第一章_发酵工程概述
发酵工程章节复习资料
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。
发酵工程复习题
发酵⼯程复习题发酵⼯程复习资料第⼀章1发酵：利⽤微⽣物再有氧或⽆氧条件下的⽣命活动来⼤量⽣产或积累微⽣物细胞、酶类和代谢产物的过程2发酵⼯程：利⽤微⽣物的特定性状，通过现代⼯程技术，在发酵罐中⽣产有⽤物质的⼀种技术系统。
3发酵⼯程发展史：1传统发酵⼯程——经验发酵技术时期2第⼀代发酵⼯程——纯培养发酵技术时期3近代发酵⼯程——深层培养发酵技术时期4 现代发酵⼯程——定向育种发酵时期第三章1灭菌：利⽤物理或化学的⽅法杀死或除去物料及设备中所有的微⽣物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢⼦。
⽆机盐及微量元素镁、磷、钠、钾、硫、钙和氯钴、铜、铁、锰、锌、钼MgSO4、NaCl 、NaH2PO4、K2HPO41.⼯业发酵对⽣产菌种的⼀般要求★①菌种能在廉价原料制成的培养基上迅速⽣长和繁殖，并且⽣成所需的代谢产物要⾼。
②菌种可以在要求不⾼、易于控制的培养条件下迅速⽣长和发酵，且所需的酶活性⾼。
③菌株⽣长速度和产物⽣成速度应较快，发酵周期较短。
④根据代谢控制的要求，选择单产⾼的营养缺陷型突变菌株、调节突变菌株或野⽣菌株。
⑤选择⼀些不易被噬菌体感染的菌株。
⑥⽣产菌株要纯粹，不易变异退化，以保证发酵⽣产和产品质量的稳定性。
2菌种选育的概念？菌种选育：按照⽣产的要求，根据微⽣物遗传和变异理论，⽤⾃然或⼈⼯的⽅法改造成菌种变异，再经过筛选⽽达到菌种改良的⽬的3.⾃然选育的概念？概念：在⽣产过程中，不经过⼈⼯诱变处理，利⽤菌种的⾃发突变，⽽进⾏菌种筛选的过程，称为⾃然选育或⾃然分离4、⾃然选育的主要步骤？主要步骤：标本采样、标本材料的预处理、富集培养、纯种分离、性能鉴定、菌种保藏。
如果产物与⾷品制造有关，还要对菌种进⾏毒性鉴定1.选择培养分离法适合分离什么菌？答:适⽤于分离某些⽣理类型较特殊的微⽣物2.细菌与⼤型真菌的分离分别适合⽤什么⽅法？答：平板划线法、组织培养法。
3、如何控制营养成分，分离⾃养型微⽣物、固氮菌、纤维素酶菌、⼏丁质酶菌？⽣理⽣化筛选微⽣物平板选择分离的⽅法2、透明圈法3、⽣长圈法4、抑菌圈法液体⽯蜡覆盖保藏菌种中的液体⽯蜡的作⽤是提供碳源( f).实验室常⽤的培养细菌的培养基是（ a） A ⽜⾁膏蛋⽩胨培养基 B 马铃薯培养基 C ⾼⽒⼀号培养基 D 麦芽汁培养基在实验中我们所⽤到的淀粉⽔解培养基是⼀种（ d ）培养基A 基础培养基B 加富培养基C 选择培养基D 鉴别培养基实验室常⽤的培养放线菌的培养基是（c ）A ⽜⾁膏蛋⽩胨培养基B 马铃薯培养基C ⾼⽒⼀号培养基D 麦芽汁培养基酵母菌适宜的⽣长pH值为（a ）A 5.0-6.0B 3.0-4.0C 8.0-9.0D 7.0-7.5细菌适宜的⽣长pH值为（ d ）A 5.0-6.0B 3.0-4.0C 8.0-9.0D 7.0-7.5培养下列哪种微⽣物可以得到淀粉酶、蛋⽩酶、果胶酶、多肽类抗⽣素、氨基酸、维⽣素及丁⼆醇等产品。
发酵工程重点总结
第一章发酵：通过微生物的生长繁殖和代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程发酵工程：利用微生物（或动植物细胞）的特定性状，通过现代工程技术，在生物反应器中生产有用物质的技术体系。
该技术体系主要包括菌种选育与保藏、菌种扩大生产、代谢产物的生物合成与分离纯化制备等技术。
发酵工业的特点？（7点）1.发酵过程一般是在常温常压下进行的生化反应，反应安全，要求条件较简单。
2.可用较廉价原料生产较高价值产品。
3.反应专一性强。
4.能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位的生物转化修饰。
5.发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。
6.菌种是关键。
7.发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件限制。
工业发酵的类型？厌氧发酵1. 按微生物对氧的不同需求需氧发酵兼性厌氧发酵液体发酵（包括液体深层发酵）2.按培养基的物理性状浅盘固体发酵深层固体发酵（机械通风制曲）分批发酵按发酵工艺流程补料分批发酵单级恒化器连续发酵连续发酵多级恒化器连续发酵带有细胞再循环的单级恒化器连续发酵发酵生产的基本工业流程？1. 用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的配制；2. 培养基、发酵罐及其附属设备的消毒灭菌；3. 扩大培养出有活性的适量纯种，以一定比例接种入发酵罐中；4. 控制最适发酵条件使微生物生长并形成大量的代谢产物；5. 将产物提取并精制，以得到合格的产品；6. 回收或处理发酵过程中所产生的三废物质。
工业发酵的过程的工艺流程图？第二章1、发酵工业菌种分离筛选的一般流程?调查研究（包括资料查阅）试验方案设计含微生物样品的采集（如何使样品中所含微生物的可能性大？）样品预处理（如何在后续的操作中使这种可能性实现）菌种分离根据目的菌株及其产物特点分选择性分离方法随机分离方法(定向筛选←选择压力) (用筛选方案- 检测系统进行间接分离）富集液体培养固体培养基条件培养(初筛)菌种纯化复筛菌种纯化初步工艺条件摸索再复筛生产性能测试较优菌株1-3株保藏及进一步做生产试验某些必要试验和或作为育种的出发菌株毒性试验等2、菌种选育改良的具体目标。
第一章发酵工程知识点汇总解析
第一章发酵工程知识点汇总第一节传统发酵技术的应用(一)发酵与传统发酵技术1．发酵(1)概念：是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。
(2)应用：不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，利用它们就可生产出人们所需要的多种产物。
2．传统发酵技术(1)概念：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。
(2) 传统发酵技术方式：以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式（3）传统发酵技术菌种的来源; 原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的发酵物中的微生物（4）传统发酵技术的优缺点：缺点：生产条件不易控制，容易收杂菌的污染，生产效率低，品质不一等。
优点：操作简单便于家庭式或作坊式生产,成本低。
（4）实例：腐乳的制作①参与发酵的微生物;酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。
②原理：（写化学反应式）【思考】：1.每年进行同样的操作，每年制作的腐乳口感是否完全相同？不完全相同，发酵的生产条件不易被控制，自然界中微生物的种类多样。
2. 腐儒的制作过程中，为什么卤汤中酒的含量在12%左右？酒含量过高会延长腐乳成熟的时间，过低不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败。
(二)尝试制作传统发酵食品1.传统发酵菌种的比较2．实例泡菜的制作(1)菌种：乳酸菌。
(2)发酵原理：在无氧条件下，将葡萄糖分解成乳酸。
反应式：C6H12O6――→酶2C3H6O3＋能量。
(3)腌制条件：控制腌制的时间、温度和食盐的用量，防止杂菌污染，严格密封。
(4)制作过程配制盐水：用清水和食盐配制质量百分比为5%20%的盐水（目的：过高：乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质）→盐水煮沸（目的：杀菌除氧）→冷却待用（目的：避免杀死乳酸菌菌种）原料处理、 蔬菜装坛：新鲜蔬菜洗净→切条块、混匀→晾干；装至半坛→加调味料→继续加菜至八成满注意：装八成满的主要目的：防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂加盐水：将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，盐水没过全部菜料→盖好坛盖封坛发酵：向坛盖边缘的水槽中注满水→发酵过程中经常向水槽中补充水根据室内温度控制发酵时间【思考】（1）.泡菜制作中，哪些操作制造的“无氧环境”？a.选择的泡菜坛要有很好的气密性；b.盐水煮沸后冷却 待用；c.加入蔬菜后要注入盐水并没过全部菜料；d.盖上 坛盖，并用水密封泡菜坛（2）.泡菜发酵初期，泡菜坛的水槽内会有间歇性的气泡冒出，试分析产生气泡的原因。
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。
发酵工程习题
第一章发酵工程概述复习思考题1.发酵的传统概念与现代意义上的概念是指什么？2.发酵工程的概念是什么？3.试述微生物工业发酵的基本过程4.发酵工程与传统酿造化学工程相比有什么特点？5.试述微生物发酵技术发展历史过程中的特点。
6.分析发酵工程的一般特征，同时存在哪些不足？7.发酵工业中使用的发酵罐有什么特征？8.什么是气升式发酵罐，有什么优点？9.发酵过程的优化概念，目的，内容分别是什么？10.工业发酵常见的发酵方式有哪些？其中主流发酵方式是什么？为什么？11.什么是分批发酵和补料分批发酵？分析两种发酵方式各有什么优缺点？12.连续发酵的特点及不足有哪些?13.什么是固态发酵和混合发酵？14.什么是发酵工程的后处理？发酵工程后处理技术有什么要求？发酵液的特点？15.下游工程中的目的产物有什么特点？16.用图表示发酵工程下游技术的过程。
第二章微生物菌种选育复习思考题1.工业化菌种的要求有哪些？2.自然界分离微生物的一般操作步骤有哪些？3.从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集？4.菌种选育分子改造的目的是什么？5.什么叫自然选育?自然选育在工艺生产中的意义是什么？6.什么是正突变？什么是负突变？什么是结构类似物？7.什么是诱变育种？常用的诱变剂有哪些？8.什么是种子的扩大培养？9.种子扩大培养的目的与要求有哪些？10.种子扩大培养的一般步骤有哪些？11.在大规模发酵的种子制备过程中，实验室阶段和生产车间阶段在培养基和培养物选择上各有何特点？12.菌种复壮的方法或措施有哪些？13.如何防止菌种衰退？第三章发酵机制及发酵动力学复习思考题1.名词解释能荷、糖酵解、TCA循环、HMP途径、甘油发酵、初级代谢、次级代谢、反馈抑制、阻遏、同工酶、协同反馈抑制、营养缺陷型、抗性突变株、分解代谢阻遏、代谢控制发酵2.比较糖厌氧发酵和糖好氧甘油发酵的机制3.简述微生物柠檬酸发酵机制4.说明柠檬酸发酵过程中氧的重要性。
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 发酵的定义和意义1.2 发酵工程的起源和发展1.3 发酵工程的研究内容和应用领域第二章：发酵过程的基本原理2.1 微生物的生长与代谢2.2 发酵条件的控制2.3 发酵过程中的物质变化第三章：发酵设备及其设计3.1 发酵罐的设计与选择3.2 发酵过程的自动化控制3.3 发酵设备的清洗与消毒第四章：发酵条件的优化与控制4.1 发酵条件的优化方法4.2 发酵过程的监控与控制4.3 发酵过程中的问题与解决方法第五章：发酵工程的应用实例5.1 微生物肥料的生产与应用5.2 生物农药的发酵生产5.3 食品工业中的发酵应用第六章：发酵工程在药品生产中的应用6.1 抗生素的发酵生产6.2 维生素的发酵生产6.3 重组蛋白的发酵生产第七章：生物化工领域的发酵工程7.1 氨基酸的发酵生产7.2 有机酸的发酵生产7.3 生物酶的发酵生产第八章：发酵工程在环保领域的应用8.1 生物滤池技术8.2 生物脱硫技术8.3 生物降解技术第九章：发酵工程的产业化与发展9.1 发酵工程的产业化流程9.2 发酵工程的技术创新与挑战9.3 我国发酵工程产业的发展现状与趋势第十章：发酵工程的可持续发展10.1 发酵工程与资源利用10.2 发酵工程与环境保护10.3 发酵工程的循环经济模式第十一章：发酵工程在生物制药中的应用11.1 重组蛋白药物的发酵生产11.2 疫苗的发酵生产11.3 基因治疗的发酵工程应用第十二章：发酵工程技术在农业中的应用12.1 微生物肥料的发酵生产12.2 生物农药的发酵生产12.3 动物疫苗和生物兽药的发酵生产第十三章：发酵工程在生物能源中的应用13.1 燃料酒精的发酵生产13.2 生物柴油的发酵生产13.3 生物气体的发酵生产第十四章：发酵工程在生物材料中的应用14.1 发酵生产生物塑料14.2 发酵生产生物纤维14.3 发酵生产生物复合材料第十五章：发酵工程的案例分析与实践操作15.1 发酵工程案例分析15.2 发酵工程的实践操作技巧15.3 发酵工程的实验设计与数据分析重点和难点解析本文教案涵盖了发酵工程的概述、基本原理、设备设计、条件优化与控制、应用实例、药品生产、生物化工、环保领域应用、产业化发展、技术创新、可持续发展以及案例分析和实践操作等多个方面。
发酵工程电子版
发酵工艺原理（发酵工程）讲义适用生物工程、生物技术、制药工程及生物科学专业用王莘第一章绪论发酵工业应用：生物生物学一、发酵定义：从工业微生物角度的发酵：利用培养微生物来获得产物的有氧或厌氧的任何过程，现在有扩大到培养生物细胞（含有动物、植物和微生物）获得产物的所有过程。
从发酵工业角度的发酵：借助微生物在有氧和无氧条件下的生命活动来制备微生物体本身，或共同直接代谢产物或次级代谢产物的过程统称为发酵。
传统发酵：酱油、醋、酒、长毛豆腐。
新兴发酵：有机酸、酶制剂、抗生素。
发酵工业的划分：食品工业（酿造工业）和非食品工业（发酵工业）发酵工业：利用生物的生命活动生产的酶对无机或有机原料进行酶加工获得产品的工业。
二、发酵工业具备的条件：①要有某种适宜的微生物。
②要保证或控制微生物进行代谢的各种条件（培养基组成，温度，溶氧浓度，酸碱度等）。
③要有进行微生物发酵的设备。
④要有将菌体或代谢产物提取出来精制成产品的方法和设备。
三、发酵工业的改革1．天然发酵阶段特点：1）家庭作坊式生产；2）容易感染细菌； 3）厌氧发酵；4）非纯种培养；5）凭经验传授技术； 6）产品质量不稳定。
2．纯培养技术的建立阶段纯培养阶段特点：（1）．多为好氧产品；（2）、均为表面培养；（3）、产品生产过程简单；（4）、设备要求不高；（5）、生产规模不大。
3．通气搅拌发酵技术的建立阶段第二次世界大战爆发，1929年英国人费莱明发现青霉素，迅速形成工业大规摸生产。
1940年英国人费洛里精制分离青霉素医治战伤药物。
发酵工业新篇章：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。
发酵工程产业化发展：发酵工程技术给人类社会生产力的发展带来了巨大的潜力，涉及到解决人类所面临的食品与营养、健康与环境、资源与能源等重大问题。
细胞大规模培养技术：细胞大规模培养──微生物、动植物细胞、藻类细胞等4．代谢控制发酵技术5．开拓发酵原料时期6．基因工程阶段四、发酵工业的范围：现代发酵工业涉及领域按微生物发酵产品的性质分为以下几个方面。
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参考文献 生物工艺学（俞俊棠 唐孝宣） 华东理工大学出 版社 发酵工艺原理（熊宗贵）中国药科大学出版社
发酵工程与设备
轻工出版社
生物工程设备（梁世中）轻工出版社 《新编生物工艺学》 上册 编 化学工业出版社 愈俊棠 唐孝宣 等
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第四节 发酵类型和工艺过程 微生物发酵的类型
根据发酵的特点和微生物对氧的不同需要，可将发酵分成以下 几个类型： 1、按发酵原料来区分： 糖类物质发酵、石油发酵及废水发酵等。 2、按发酵产物来区分： 如氨基酸发酵、有机酸发酵、抗生素发酵、酒精发酵等。 3、按发酵形式来区分： 固态发酵和液体发酵。
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生物技术
基因工程
细胞工程 酶工程
发酵工程
产物 产品
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产品
发酵的定义
“发酵”一词的来源 英语中“发酵”一词fermentation是从拉丁语 fervere派生而来的，原意为“翻腾”，它描述酵母 作用于果汁或麦芽浸出液时的现象。
发酵工程与设备
发酵工程与设备
课程目的和要求
1. 该课程突出有关发酵过程的化学、生物学、生物化 学和微生物学的原理，全面系统的阐述从发酵原辅 料处理、培养基和无菌空气的制备，到工业微生物 菌种的扩大培养、各种发酵操作方式的工艺规律 2. 发酵工业的主要设备的操作原理、性能及构造。
课程概况:
课程学时： 72 课程分类： 必修 课程成绩构成: 理论考试70%，平时成绩20%, 出 勤10%
第一章 发酵工程概述
基本内容：课程的研究对象、研究内容、发 酵工程发展的历史、国内外发酵工业概况及 其发展趋势。
理解：发酵工程的特征、研究范围、主要产 品类型
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Contents
1 2 3 4
发酵工程的概念 发酵产品的类型 发酵工程的历史 发酵类型和工艺过程
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含酒精饮料中的活性成分 与石油混合后，可作为汽车燃料
柠檬酸
丙酮丁醇 氨基酸 核苷酸 多糖
食品、化学工业中多种用途
溶剂 药品、调味品 调味品 食品添加剂、提高油类回收率
维生素
食品添加剂、药品
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4. 生物转化过程（bioconversion）
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。
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大型发酵罐
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固态发酵产品
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第二节 发酵产品的类型
发酵工业范围
1. 酿酒工业
饮料酒
发酵酒（啤酒、葡萄酒、黄酒等） 蒸馏酒（白酒、威士忌、白兰地等）
2. 发酵食品
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第三节 发酵工程的历史
微生物发酵的发展可以分为以下几个阶段：
1. 自然发酵阶段 2. 纯培养阶段
• • 该阶段以显微镜的诞生和微生物学的问世为标志。 1683年，荷兰人列文虎克制作了显微镜，观察并描 绘了杆菌、球菌、螺旋菌等的图象 1866年，法国人巴斯德，创立巴斯德消毒法 1881年，德国人科赫和其合作者首先发明了染色法 观察细菌形态；创立了划线法分离单孢子菌落的方 法；因发现结核菌而获1905年诺贝尔生理学和医学 奖
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，要求条件也比较简单 2. 发酵所用的原料简单粗放。通常以淀粉、糖蜜或其 他农副产品为主，只要加入少量的有机和无机氮源 就可进行反应。微生物因不同的类别可以有选择地 去利用它所需要的营养。基于这一特性，可以利用 废水和废物等作为发酵的原料进行生物资源的改造 和更新。
4、按发酵工艺流程区分： 分批发酵、连续发酵和流加发酵。
5、按发酵过程中对氧的需求 厌氧发酵和通风发酵。
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发酵形式
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表面培养法：
将菌种接到已灭菌的液体（或半固体或固体）培 养基上，在一定的温度下进行培养的方法。
优点：设备简单，投资小，适合小型生产
5 基因工程阶段
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重要发酵产品投入生产的年代
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发酵罐等生物反应器规模
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3. 发酵过程是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. 发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要，维持无菌 条件是发酵成败的关键。除了必须对设备进行严格 消毒处理和空气过滤外，反应必须在无菌条件下进 行。
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传统的酿造业
• •
3 通气搅拌发酵阶段
这一阶段以青霉素的工业开发获得成功为标志。 由英国病理学家弗洛里和生化学家钱恩共同开发成 功。
4 代谢控制发酵阶段
代谢控制发酵的概念的提出最早源于日本人在谷氨 酸发酵上取得的成功。 代谢控制发酵理论的建立和应用为微生物工业发酵 的理论和实践作出了重大贡献，也是未来微生物发 酵工业研究和发展的方向
7. 氨基酸谷氨酸（味精）、赖氨酸、精氨酸、蛋氨酸、 苯丙氨酸、脯氨酸、天冬氨酸
8. 核苷酸类
肌苷酸（IMP）、鸟苷酸（GMP） 肌苷、腺苷等
9. 维生素
维生素C、维生素B等
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10. 生理活性物质发酵工业 激素、赤霉素等 11. 微生物菌体蛋白发酵工业 酵母、单细胞蛋白、发酵菌剂
1. 2. 3. 4. 5. 6. 繁殖菌种和发酵生产所用的培养基组份设定； 培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌； 培养出有活性、适量的纯种，接种入生产的容器中； 在发酵设备中，控制菌种生长代谢条件，进行发酵； 产物萃取和精制； 过程中排出的废弃物的处理。
5. 由于生物体本身所具有的反应机制，能够专一性地 和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定 部位地氧化、还原等化学转化反应，也可以产生比 较复杂的高分子化合物筛选，可以获得高产的优良良菌株并使生产设备 得到充分利用，也可以因此获得按常规方法难以生 产的产品。 7. 工业发酵与其他工业相比，投资少，见效快，并可 以取得显著的经济效益。
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教学内容 发酵工艺
第一章 发酵工程概述 第二章 工业微生物菌种 第三章 工业培养基与原料处理 第四章 灭菌与空气除菌 第五章 发酵条件及过程控制
发酵设备
第七章 通风发酵设备 第八章 厌氧发酵设备 第九章 物料处理与培养基制备设备 第十章 空气除菌设备 第十一章 过滤与离心设备 第十二章 蒸发与结晶设备 第十三章 干燥设备
3. 以微生物的代谢产物为产品；
4. 生物转化过程---将一个化合物经过发酵改造化学结 构。
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1. 菌体
定义：是以获得具有多种用途的微生物菌体细 胞为目的产品的发酵工业，包括单细胞的酵母和藻 类、担子菌，生物防治的苏云金杆菌以及人、畜防 治疾病用的疫苗等。 特点：细胞的生长与产物积累成平行关系，生 长速率最大时期也是产物合成速率最高阶段，生长 稳定期产量最高。
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第一节 发酵工程的概念
发酵工程的定义
应用微生物学等相关的生物学以及工程学原理，利 用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成 产品的一门工业化技术体系。又称为微生物工程。
生物技术的基础和重要组成部分，是生物技术产业 化的重要环节。
缺点：劳动强度大，产量低，易污染。
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深层培养法：
将菌种接到已灭菌的液体深层进行厌氧或好氧的纯 培养方法。
优点：生产效率高，占地少，可人为控制，适合大 型生产 缺点：设备复杂，投资大，技术要求高。
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连续发酵法
发酵设备灭菌一次，在发酵过程中，连续不断的流 加发酵用无菌培养基，并不断提取发酵产物的发酵 方法 优点：设备利用率高，劳动强度小，可连续化自动 化生产 缺点：易染菌，投资大，原料消耗大
包括初级代谢产物和次级代谢产物。 初级代谢产物：氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸、 脂类和碳水化合物等。 次级代谢产物：有些微生物的稳定期培养物中所含 有的化合物，并不在营养期时出现，而且未见到对 细胞代谢功能有明显的影响。例如，抗生素。
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初级代谢产物及其在工业上的用途 初级代谢产物 乙醇 用 途
12. 微生物环境净化工业 利用微生物处理废水、污水等
13. 生物能工业 沼气、纤维素等天然原料发酵生产酒精、乙烯等，能源 物质) 14. 微生物冶金工业 利用微生物探矿、冶金、石油脱硫等
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发酵产品的类型
工业上的发酵产品，有四个主要类别：
1. 以菌体为产品； 2. 以微生物的酶为产品；
发酵工程（Fermentation Engineering）
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。
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