控制在孢子成熟阶段，不宜提早或延迟。 b)冷藏时间 对孢子的生产能力有较大影响；冷藏时间越长，生产能力下降越多；原则：宜短不宜长 4、接种量 接种量要求适中（接种后菌落均匀分布整个斜面）。
4.影响种子质量的因素及控制
1、培养基 有较完全和丰富的营养物质，糖分少，需充足氮源和生长因子，无机氮源比例大； 各种营养物质的浓度不必太高； 供孢子用的种子培养基，可添加易被吸收利用的碳源和氮源； 应考虑与发酵培养基的主要成分相近。 2、pH pH值稳定；选择最适种子培养pH的原则是获得最大比生长速率和适当的菌量。 培养最后一级种子的培养基的pH应接近于发酵培养基的pH，以便种子能尽快适应新的环境。 3、培养条件 足够的通气量，以保证菌种代谢正常，提高种子的质量。（前期少，后期多） 搅拌可提高通气效果，促进生长繁殖，过度搅拌导致培养液大量涌泡，液膜表面的酶易氧化 变性，泡沫过多增加染菌机会，增加能耗。丝状微生物不宜剧烈搅拌。 4、种龄 通常种龄应取菌种处于对数生长期、菌体还未达到最大值时的培养时间为宜。 5、接种量
KLa随空气流速的增加而增大，当空气流速增加到某一值时，由于空气流量过大，通入
（3）发酵液理化性质 KLa与发酵液的表观黏度η app 成反比，发酵液中添加糖、花生饼粉等有机物质，能降低 KLa。但某些少量的醇、酮和酯反而会使KLa 值提高。 加入电解质，KLa值提高，并随浓度增加而增大。 加入消沫剂，由于分布于气液界面，增大氧传递阻力，使KLa下降，但泡沫的减少又改 善了通气状况，最终会有效的改善发酵液的通气效率。 （4）泡沫 在发酵过程中，由于通气和搅拌的作用引起发酵液出现泡沫。在黏稠的发酵液中形成 的流态泡沫比较难以消除，影响气体的交换和传递。 （5） 空气分布器形式和发酵罐结构 采用鼓泡分布器可提高通气效率，当空气流量增加到一定值时，有无鼓泡器对空气的 混合效果无明显的影响，且多孔鼓泡器易堵塞。 空气流量较大，单孔分布器加之有搅拌器造成发酵液的翻动和湍流，对空气起到了很 好的分散作用。
4.搅拌的作用
① 使发酵罐内的温度和营养物质浓度达到均一，使组成发酵液的三相系统充分 混合； ② 把引入发酵液中的空气分散成小气泡，增加了气-液间的传质面积“a” ，提 高KLa 值； ③ 增强发酵液的湍流程度，降低气泡周围的液膜厚度和流体扩散阻力，从而提 高氧的传递速率； ④ 减少菌丝结团，降低菌丝丛内扩散阻力和菌丝丛周围的液膜阻力； ⑤ 可延长空气气泡在发酵罐中的停留时间，增加氧的溶解量。 ⑥ 但是，如果搅拌速度过快，由于剪切力增大，会损伤菌丝体，影响菌丝体的 正常代谢，同时还会浪费能源和促进泡沫形成。
3.影响液相体积氧传递系数的因素有哪些？这些因素与Kla有什么关系？ （1）搅拌功率
搅拌转速对KLα 的影响很大，(搅拌比通气速度对KLα 的影响更明显)，对微生物的摄氧 率r也有影响，但对饱和溶氧浓度C*无影响。
（2）空气流速
的空气不经过搅拌叶的分散，而沿着搅拌轴形成空气通道，空气直接逸出发酵罐，此 时搅拌功率不再下降，此时的空气流速称为“气泛点(flooding point)”。此时KLa也 不再增加。
衰退的群体中找出未衰退的个体，以达到恢复该菌原有典型性状的措施。 广义的复壮是指在菌种的生产性能未衰退前就有意识的经常进行纯种的分离和生产性能测定 工作，以期菌种的生产性能逐步提高。
菌龄：将菌种接种到某一培养基中群体生长的时间。
种龄：指种子罐中培养的菌丝体开始移入下一级种子罐或者发酵罐时的培养时间。
搅拌功率：搅拌器搅拌时所消耗的功率，常指每立方米发酵液所 消耗的功率，通常为2～4 KW/m2
问答题： 1.影响微生物需氧量的因素有哪些？并解释其原因。
1.菌种的生理特性 微生物种类:微生物种类不同，其生理特性不同，代谢活动中的需氧量也不同，同样 是需氧菌，细菌、放线菌和真菌的需氧量也不同，一般来说，微生物的细胞结构越简单， 其生长速度就越快，单位时间内消耗的氧就越多。 微生物生长阶段：从菌体的生理阶段看：同一种微生物的不同生长阶段，其需氧量也 不同。从菌体的生长阶段看：菌体生长期的摄氧率大于产物合成期的摄氧率。 2.培养基组成 微生物对不同营养物质的利用情况不同，因而培养基的组成对生产菌种的代谢及需氧 量有显著的影响。碳源的种类和浓度对微生物的需氧量的影响尤为显著；除了碳源物 质直接影响摄氧率外，其他培养基成分，如磷酸盐、氮源对微生物的摄氧率也有一定 的影响。 3.培养液中溶解氧浓度CL 在发酵过程中，培养液中的溶解氧浓度CL＞菌体的C长临时，菌体的呼吸就不受影响， 菌体的各种代谢活动不受干扰；如果培养液中的CL＜低于C长临或C合临时，多种生化代 谢就要受到影响，严重时会产生不可逆的抑制菌体生长和产物合成的现象。 4.培养条件 温度愈适合生长，营养成分愈丰富，其呼吸强度的临界值也相应地增长。最适pH值亦 然。 5.CO2的影响 在发酵过程中，微生物在吸收氧气的同时，也呼出CO2废气，如不及时从发酵液中除 去，势必影响菌体的呼吸，进而影响菌体的代谢活动
覆膜溶解氧电极ห้องสมุดไป่ตู้溶氧浓度
了解：
1.影响微生物呼吸临界氧浓度的主要因素 ① 微生物的种类与培养温度：不同的微生物其呼吸临界氧浓度不同，同 一种微生物在不同的培养温度下其呼吸临界氧浓度也不相同。 ② 微生物的生长阶段：次级代谢产物的发酵过程可分为菌体生长阶段和 产物合成阶段，两个阶段的呼吸临界氧浓度分别以C长临和C合临表示， 随菌种的生物学特性不同，两者表现出不同的关系 ③ 发酵液的理化性质、发酵罐的结构：牛顿型培养液－－无影响。（如 细菌和酵母菌培养液，黏度低）；非牛顿型培养液－－与搅拌器的直 径和转速有关。（如大部分放线菌、真菌培养液，黏度高） 2.氧在液体中的溶解特性 氧在液体中，温度越高溶解度越低，溶液越浓溶解度越低，氧分压越高 溶解度越高。 3.双模理论 氧气的溶解过程是一个由气相进入液相的过程，为实现这一过程，氧气 需要跨过由气-液界面构成的屏障，在界面的一侧有气膜，另一侧为液膜， 氧的溶解需要经过这两层膜才能实现。因此，根据这一模型建立起来的 气体溶解理论称为双膜理论。
5.溶解氧和Kla的测定方法（工业生产）
不停气测定法 需测定通入发酵罐的空气流量和尾气中的氧气含量 摄氧率= 单位时间通入罐内的氧气量-单位时间内发酵罐排出的氧气量 发酵液体积
[空气流量×60/22.4×1000×(0.21-排气中氧含量)]
=
发酵液体积
r KLa = C* - CL
注意：公式中C*是指发酵液中的饱和溶氧浓度，要根据发酵罐中的操作 压力进行折算。
4.覆膜氧电极的工作原理
氧气通过透气性的膜渗入电极，在阴极发生还原反应，由于氧化还原反 应产生一定的电流，该电流与被还原的氧成正比，再用变电器把电流值 转换为溶氧值。
用能透过氧分子的薄膜将电极系统与被测定溶液分隔开来，因而避免了 外界溶液的性质及通风搅拌所引起的湍动对测定的影响。
第六章发酵菌种的制备与保藏
发酵工艺学期末整理
王敏敏 龙益如
第七章 发酵过程中的供氧
本章小结
概念：摄氧率、呼吸强度、呼 吸临界氧浓度、搅拌功率。 了解 掌握 1. 影响微生物呼吸临界氧 1. 影响微生物需氧量的因素； 2. 发酵液中氧传递过程中需 要克服的阻力； 3. 影响液相体积氧传递系数 的因素； 4. 搅拌的作用； 5. 溶解氧和Kla的测定方法。 浓度的主要因素 2. 氧在液体中的溶解特性
名词解释：
生产菌种的制备：即菌种的扩大培养,就是把保藏的菌种，即砂土管，冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种
接入试管斜面活化，再经过扁瓶或摇瓶和种子罐，逐级扩大培养后达到一定的数量和质量 的纯种培养过程。
种子罐级数：制备种子需逐级扩大培养的次数 菌种衰退：是指菌种经过长期人工培养或保藏，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。 菌种复壮：狭义的复壮是指在菌种已发生衰退的情况下，通过纯种分离和生产性能测定等方法，从
2.如何确定发酵级数
n级种子罐——n+1级发酵 发酵级数对发酵影响：1.种子级数少，可简化工艺和控制，减少染菌机会；2.种子级数太少，接种量小，发 酵时间延长，降低发酵罐的生产率，增加染菌机会；3.级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，一般 2-4级。4.在发酵产品的放大中，反应级数的确定是非常重要的一个方面。 影响发酵级数的因素：(1)菌种生长特性，孢子发芽及菌体繁殖速度；(2) 发酵规模，（3）工艺要求，（4） 接种量的影响。 对于生长快的细菌，种子用量比例小，故种子罐相应也少。生长较慢的菌种,二级种子罐扩大培养，也称三 级发酵。
3. 双模理论
4. 覆膜氧电极的工作原理
名词解释： 摄氧率（r）：单位体积发酵液每小时消耗氧的量，单位为mmol/(L· h)
呼吸强度（QO2 ）：单位重量的干菌体每小时消耗氧的量，单位为
mmol/(g· h)
呼吸临界氧浓度：当溶氧浓度低时，呼吸强度随溶解氧浓度的增加而增加，
当溶氧浓度达某一值后，呼吸强度不再随溶解氧浓度的增加而变化，此时的溶 氧浓度称为呼吸临界氧浓度，以C临界表示。
本章小结
• 概念： • 菌种衰退的原因和复壮的方法 • 生产菌种的制备，种子罐级数， 菌龄，接种量，菌种衰退，复壮。 •了解： • 掌握： •种子扩大培养的目的 • 优良种子应具备的条件 •孢子制备和种子制备的过程 • 如何确定发酵级数 •菌种保藏方法的具体步骤 • 影响孢子质量、种子质量的因素 •国内外的保藏机构 • 如何控制种子质量 •菌种衰退的表现 • 种子异常的分析 • 菌种保藏的目的、原理和方法