【课堂笔记】《发酵工程》
【课堂笔记】《发酵工程》
【课堂笔记】《发酵⼯程》《发酵⼯程笔记》笔者：赵可⽬录第⼀章绪论（p1） (1)1.1概念 (1)1.2发酵⼯程的研究内容 (1)1.3发酵过程的特点 (2)1.4发酵过程的问题 (2)1.5发酵⼯程的发展简史 (2)1.6发酵⼯程⼯程的任务 (2)1.7发展⽅向 (3)第⼆章⽣物发酵的基本过程（p36） (3)2.1发酵的基本过程 (3)2.2发酵过程的⼀般过程和操作⽅式 (3)2.3微⽣物的发酵类型 (4)2.3.1液体发酵 (4)2.3.2固体发酵 (4)2.3.3好氧发酵 (5)2.3.4厌氧发酵 (5)第三章种⼦扩⼤配培养（p44） (5)3.1概念 (5)3.2种⼦扩⼤培养⼯艺 (6)3.2.1制备流程 (6)3.2.2优良种⼦具备的条件 (6)3.2.3影响种⼦的质量因素 (6)3.2.4种⼦质量控制措施 (6)第四章发酵培养基（p48） (6)4.1⼀般特点 (6)4.2发酵培养基的组成与制备 (6)4.2.1发酵培养基的组成 (6)4.2.2发酵培养基的制备要点 (7)4.3发酵培养基的设计和优化 (8)4.3.1设计发酵培养基要考虑的因素： (8)4.3.2摇瓶实验： (8)4.3.3正交实验：多因素多⽔平 (8)第五章发酵过程产物分析（p53） (8)5.1分析项⽬按性质分可分三类： (8)5.2发酵终点的判断 (8)第六章发酵动⼒学（p59） (8)6.1发酵动⼒学概念 (8)6.2研究发酵动⼒学的⽬的 (9)6.3动⼒学 (9)6.3.1课程重点 (9)6.4⽣物反应类型 (9)6.5发酵的⽬的 (9)6.6发酵研究的关键问题 (9)6.7优化发酵过程达到⾼产⽬标的⽅法 (10)6.8发酵动⼒学研究的基本过程 (10)6.9分批发酵动⼒学 (10)6.9.1菌龄 (10)6.9.2分类 (10)6.9.3细胞⽣长动⼒学 (10)6.9.4分批发酵基质消耗动⼒学 (11)6.9.5分批发酵产物形成动⼒学 (11)6.9.6分批发酵的优缺点 (12)6.9.7重要截图（来⾃中国MOOC余龙江教授） (12)6.10讨论与问题 (13)第七章分批发酵、补料分批发酵和⾼密度发酵（p81） (14)7.1分批发酵 (14)7.1.1分批发酵的操作⼯艺 (15)7.1.2菌体⽣长规律 (15)7.1.3代谢变化 (15)7.2补料分批发酵 (16)7.2.1适⽤范围： (16)7.2.2物料流加⽅式 (16)7.2.3补料分批动⼒学 (16)7.3⾼密度发酵 (16)7.3.1影响⾼密度发酵⽣产的因素 (16)7.3.2⾼密度发酵存在的问题 (17)7.4讨论与问题 (17)7.4.1分批发酵和补料分批发酵有哪些联系和区别？ (17)7.4.2分批发酵的流程 (17)7.4.3分批发酵包括哪些时期 (17)7.5课堂问题 (17)第⼋章连续发酵（p105） (19)8.1基本概念 (19)8.2连续发酵的优缺点 (19)8.3连续发酵的类型 (19)8.4连续发酵操作⽅式 (20)8.4.1开放式连续发酵 (20)8.4.2封闭式连续发酵 (20)8.5膜连续发酵 (21)8.6连续发酵的控制⽅式 (21)8.7连续发酵的实际应⽤ (22)8.7.1连续发酵 (22)8.7.2分批发酵 (22)8.7.3补料分批发酵 (22)8.7.4连续发酵在⼯业上的应⽤ (23)第九章微⽣物的现代固态发酵（p121） (23)9.1固态发酵 (23)9.1.1固态发酵的特点 (23)9.1.2固体培养的优点 (23)9.1.3固液发酵的⽐较 (23)9.1.4传统固态发酵与现代固态发酵 (24)9.1.5固态发酵分类 (25)9.1.6适合固态发酵的微⽣物 (25)9.1.7固态发酵的界⾯作⽤ (25)9.2固态发酵反应器 (25)9.2.1静态固态发酵反应器 (25)9.2.2动态固态发酵反应器 (26)9.2.3固态发酵反应器 (26)9.3固态发酵的应⽤ (26)第⼗章基因⼯程菌株发酵（p154） (27)10.1⼯业化⽣产的基因⼯程菌应具备的条件 (27)10.2基因⼯程菌的发酵 (27)10.2.1培养操作和发酵设备 (27)10.3讨论与问题 (27)10.3.1基因⼯程菌的不稳定性 (27)10.3.2改善措施： (27)10.3.3⽣产过程: (27)第⼗⼀章发酵过程中氧的溶解、传递、测定及其影响因素（p167） (28)第⼗⼆章发酵控制⼯程（p183） (28)12.1讨论与问题 (28)第⼗三章空⽓除菌（p250） (29)13.1⼏个基本概念 (29)13.2染菌的危害 (29)13.3树⽴⽆菌概念，强调⽆菌操作 (29)13.4灭菌和除菌的基本原理 (30)13.5发酵⼯程的灭菌⼯程（p228） (30)13.5.1化学物质灭菌 (30)13.5.2⼲热灭菌法 (30)13.5.3湿热灭菌法 (31)13.5.4射线灭菌 (31)13.5.5过滤介质除菌 (31)13.5.6静电除菌 (31)13.5.7臭氧灭菌 (31)13.6名词概念 (32)13.7培养基和发酵设备的灭菌 (32)13.7.1温度和时间对培养基的影响 (32)13.7.2影响培养基灭菌的其他因素 (33)13.7.3培养基分批灭菌 (33)13.7.4发酵设备的灭菌 (34)13.8空⽓除菌 (34)13.8.1发酵⽤⽆菌空⽓的概念和质量标准 (34)第⼗四章发酵⼯程设备（p265） (35)14.1通⽓发酵罐 (35)14.1.1机械搅拌通⽓发酵罐 (35)14.1.2⾃吸式发酵罐 (35)14.2嫌⽓发酵罐 (36)14.2.1基本要求 (36)《发酵⼯程》1-14章节笔记第⼀章绪论（p1）1.1概念发酵⼯程利⽤微⽣物或动植细胞的⽣长繁殖和代谢活动以及特定功能，通过现代化⼯程技术⽣产有⽤物质或直接应⽤于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，和改造新技术结合并发展起来的现代发酵技术；它是渗透有⼯程学的微⽣物学和细胞⽣物学，是现代⽣物技术产业的基础与核⼼。
发酵工程笔记
第一章发酵工程1．发酵工程定义定义1：发酵工程是指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，或直接把微生物细胞作为产品的工业生产过程。
定义2 ：发酵工程是指在最适发酵条件下，在发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的技术。
2．发酵工程的发展历史大致可分为三个阶段：○1传统（古老）发酵技术阶段（纯培养技术建立之前）○2近代发酵技术阶段（20世纪20年代—70年代）○3现代发酵技术阶段（20世纪70年代以后）3．为什么能利用微生物进行发酵生产：微生物繁殖速度快，代谢能力强，易培养，容易改造代谢产物多样，能利用廉价的有机物、无机物。
4．发酵工程的特点（与化学工业相比）1 原料广泛2 生产安全、设备简单3 反应专一性强、副产物少4 代谢多样、应用广泛5 易受污染、无菌要求严格6 菌种的优劣影响较大。
第二章工业用微生物菌种1．工业用菌种的特点及要求：1具有稳定的遗传学特性2能利用低价的原材料3长条件易于满足4于细菌，具有抗Phage的能力5酵周期短，降低生产成本6谢产物无毒无害2．发酵工业常用微生物从菌种的遗传学特征上可以把菌种分为：野生型和改良型从微生物分类学的角度分为：1细菌类2酵母菌3霉菌4放线菌3．菌种选育的目的：防止菌种退化，提高生产能力，简化生产工艺，开发新产品4．菌种选育方法：○1基因突变—自然选育，诱变育种○2基因重组—杂交育种（原生质体融合），基因工程5．自然选育：利用微生物自然突变进行菌种选育的过程，一般习惯称为菌种的分离纯化。
6．自然选育的目的：纯化菌种、复壮菌种、稳定生产、提高产量。
自然选育方法步骤：○1通过表观形态来淘汰不良菌株（初筛）○2通过目的代谢物产量考察（副筛）○3菌种纯度试验（纯度验证）○4传代稳定性试验（传代试验）。
7．各种生产菌适宜的保藏方法——酵母菌：定期移植斜面低温保藏法，石蜡油保藏法曲霉菌：砂土保藏法真菌（只长菌丝不长孢子的菌）：采用液氮超低温冻结保藏，石蜡油保藏法细菌：斜面低温保藏法，冷冻干燥保藏法放线菌：砂土或冷冻保藏法8．菌种的退化：生产菌株遗传标记的丢失，导致生产能力下降，即负突变,称为菌种的退化9．菌种退化的原因：内因—基因突变，分离现象，质粒脱落；外因：保藏方法不当，营养条件不适，传代次数过多10．防治菌种退化的措施：从菌种选育方面考虑：控制传代次数,合理传代，采用不易衰退细胞传代，采用有效的保藏方法11．菌种衰退时应采取的提纯复壮措施：分离纯化，通过寄主体进行复壮，淘汰衰退的个体12．种子扩大培养:指将保存的处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量纯种的过程。
发酵工程笔记
第一章发酵工程1．发酵工程定义定义1：发酵工程是指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，或直接把微生物细胞作为产品的工业生产过程。
定义2 ：发酵工程是指在最适发酵条件下，在发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的技术。
2．发酵工程的发展历史大致可分为三个阶段：○1传统（古老）发酵技术阶段（纯培养技术建立之前）○2近代发酵技术阶段（20世纪20年代—70年代）○3现代发酵技术阶段（20世纪70年代以后）3．为什么能利用微生物进行发酵生产：微生物繁殖速度快，代谢能力强，易培养，容易改造代谢产物多样，能利用廉价的有机物、无机物。
4．发酵工程的特点（与化学工业相比）1 原料广泛2 生产安全、设备简单3 反应专一性强、副产物少4 代谢多样、应用广泛5 易受污染、无菌要求严格6 菌种的优劣影响较大。
第二章工业用微生物菌种1．工业用菌种的特点及要求：1具有稳定的遗传学特性2能利用低价的原材料3长条件易于满足4于细菌，具有抗Phage的能力5酵周期短，降低生产成本6谢产物无毒无害2．发酵工业常用微生物从菌种的遗传学特征上可以把菌种分为：野生型和改良型从微生物分类学的角度分为：1细菌类2酵母菌3霉菌4放线菌3．菌种选育的目的：防止菌种退化，提高生产能力，简化生产工艺，开发新产品4．菌种选育方法：○1基因突变—自然选育，诱变育种○2基因重组—杂交育种（原生质体融合），基因工程5．自然选育：利用微生物自然突变进行菌种选育的过程，一般习惯称为菌种的分离纯化。
6．自然选育的目的：纯化菌种、复壮菌种、稳定生产、提高产量。
自然选育方法步骤：○1通过表观形态来淘汰不良菌株（初筛）○2通过目的代谢物产量考察（副筛）○3菌种纯度试验（纯度验证）○4传代稳定性试验（传代试验）。
7．各种生产菌适宜的保藏方法——酵母菌：定期移植斜面低温保藏法，石蜡油保藏法曲霉菌：砂土保藏法真菌（只长菌丝不长孢子的菌）：采用液氮超低温冻结保藏，石蜡油保藏法细菌：斜面低温保藏法，冷冻干燥保藏法放线菌：砂土或冷冻保藏法8．菌种的退化：生产菌株遗传标记的丢失，导致生产能力下降，即负突变,称为菌种的退化9．菌种退化的原因：内因—基因突变，分离现象，质粒脱落；外因：保藏方法不当，营养条件不适，传代次数过多10．防治菌种退化的措施：从菌种选育方面考虑：控制传代次数,合理传代，采用不易衰退细胞传代，采用有效的保藏方法11．菌种衰退时应采取的提纯复壮措施：分离纯化，通过寄主体进行复壮，淘汰衰退的个体12．种子扩大培养:指将保存的处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量纯种的过程。
发酵工程知识点
发酵工程知识点绪论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。
1857年法国化学家、微生物家巴斯德提出了著名的发酵理论：“一切发酵过程都是微生物作用的结果。
”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：在微生物工业中，把所有通过微生物或其他生物细胞（动、植物细胞）的培养，统称为发酵。
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、酶以及转化产物等。
现代生物技术─分子生物学与发酵工程氨基酸发酵工业──谷氨酸、赖氨酸核酸发酵工业──肌苷酸、乌苷酸微生物变异株通过代谢调节──代谢控制发酵技术切断支路代谢转折点: 酶的活力调控, 酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏) →解除菌体自身的反馈调节,提高终产物水平。
细胞融合技术、基因操作技术等生物技术发展，打破了生物种间障碍，能定向地制造出新的有用的微生物：增加微生物体内控制代谢产物产量的基因拷贝数，可以大幅度地提高目标产物的产量；酒曲是我国酿酒技术的重大发明，也是世界上最早的一种复合酶制剂。
三、发酵工程的组成从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵控制、下游工程四、微生物发酵产品的类型:1,菌体、酶，2 初级代谢产物，3 次级代谢产物，4 外源物质转化产物。
五、发酵方法的类别与流程（1）类别：根据对氧的需要区分：厌氧和好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按发酵原料来区分: 糖类物质发酵, 石油发酵, 废水发酵按发酵产物区分：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(2)发酵流程：保藏菌种---活化---扩大培养---种子罐---主发酵---产物分离纯化---成品第二章菌种选育理论与技术微生物的特点有些微生物能在厌氧的条件下生长有些微生物能够利用简单的有机物和无机物满足自身的生长有些微生物能进行复杂的代谢有些微生物能利用较复杂的化合物有些微生物能在极端的环境下生长常见的工业微生物（一）抗生素生产有关的微生物（二）氨基酸生产有关的微生物（三）食品酶制剂生产有关的微生物a-淀粉酶：黑曲霉、米曲霉、米根酶、枯草牙孢杆菌和地衣牙孢杆菌工业化菌种的要求1生产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）2能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物3有关合成产物的途径尽能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强4遗传性能要相对稳定5不易感染它种微生物或噬菌体6生产特性要符合工艺要求一、育种的目的（一）科研方面1．获得有遗传标记的菌株；2．得到生物合成阻断变株，以研究抗生素生物合成途径。
发酵工程知识点总结高中生物
发酵工程知识点总结高中生物发酵工程是一种利用微生物的代谢活动来生产有用物质或转化物质的技术。
在高中生物课程中，发酵工程的知识点主要集中在微生物的类型、发酵过程的基本条件、发酵过程中的物质变化、以及发酵技术的应用等方面。
以下是对这些知识点的总结：一、微生物的类型与作用1. 细菌：在发酵过程中，某些细菌如乳酸菌、醋酸菌等能够通过其代谢活动产生特定的有机酸，从而影响食品的味道和保存性。
2. 酵母菌：酵母菌在无氧条件下能够将糖分解为酒精和二氧化碳，这一过程称为酒精发酵，广泛应用于酿酒和面包制作。
3. 霉菌：霉菌在发酵过程中可以产生多种酶，参与物质的分解和转化，如在酱油和豆瓣酱的生产中起到关键作用。
二、发酵过程的基本条件1. 温度：不同的微生物对温度的适应性不同，发酵过程中需要控制适宜的温度以保证微生物的生长和代谢活动。
2. pH值：微生物的生长和代谢活动对环境的酸碱度有一定的要求，pH 值的控制对于发酵过程的成功至关重要。
3. 氧气：有些发酵过程需要充足的氧气（好氧发酵），而有些则在无氧条件下进行（厌氧发酵）。
三、发酵过程中的物质变化1. 糖类的代谢：在发酵过程中，糖类物质可以被微生物分解为酒精、乳酸、醋酸等不同的有机酸，这些有机酸赋予食品特有的风味。
2. 蛋白质的代谢：蛋白质在微生物的作用下可以分解为多肽、氨基酸等小分子物质，这些物质对食品的营养价值和风味有重要影响。
3. 脂肪的代谢：脂肪在发酵过程中可以被微生物分解为甘油和脂肪酸，这些物质对食品的口感和营养价值有一定的影响。
四、发酵技术的应用1. 食品工业：发酵技术在食品工业中有广泛应用，如酿造酒类、制作面包、酸奶、酱油等。
2. 医药工业：通过发酵技术可以生产抗生素、维生素、酶等医药产品。
3. 化工工业：发酵技术也可以用于生产化工原料，如生物柴油、生物塑料等。
五、发酵工程的未来发展1. 基因工程的应用：通过基因工程技术，可以对微生物进行改造，使其具有更强的发酵能力和更高的产品选择性。
发酵笔记
1发酵工程：利用生物的特定性状，通过现代的工程技术手段产生人们所需的物质或直接应用于工业化生产的技术体系，是将传统的发酵与现代的基因工程，细胞工程等新技术结合并发展起来的现代发酵技术。
2发酵本质：是生命体进行的多种多样的生物化学反应，根据生命体固有的遗传信息，在复杂而精细的条件下进行的一系列动态反应的集合，而发酵产物则是在发应过程中或发酵终点形成的。
3富集培养：是在目的微生物含量较少时，根据微生物的生理特点，设计一种选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适的环境下迅速生长繁殖，数量增加，由原来自然环境下的劣势种变成人工环境下的优势种，以利于分离到所需菌株。
4诱变育种：人为地，有意识地将对象置于诱变因子中，使该生物体发生突变，从这些突变体中筛选具有优良性状的突变株的过程。
5诱变剂：用来处理微生物并能提高生物体突变频率的物理化学因素。
6营养缺陷型菌体：通过诱变而产生的缺乏合成某些营养物质的能力，必须在其基本培养基中加入相应缺陷的营养物质才能正常生长繁殖的突变菌株。
7杂交育种：将两个基因型不同的菌株通过接合，使遗传物质重新组合，从中筛选出具有新性状的菌株过程。
8基因重组：将两个不同性状菌株的基因转移到一起，经重新组合后形成新的遗传型个体的过程。
9原生质体：用酶学方法使细胞的细胞壁溶解后，释放出来的只有半透明性细胞膜包裹着的球状体，它们虽没有了细胞壁但仍具有和完整细胞基本相同的生理生化和遗传特性，并在适当条件下可再生细胞壁，回复为一个完整细胞。
10原生质体融合：通过酶解作用将两个亲株的细胞壁去除，释放出原生质体，将两亲株原生质体在高渗条件下混合，加入融合促进剂（聚乙二醇等）或通过电融合等助融，使它们相互凝集，通过细胞质融合促进两套基因组之间的接触，交换，遗传重组，在适宜条件下使细胞壁再生，在再生细胞中获得重组体的过程。
11基因工程技术：是指用人为的方法，将所需供体生物的遗传物质分子提取出来，在离体条件下切割，与载体连接后导入受体细胞，使遗传物质在其中进行正常复制和表达，以获得新物种的育种技术。
02【课堂笔记】《发酵工程》现代固体发酵技术部分
第一章微生物的现代发酵技术1.1固态发酵按照培养基物理性状的不同，分为固体发酵和液体发酵1)固态发酵是以气相为连续相的生物反应过程2)液态发酵是以液相为连续相的生物反应过程固体发酵：微生物在固态培养基上生长和代谢的一种发酵方式。
是指没有或几乎没有自由水存在，在有一定湿度的水不溶性固态基质中，用一种或多种微生物进行的一个生物反应过程。
固态发酵（曲法培养）：分为浅盘固体培养和深层固体培养此法最大的特点是：酶活力高1.1.1固态发酵的特点1)热量传递困难2)存在明显的营养梯度3)并无大量有机废水产生4)氧气、二氧化碳扩散比较容易1.1.2固体培养的优点1)原料多是谷物和农业废物，来源广泛，成本低廉2)防止污染：霉菌在水分较低的基质表面可以增殖3)通气：使用循环的冷却增湿无菌空气调控温度1.1.3固液发酵的比较1.1.4传统固态发酵与现代固态发酵根据固态发酵过程中是否能实现限定微生物纯种培养，分为传统固态发酵与1.1.5固态发酵分类1.1.5.1按微生物的情况和形成的产品条件自然富集固态发酵强化微生物混合固态发酵限定微生物混合固态发酵单菌固态纯种发酵1.1.5.2按固态发酵固相的性质分类固体底物基质固态发酵惰性载体吸附固态发酵1.1.6适合固态发酵的微生物固态发酵的最佳微生物即为丝状微生物，即为真菌或放线菌1)能够利用多糖的混合物2)有完整的酶系3)能够深入到料层中，也能够穿入基质细胞内4)不容易孢子化5)生长迅速，染菌较少6)可以在含水量比较低的基质中生长7)能够耐受高浓度的营养盐8)耐受基质预处理中产生的苯类等有毒物质1.1.7固态发酵的界面作用意义1)提供给微生物生长繁殖的场所2)营养物质通过界面作用吸附在界面表面，供给微生物的生长利用。
1.2固态发酵反应器固态发酵的放映基质以固态形式存在，反应体系内的传递极其复杂。
包括气固、气液、液固等形式，气相是最主要的流动介质。
以基质的运动情况分类静态固态发酵反应器动态固态发酵反应器1.2.1静态固态发酵反应器包括浅盘式和塔柱式反应器;优点:结构简单，操作方便，放大问题小;缺点:由于发酵基质的相对静止，热量、氧气和其他营养物质的传递困难，从而导致基质内部温度、湿度、酸碱度和菌体生长状态的严重不均匀。
《微生物发酵工程》笔记
《微生物发酵工程》第一章概述一、发酵的定义（fermentation)1、传统发酵“fervere” 发泡酵母菌在无氧条件下作用于果汁或麦芽汁中的糖类物质产生气泡（CO2）的现象。
2、生化意义的发酵（狭义的定义）指微生物在无氧条件下，降解各种有机物质，同时积累简单的有机物并产生能量的生物氧化过程。
3、工业上的发酵泛指利用微生物制造或生产有用产品的过程。
酿造产品举例：啤酒、葡萄酒、酸奶、酱油、腐乳等；发酵产品举例：有机溶剂、抗生素、氨基酸、酶制剂、维生素等。
●酿造：我国人民对一些特定产品发酵生产的特殊称法，是未知的混合微生物系参与的一种自然发酵。
（1）发酵分类按照对氧气的需求分类：1)厌氧发酵的生产过程，如酒精，乳酸等。
2)好氧（通气）发酵的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。
3)兼性厌氧发酵，如酵母产酒精按照培养基的物理状态分类：①液体发酵；②固体发酵。
（2）获得发酵产品的条件⏹优良的微生物⏹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（3）发酵产品的类型⏹菌体；⏹酶；⏹代谢产物；初级代谢产物，次级代谢产物⏹生物转化二、发酵工业的发展历史1、传统生物技术的追溯天然发酵/传统发酵阶段中国早在公元前22世纪就能用发酵法来酿酒。
传统发酵的产品：酒类、醋、酱油、泡菜、干酪、面包、臭豆腐、沼气发酵等。
古埃及人在公元前4000年~3000年就熟悉酒、醋的酿造；古希腊人和古罗马人酿造葡萄酒。
2、初期出现的生物技术产品纯培养技术的建立/第一代发酵技术1680年，列文虎克显微镜微生物的存在1857年，巴斯德（Pasteur）发酵原理随后，柯赫（Koch）发明固体培养基，建立了微生物纯培养技术，为此获得了1905年诺贝尔生理学医学奖。
产品：主要是厌氧发酵和发酵产生的初级代谢产物，如酒精、丙酮、丁醇、柠檬酸和酶制剂等。
特点：开创了人为控制发酵过程的时期。
3、近代生物技术产品深层培养技术/第二代发酵技术1928年，弗莱明发现青霉素，于1945年大规模投入生产；20世纪50年代氨基酸发酵；60年代石油发酵、有机酸发酵、酶制剂发酵。
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《发酵工程笔记》笔者：赵可目录第一章绪论（p1） (1)1.1概念 (1)1.2发酵工程的研究内容 (1)1.3发酵过程的特点 (2)1.4发酵过程的问题 (2)1.5发酵工程的发展简史 (2)1.6发酵工程工程的任务 (2)1.7发展方向 (3)第二章生物发酵的基本过程（p36） (3)2.1发酵的基本过程 (3)2.2发酵过程的一般过程和操作方式 (3)2.3微生物的发酵类型 (4)2.3.1液体发酵 (4)2.3.2固体发酵 (4)2.3.3好氧发酵 (5)2.3.4厌氧发酵 (5)第三章种子扩大配培养（p44） (5)3.1概念 (5)3.2种子扩大培养工艺 (6)3.2.1制备流程 (6)3.2.2优良种子具备的条件 (6)3.2.3影响种子的质量因素 (6)3.2.4种子质量控制措施 (6)第四章发酵培养基（p48） (6)4.1一般特点 (6)4.2发酵培养基的组成与制备 (6)4.2.1发酵培养基的组成 (6)4.2.2发酵培养基的制备要点 (7)4.3发酵培养基的设计和优化 (8)4.3.1设计发酵培养基要考虑的因素： (8)4.3.2摇瓶实验： (8)4.3.3正交实验：多因素多水平 (8)第五章发酵过程产物分析（p53） (8)5.1分析项目按性质分可分三类： (8)5.2发酵终点的判断 (8)第六章发酵动力学（p59） (8)6.1发酵动力学概念 (8)6.2研究发酵动力学的目的 (9)6.3动力学 (9)6.3.1课程重点 (9)6.4生物反应类型 (9)6.5发酵的目的 (9)6.6发酵研究的关键问题 (9)6.7优化发酵过程达到高产目标的方法 (10)6.8发酵动力学研究的基本过程 (10)6.9分批发酵动力学 (10)6.9.1菌龄 (10)6.9.2分类 (10)6.9.3细胞生长动力学 (10)6.9.4分批发酵基质消耗动力学 (11)6.9.5分批发酵产物形成动力学 (11)6.9.6分批发酵的优缺点 (12)6.9.7重要截图（来自中国MOOC余龙江教授） (12)6.10讨论与问题 (13)第七章分批发酵、补料分批发酵和高密度发酵（p81） (14)7.1分批发酵 (14)7.1.1分批发酵的操作工艺 (15)7.1.2菌体生长规律 (15)7.1.3代谢变化 (15)7.2补料分批发酵 (16)7.2.1适用范围： (16)7.2.2物料流加方式 (16)7.2.3补料分批动力学 (16)7.3高密度发酵 (16)7.3.1影响高密度发酵生产的因素 (16)7.3.2高密度发酵存在的问题 (17)7.4讨论与问题 (17)7.4.1分批发酵和补料分批发酵有哪些联系和区别？ (17)7.4.2分批发酵的流程 (17)7.4.3分批发酵包括哪些时期 (17)7.5课堂问题 (17)第八章连续发酵（p105） (19)8.1基本概念 (19)8.2连续发酵的优缺点 (19)8.3连续发酵的类型 (19)8.4连续发酵操作方式 (20)8.4.1开放式连续发酵 (20)8.4.2封闭式连续发酵 (20)8.5膜连续发酵 (21)8.6连续发酵的控制方式 (21)8.7连续发酵的实际应用 (22)8.7.1连续发酵 (22)8.7.2分批发酵 (22)8.7.3补料分批发酵 (22)8.7.4连续发酵在工业上的应用 (23)第九章微生物的现代固态发酵（p121） (23)9.1固态发酵 (23)9.1.1固态发酵的特点 (23)9.1.2固体培养的优点 (23)9.1.3固液发酵的比较 (23)9.1.4传统固态发酵与现代固态发酵 (24)9.1.5固态发酵分类 (25)9.1.6适合固态发酵的微生物 (25)9.1.7固态发酵的界面作用 (25)9.2固态发酵反应器 (25)9.2.1静态固态发酵反应器 (25)9.2.2动态固态发酵反应器 (26)9.2.3固态发酵反应器 (26)9.3固态发酵的应用 (26)第十章基因工程菌株发酵（p154） (27)10.1工业化生产的基因工程菌应具备的条件 (27)10.2基因工程菌的发酵 (27)10.2.1培养操作和发酵设备 (27)10.3讨论与问题 (27)10.3.1基因工程菌的不稳定性 (27)10.3.2改善措施： (27)10.3.3生产过程: (27)第十一章发酵过程中氧的溶解、传递、测定及其影响因素（p167） (28)第十二章发酵控制工程（p183） (28)12.1讨论与问题 (28)第十三章空气除菌（p250） (29)13.1几个基本概念 (29)13.2染菌的危害 (29)13.3树立无菌概念，强调无菌操作 (29)13.4灭菌和除菌的基本原理 (30)13.5发酵工程的灭菌工程（p228） (30)13.5.1化学物质灭菌 (30)13.5.2干热灭菌法 (30)13.5.3湿热灭菌法 (31)13.5.4射线灭菌 (31)13.5.5过滤介质除菌 (31)13.5.6静电除菌 (31)13.5.7臭氧灭菌 (31)13.6名词概念 (32)13.7培养基和发酵设备的灭菌 (32)13.7.1温度和时间对培养基的影响 (32)13.7.2影响培养基灭菌的其他因素 (33)13.7.3培养基分批灭菌 (33)13.7.4发酵设备的灭菌 (34)13.8空气除菌 (34)13.8.1发酵用无菌空气的概念和质量标准 (34)第十四章发酵工程设备（p265） (35)14.1通气发酵罐 (35)14.1.1机械搅拌通气发酵罐 (35)14.1.2自吸式发酵罐 (35)14.2嫌气发酵罐 (36)14.2.1基本要求 (36)《发酵工程》1-14章节笔记第一章绪论（p1）1.1概念发酵工程利用微生物或动植细胞的生长繁殖和代谢活动以及特定功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于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，和改造新技术结合并发展起来的现代发酵技术；它是渗透有工程学的微生物学和细胞生物学，是现代生物技术产业的基础与核心。
生化和生理学意义的发酵是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，发酵是已邮寄无作为电子受体的氧化还原产能反应。
工业上的发酵利用微生物的有氧或无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出二氧化碳进行发酵工程前提条件一是应具有合适的生产菌种、工业过程用微生物种源或动物、植物细胞系。
二是应具备控制微生物、动物、植物细胞生长、繁殖、代谢的工艺条件和工业过程控制的工艺条件。
1.2发酵工程的研究内容1)获得菌体和细胞发酵（单细胞蛋白、趋磁细菌生产磁小体）2)获得代谢产物的发酵a)初级代谢产物：微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。
通过初级代谢，能使营养物转化为结构物质、具生理活性物质或为生长提供能量b)次级代谢产物：生物生长到一定阶段后通过次级代谢合成的分子结构十分复杂、对该生物无明显生理功能，或并非是该生物生长和繁殖所必需的小分子物质，如抗生素、毒素、激素、色素等3)微生物细胞进行生物转化以获得转化产物的发酵a)是利用生物细胞对一些化合物某一特定部位（基团）的作用，使它转变成结构相类似但具有更高经济价值的化合物。
b)最终产物是由微生物细胞的酶或酶系对底物某一特定部位进行化学反应而形成的。
包括脱氢、氧化、羟基化、脱水、缩合、脱碳、氨基化、脱氨和异构化。
4)微生物特殊机能的利用a)利用微生物消除环境污染（农药残留降解、海面石油清理等）b)利用微生物发酵保持生态平衡（秸秆还田）c)微生物湿法冶金d)利用基因工程菌株开拓发酵工程新领域1.3发酵过程的特点1)发酵过程一般在常温常压下进行2)用较廉价生料生产高值产品3)发酵生产不受自然条件限制。
4)工业菌种能专一性地对某些化合物进行特定的生物转化5)发酵工业菌种是核心，发酵过程优化控制是关键6)发酵工程能够较容易地合成出复杂的高分子化合物等物质。
1.4发酵过程的问题1)发酵底物不可能完全转化成目的产物，副产物产生不可避免。
2)必须对粗品进行纯化和精制。
3)微生物原料多为碳水化合物，与人类争夺粮食。
4)发酵反应时活细胞反应，受环境因素、动植物或微生物细胞内环境因素。
5)肥水与废物的处理造成运营成本高昂。
1.5发酵工程的发展简史1)1900以前自然发酵阶段a)主要产品是食用，凭借经验传授，产品质量不稳定2)1900—1940纯培养技术的建立a)主要产品是：酵母、甘油、乳酸、丙酮丁醇b)特点：纯培养为主，厌氧发酵、产品质量控制水平大大提高c)列文虎克发明显微镜，历史上第一次看见活的微生物d)巴斯德证实发酵是由卫生引起的e)科赫配制培养基，第一次分离得到微生物f)布赫纳证明发酵过程是由酶催化的一系列化学反应3)1940—1950通气搅拌纯培养发酵技术的建立a)弗莱明发现了青霉素4)1950—1960诱变技术与代谢控制发酵技术的建立a)主要应用氨基酸及核损等基于初生代谢产物的发酵生产以及有机酸、抗生素等5)1960—1970开拓发酵原料时期（石油发酵时期）6)1970年以后进入基因工程菌发酵时期，以及细胞大规模培养技术的全面发展。
a)主要标志：基因工程产品生产以及基因工程技术应用7)基因工程阶段8)代谢工程技术体系的建立是发酵工程技术的又一转折点9)合成生物学框架下的发酵工程1.6发酵工程工程的任务1)需要动植物细胞和微生物具有优良的高产或强降解性状(动植物细胞,微生物的改良)2)需要最佳的生长,繁殖发育和积累代谢产物的场所(生物反应器)3)需要提供细胞所需的各种最适营养和环境条件(培养基和培养条件)4)需要满足微生物生长繁殖发育和积累代谢产物的需要(过程控制)5)需要最佳的过程在线检测手段和发酵过程的改善措施(设备的检测与控制)6)需要最大化地从发酵液中分离,纯化所需产物(产物分离纯化)1.7发展方向1)开展清洁生产，致力于环境友好，实现循环经济2)加大发酵过程的优化力度3)开展高效分离纯化方法4)进一步实现生物反应器的优化5)继续通过基因工程和代谢工程对现有菌种进行改造6)依托资源微生物的研究成果，开发新型发酵制品第二章生物发酵的基本过程（p36）2.1发酵的基本过程1)将动植物细胞或微生物菌种扩大培养获得足够种子2)将扩大培养后的种子和灭菌后的发酵培养基转入生物反应器中进行发酵3)通过有效控制，使发酵按照预期的方向进行4)最后，进行产品的分离纯化2.2发酵过程的一般过程和操作方式1)菌种活化与菌种扩大培养2)发酵设备与发酵培养基的灭菌3)发酵过程及控制4)下游分离、纯化过程2.3微生物的发酵类型2.3.1液体发酵将发酵原料配置成液体培养基，经灭菌在生物反应器中接入动植物细胞或微生物菌种，一定条件下进行发酵，通过动植物系或微生物菌种的代谢活动将原料底物转化为产物的过程。