植物天然次级代谢产物的微生物发酵工艺
微生物工程工艺
促进剂和抑制剂：在氨基酸、抗生素和酶制剂的发酵过程中，可在发酵培养基中添加某些对发酵起一定促进或抑制作用的物质。
抗生素抑制剂作用机理：一直某些合成其他产物的途径像所需途径转化、降低产生菌的呼吸。
几种抗生素抑制剂：1、链霉素 甘露糖链霉素 甘露聚糖
2、去甲基链霉素 链霉素 乙硫氨酸
酿造酒包括哪些酒？
答：酿造酒又称发酵酒、原汁酒，是借着酵母作用，把含淀粉和糖质原料的物质进行发酵，产生酒精成分而形成酒。其生产过程包括糖化、发酵、过滤、杀菌等。
主要包括：黄酒，葡萄酒，啤酒，原浆白酒
葡萄酒，啤酒的制麦过程
答：其主要过程有原料粉碎，糖化，醪液过滤，麦汁煮沸，麦汁后处理等几个过程。
（5）其他突变型，如：营养缺陷型，药物抗性突变株，敏感型突变株等
如何筛选耐高浓度酒精的菌株
答：UV处理筛选耐高浓度酒精的菌株
微生物工程：应用微生物为工业大规模生产服务的一门工程技术，他直接建立在微生物工业基础上，随着微生物工业的发展而迅速发展，并于化学工业相结合。
微生物工程可分为发酵和提纯两部分。发酵部分即发酵工程包括菌种的选育，培养基的优化与灭菌，发酵醪的特性，发酵机理，发酵动力学，空气过滤除菌与气体交换，发酵过程控制与自动化等主要内容。
连续培养：又称连续发酵，是在一个开放的系统中进行的，以一定的速率向发酵罐内添加新的培养基，同时以相同的速度流出培养基，从而使罐内的液量维持恒定，使培养物很定的状态下生长的方法。
提高溶解氧的方法：不断通入无菌空气、搅拌
引起溶氧量异常下降的原因：1、污染好气性杂菌，大量的溶氧被消耗掉2、菌体代谢发生异常，需氧量增加3、某些设备或工艺发生故障或变化
固体发酵：指没有或几乎没有自由水存在下，在有一定湿度的水下溶性固态基质中，用一种或多种微生物的一个生物反应过程。
发酵工程
发酵工程第一章发酵工程：是现代生物学的重要组成部分、由早期的酿造工艺演化至今，已经进入高科技领域，是生物科学的重要领域。
发酵：指厌氧发酵产生co2气体的现象。
生理意义：微生物在无氧环境下的一种呼吸，是微生物获取能量的一种方式。
发酵工程的发展阶段：第一阶段：天然发酵阶段19世纪中叶之前列文虎克—显微镜、巴斯德—巴氏消毒第二阶段：纯培养技术（19世纪末至20世纪30年代）乳酸的发酵科赫—细菌培养技术第三阶段：通气搅拌发酵技术的建立亚历山大·弗莱明—青霉素第四阶段：代谢控制发酵和现代发酵工程技术发展发酵工业特点：优点：1、产物结构的特异性和复杂性2、产物过程的安全性3、主要原料的可再生性4、原料的可替换性5、反应的自控性6、副产物的可综合利用性7、生产能力的可提高性8、设备的可通用性9、产物类型的可塑性缺点：1、副产物多、分离精制困难2、反应速度慢3、原料转化率低4、反映浓度低5、生产稳定性差6、设备庞大、辅助设备多7、废水废渣多8、生产过程中容易污染9、通气搅拌冷却，耗能大生产流程1.繁殖种子和发酵生产所用的培养基组分确定2.培养基加发酵罐及其他设备的灭菌3.接种4.在最适环境下经行发酵培养5.产物萃取和精制由实验室研制到产业化的过程菌种筛选—摇瓶实验—发酵罐中试—发酵生产思考题发酵的定义：微生物在无氧环境下的呼吸，是微生物获取能量的一种方式发酵工程的定义：使用现代技术手段，利用微生物某些特定功能为人类生产产品，或是直接把微生物利用于工业生产中的一项技术。
发酵的流程：1.繁殖种子和发酵生产所用的培养基组分确定2.培养基加发酵罐及其他设备的灭菌3.接种4.在最适环境下经行发酵培养5.产物萃取和精制发酵的分类：按照能量获取：好氧发酵、厌氧发酵产物类型：初级代谢产物发酵、次级代谢产物发酵、食品发酵、有机酸发酵、氨基酸发酵、维生素发酵、抗生素发酵操作类型：自然发酵、纯种发酵、混种发酵、分批发酵、半连续式发酵、连续发酵、固态发酵、液态发酵。
发酵工艺(1)
《发酵工程与工艺学》1 绪论一、发酵的定义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。
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、酶等二、发酵的原理：利用微生物的特点：(1)对周围环境的温度、压强、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力。
(2)有极强的消化能力。
(3)有极强的繁殖能力。
三、发酵工程的组成上游工程：(1)对菌种加以改造，提高生产能力或者导入外源基因等以获得工程菌；(2)发酵或生物转化，是通过优化发酵条件如温度、营养、供气量等。
利用工程菌的生物合成，加工和修饰等以获得目的产物；发酵工程下游工程：是运用生物化学、物理学方法分离、纯化产品，最终将产品推向市场并获得社会或经济效益。
五、发酵工程研究内容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。
(1) 有严格的无菌生长环境：包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；(2)在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；(3)种子培养和生产培养的不同的工艺技术。
(4)在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。
(5)由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程工艺放大问题。
发酵工程的发展历史发酵现象→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→转基因动物生物技术的发展基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程四大工程第二章菌种选育第一节微生物的特性及工业微生物的要求一、微生物的特性：1、有些微生物能在厌氧的条件下生长；2、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；3、有些微生物能进行复杂的代谢；4、有些微生物能利用较复杂的化合物；5、有些微生物能在极端的环境下生长。
微生物发酵制药-总体工艺过程流程
微生物发酵制药-----总体工艺过程流程工业微生物技术是可持续发展的一个重要支撑，是解决资源危机、生态环境危机和改造传统产业的根本技术依托。
工业微生物的发展使现代生物技术渗透到包括医药、农业、能源、化工、环保等几乎所有的工业领域，并扮演着重要角色。
欧美日等国已不同程度地制定了今后几十年内用生物过程取代化学过程的战略计划，可以看出工业微生物技术在未来社会发展过程中重要地位。
微生物制药技术是工业微生物技术的最主要组成部分。
微生物药物的利用是从人们熟知的抗生素开始的，抗生素一般定义为：是一种在低浓度下有选择地抑制或影响其他生物机能的微生物产物及其衍生物。
(有人曾建议将动植物来源的具有同样生理活性的这类物质如鱼素、蒜素、黄连素等也归于抗生素的范畴，但多数学者认为传统概念的抗生素仍应只限于微生物的次级代谢产物。
)近年来，由于基础生命科学的发展和各种新的生物技术的应用，报道的微生物产生的除了抗感染、抗肿瘤以外的其他生物活性物质日益增多，如特异性的酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等，其活性已超出了抑制某些微生物生命活动的范围。
但这些物质均为微生物次级代谢产物，其在生物合成机制、筛选研究程序及生产工艺等方面和抗生素都有共同的特点，但把它们通称为抗生素显然是不恰当的，于是不少学者就把微生物产生的这些具有生理活性（或称药理活性）的次级代谢产物统称为微生物药物。
微生物药物的生产技术就是微生物制药技术。
可以认为包括五个方面的内容：第一方面菌种的获得根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；从大自然中分离筛选新的微生物菌种。
1.分离思路：新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要求、菌种的特性，采用各种筛选方法，快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。
实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必须重新进行分离纯化。
具体分离操作从以下几个方面展开。
2.定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。
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
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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
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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
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代谢（metabolism）是生物体内进行的生理生化反应的统称。
代谢控制发酵知识点
15、抗生素法：有青霉素法和制霉菌素法等素种。青霉素法适用于细菌，青霉素的抑制细菌细胞壁的生物合成，杀死正在繁殖的野生型细菌，但无法杀死正处于休止状态的营养缺陷型细菌。制霉菌素法则适用于真菌，制霉菌素可与真菌细胞膜上的甾醇作用，从而引起膜的损伤，也是只能杀死生长繁殖着的酵母菌或霉菌。在基本培养基中加入抗生素，野生型生长被杀死，营养缺陷型不能再基本培养基中生长而被保留下来得以浓缩。
41、磷酸盐的作用：①提供某些蛋白质、核酸、ADP、ATP所需磷元素；②缓冲作用。
42、复合反应是可逆的，影响复合反应的条件有：①葡萄糖浓度；②淀粉乳浓度（生产中一般采用10~12°Be18~21％ 这时糖化液纯度90~92％，复合糖7％左右）③酸度和酸的种类。
43、无机酸的选择和用量：目前国内普遍采用催化效能最高的盐酸进行淀粉水解。
4、代谢控制发酵技术：是指应用动态生物化学的知识和遗传学的理论选育微生物突变株，从DNA分子水平上，控制微生物的代谢途径，进行最合理的代谢，积累大量有用发酵产物的技术。
5、发酵工程技术的发展趋势：①利用基因工程等先进技术，人工选育和改良菌种，实现发酵产品产量和质量的提升；②采用发酵技术进行高等动植物细胞培养，具有诱人的的前景；③随着酶工程的发展，固定化技术被广泛应用；④不断开发和采用大型节能高效的发酵装置，计算机自动控制将成为发酵生产控制的主要手段；⑤发酵法生产单细胞蛋白，将是产量最大、最具广阔前景的产业，寄希望于解决人类未来粮食问题；⑥应用代谢控制技术，发酵生产氨基酸、核苷酸；⑦将生物技术更广泛的用于环境工程。
1、生物材料：包括来自自然界的微生物，基因重组微生物，各种来源的动植物细胞，因此，发酵工程是生物工程的主要基础和支柱。
2、初级代谢产物：是指微生物产生的，生长和繁殖所必须的物质。如蛋白质，核酸等。
微生物发酵工艺及其控制简述
微生物发酵工艺及其控制简述罗宗学（云南大学生命科学学院云南昆明 650091）摘要：根据操作方式不同，发酵工艺分为间歇发酵，连续发酵和流加发酵三种类型，其中流加发酵在生产和科研上应用最为广泛。
在发酵工艺中反映发酵过程变化的参数分为物理参数、化学参数和生物学参数三大类，这些参数的变化直接影响到发酵工业的生产率和产物品质。
本文从对发酵工艺过程影响较大的发酵温度、pH值、溶解氧、泡沫、菌体浓度和基质、发酵时间等6个方面阐述如何进行发酵工艺的控制，为实现发酵产业的经济效益最大化提供必要的理论依据。
关键字：发酵工艺变化参数影响和控制发酵是指通过微生物（或动植物细胞）的生长培养和化学变化，大量产生和积累专门的代谢产物的过程。
早在2000多年前，我国就有了酿酒、制醋的发酵技术，那时候发酵完全属于天然发酵。
20 世纪40年代中期，美国抗菌素工业兴起，大规模生产青霉素，建立了深层通气发酵技术。
1957年，日本微生物生产谷氨酸盐(味精)发酵成功，大大推动了发酵工程的发展。
70年代开始，随着基因工程、细胞工程等生物过程技术的开发，以石油为原料生产单细胞蛋白，使发酵工程从单一依靠碳水化合物(淀粉)向非碳水化合物过渡，从单纯依靠农产品发展到利用矿产资源，如天然气、烷烃等原料的开发。
80年代，随着学科之间的不断交叉和渗透，微生物学家开始用数学、动力学、化工工程原理、计算机技术对发酵过程进行综合研究，人们能按需要设计和培育各种工程菌，在大大提高发酵工程的产品质量的同时，节约能源，降低成本，使发酵技术实现新的革命。
发酵过程中，为了能对生产过程进行必要的控制，需要对有关工艺参数进行定期取样测定或进行连续测量。
影响发酵过程发的因素很多，包括物理的（如温度、搅拌转速、空气压力、空气流量、表观粘度、浊度、料液流量等），化学的（如质浓度、pH、产物浓度、溶解氧浓度、氧化还原电位、废气中氧及二氧化碳浓度、核酸量等）和生物的（如菌丝形态、菌浓度、菌体比生长速率、基质消耗速率、关键酶活力等）三大类。
发酵工艺原理知识点归纳
发酵⼯艺原理知识点归纳所学内容：1、菌种：选育、培养、保藏；2、发酵的概念、原理、参数控制；3、介绍⼀些产品的发酵过程第⼀章绪论⼀、发酵1、发酵的定义：培养⽣物细胞（包括动物细胞、植物细胞和微⽣物）来制得产物的过程。
2、发酵⼯业：根据有⽆风味要求分为酿造⼯业和发酵⼯业。
3、实现发酵需具备的条件：①适宜的微⽣物；②保证微⽣物进⾏代谢的条件（pH、营养、温度等）；③进⾏发酵的设备；④有提取精制产品的⽅法和设备⼆、发酵⼯业的沿⾰①天然发酵阶段：嫌⽓发酵、⾮纯种培养（靠的是经验），质量不稳定。
②纯种培养技术的建⽴：巴斯德认识到发酵是由微⽣物所进⾏的化学反应；柯赫建⽴了单种微⽣物的分离和纯培养技术。
——表⾯培养、产量少③通⽓搅拌发酵技术的建⽴：青霉素④代谢控制发酵技术：运⽤动态⽣物化学、遗传学知识，控制⽣物合理代谢。
⑤开拓发酵原料时期；⑥基因⼯程阶段三、发酵⼯业的范围1、微⽣物菌体发酵：酵母、微⽣物菌体蛋⽩（scp单细胞蛋⽩）、藻类、活性乳酸菌制剂、真菌、⽣物杀⾍剂。
2、微⽣物酶发酵：⼯业应⽤的酶⼤都来⾃微⽣物发酵。
3、微⽣物代谢产物发酵初级代谢产物：对数⽣长期所产⽣的产物，是菌体⽣长繁殖所必需的，如氨基酸、核苷酸、蛋⽩质、核酸、类脂、糖类等次级代谢产物：菌体⽣长静⽌期中，某些菌体能合成在⽣长期中不能合成的、具有⼀些特性的产物，如抗⽣素、⽣物碱、细菌毒素、植物⽣长因⼦等4、微⽣物转化发酵：利⽤微⽣物细胞的⼀种或多种酶把⼀种化合物转变成结构相关的更有经济价值的产物的⽣化反应，特点是特异性强，包括反应特异性、结构位置特异性和⽴体特异性。
最古⽼的⽣物转化就是利⽤菌体将⼄醇转化成⼄酸的醋酸发酵。
5、利⽤⽣物技术所得的⽣物细胞发酵①消除环境污染；②保持⽣态平衡；③湿法冶⾦；④利⽤⽣物技术所得的⽣物细胞发酵四、发酵⼯业的特征1、发酵原料的选择和预处理2、微⽣物菌种的选育及扩⼤培养3、发酵设备选择及⼯艺条件控制4、发酵产物的分离纯化5、发酵废弃物的回收利⽤五、发展趋势第⼆章⼯业微⽣物的⽣长与产物的⽣物合成微⽣物的特点：体积⼩、繁殖快、吸收转化快、适应性强、容易变异、分布⼴、种类多、代谢类型多。
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植物天然次级代谢产物的微生物发酵工艺
植物天然次级代谢产物是自然界中一类重要的化合物，它们由植物产生，具有特殊的生物活性。
然而，从植物中提取这些化合物的方法通常效率较低，且对环境的影响较大。
因此，微生物发酵工程成为获取植物天然次级代谢产物的有效替代方法。
在微生物发酵工程中，可以采用多种方法来生产植物天然次级代谢产物。
这些方法包括分批发酵、半分批发酵、反复分批发酵和反复半分批发酵等。
这些方法的选用取决于目标产物的性质、产量以及生产成本等因素。
分批发酵是一种常用的微生物发酵方法，它是指将底物一次装入发酵罐中，在适宜的条件下接种进行反应。
经过一定时间后，将全部反应物取出。
这种方法适用于大规模生产，但需要大量的原材料和能源。
半分批发酵也称流加式操作，是指先将一定量底物装入罐内，在适宜条件下接种使反应开始。
反应过程中，将特定的限制性底物送入反应器，以控制罐内限制性底物浓度在一定范围，反应终止将全部反应物取出。
这种方法适用于产物浓度较低或产物易被降解的发酵过程。
反复分批发酵和反复半分批发酵分别是在分批发酵和半分批发酵的基础上发展起来的。
这两种方法可以在一定程度上提高产物的产量和纯度，但同时也增加了操作的复杂性和成本。
在实际应用中，可以根据目标产物的性质和生产规模选择合适的微生物发酵方法。
同时，还需要注意控制发酵条件、优化发酵配方以及解决发酵过程中的技术问题等，以提高产物的产量和纯度，降低生产成本，实现大规模生产的可行性。