发酵工程课程设计_酵母菌高密度发酵
酵母发酵课程设计
酵母发酵课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握酵母发酵的基本原理和应用，通过学习，学生应能：1.描述酵母的基本结构和特性。
2.解释酵母发酵的化学过程。
3.分析酵母在食品制作（如面包、啤酒制作）中的作用。
4.设计实验来探究酵母发酵的影响因素。
5.培养对生物学的兴趣和好奇心，提高观察和实验能力。
二、教学内容本课程的教学内容将围绕酵母的基本知识、酵母发酵的化学原理、酵母的应用以及相关的实验操作展开。
具体包括：1.酵母的结构和功能：介绍酵母的基本细胞结构，如细胞壁、细胞膜、细胞核等，并讨论其功能。
2.酵母发酵过程：详细讲解酵母如何将糖转化为酒精和二氧化碳的化学过程。
3.酵母的应用：介绍酵母在食品和饮料制作中的应用，如面包制作、啤酒酿造等。
4.实验操作：安排至少一次实验课，让学生亲手操作，观察酵母发酵的过程，并学习如何控制实验条件。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：用于讲解酵母的基本知识和发酵过程。
2.实验法：通过实验课让学生直观地观察酵母发酵过程，并学习实验操作技巧。
3.小组讨论：分组进行讨论，让学生分享对酵母发酵的理解，并从不同角度进行思考。
4.案例分析：分析具体的酵母应用案例，如面包店如何使用酵母等，让学生了解理论知识在实际中的应用。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用合适的生物学教材，提供关于酵母的基础知识。
2.参考书：提供相关的参考书籍，供学生深入研究。
3.多媒体资料：制作PPT和视频，生动展示酵母发酵的过程。
4.实验设备：准备实验室所需的设备，如显微镜、培养皿、试管等，确保实验课的顺利进行。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试和实验报告。
具体来说：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的情况来评估。
2.作业：布置相关的作业，如练习题、小论文等，评估学生的理解和应用能力。
高中生物发酵工程实验教案
高中生物发酵工程实验教案实验目的：1. 了解发酵工程的基本原理和应用。
2. 掌握发酵工程实验中的操作技能。
3. 熟悉实验室安全操作规范。
实验器材与试剂：1. 发酵罐2. 酵母菌培养基3. 酵母菌4. 厌氧罐5. 恒温槽6. 蒸馏水7. 酵母菌培养皿8. 培养皿针管9. 安全手套、护目镜实验步骤：1. 准备工作：洗手、穿戴实验室用具，准备好实验所需的器材和试剂。
2. 实验前操作：将酵母菌培养基均匀涂抹在培养皿上。
3. 发酵罐操作：将酵母菌埋在发酵罐里，放入恒温槽中，控制温度。
4. 培养皿操作：取一定量的酵母菌培养基，注入培养皿中，用培养皿针管均匀涂抹在培养皿上。
5. 结果观察：观察培养皿和发酵罐中酵母菌的生长情况，记录相关数据。
实验注意事项：1. 操作时注意个人安全，保持实验室清洁整洁。
2. 操作实验器材时要轻拿轻放，避免损坏。
3. 实验结束后，将实验器材清洁干净，妥善归还。
4. 发酵罐操作时要注意控制温度，避免温度过高或过低影响实验结果。
实验总结与讨论：1. 通过观察实验结果，分析酵母菌在不同条件下的生长情况。
2. 总结发酵工程实验中的关键操作技巧和注意事项。
3. 探讨发酵工程在生物工程领域中的应用及意义。
扩展实验：1. 可以尝试不同的酵母菌培养基，比较其对酵母菌生长的影响。
2. 可以调节发酵罐中的温度和湿度，观察其对酵母菌生长的影响。
3. 可以尝试使用其他微生物进行发酵实验，比较它们的生长情况。
以上为发酵工程实验的教案范本，教师可根据实际情况进行适当调整和完善。
毕赤酵母工程菌高密度发酵的研究进展_夏姗
毕赤酵母工程菌高密度发酵的研究进展夏姗1,2，武福军2,3，赵洪亮2，薛冲2，刘志敏21.安徽大学生命科学学院，安徽合肥230039；2.军事医学科学院生物工程研究所，北京100071；3.山西康宝生物制品股份有限公司，山西长治046000［摘要］近年来毕赤酵母已成为一种优越的异源蛋白表达系统。
而提高目的蛋白的表达水平，高密度发酵已成为关键技术环节之一。
我们从毕赤酵母工程菌的选择、培养基的优化设计，以及发酵工程过程控制等方面简要阐述毕赤酵母的高密度发酵，并提出了工程菌在高密度发酵过程中存在的问题。
［关键词］毕赤酵母工程菌；高密度发酵；培养基优化；发酵过程控制［中图分类号］Q78［文献标识码］A［文章编号］1009-0002（2013）01-0109-04Progess of Pichia pastoris Engineering Bacteria on High-Density Fer⁃mentationXIA Shan 1,2,WU Fu-Jun 2,3,ZHAO Hong-Liang 2,XUE Chong 2,LIU Zhi-Min 2*1.School of Life Science,Anhui Uniservity,Hefei 230039;2.Beijing Institute of Biotechnology,Beijing 100850;3.Shanxi Kangbao Biological Product Co.Ltd,Changzhi 046000;China*Corresponding author,E-mail:liuzhm@［Abstract ］Pichia pastoris has been utilized widely as an excellent heterologous gene expression system recently.High-density fermentation has been a key technique tache to improve the expression level of the protein of inter ⁃est.In this paper,we expounded the choose of engineering bacteria,designation and optimization of culture medi ⁃um,and control of fermentation course to increase P.pastoris on high-density fermentation.Moreover,the questionsexisting in industry high-density fermentation were put forward.［Key words ］Pichia pastoris ;high-density fermentation;optimization of culture medium;control of fermentationcourse综述doi:10.3969/j.issn.1009-0002.2013.01.02620世纪80年代以来，随着生物技术药物在人类疾病治疗和预防中的广泛应用，大大加速了微生物细胞表达产品的产业化进程。
高密度发酵
2.6 代谢副产物
（以大肠杆菌为例）
大肠杆菌高密度培养最关键的问题是代谢 副产物乙酸积累所引起的抑制和毒害作用。 针对这个问题，可以从以下几方面予以考 虑： 发酵过程调控：指数流加；pH、DO在线监 测反馈调节；透析发酵偶联。 代谢工程调控：代谢工程以提高细胞产量、 生产效率及细胞综合生理功能，降低或避 免副产物为目的。与DNA重组技术结合有 目的地改进代谢流流向及中间代谢物。
温度的பைடு நூலகம்控
目前主要的控温策略是手动调节冷却水的 流量 针对不同的发酵过程，罐温控制方式也不 相同。大致分为两类（据发酵过程中最适 温度是否变化）：
定值控制 程序设定控制（例如：自适应PID等）
2.3 pH
发酵体系pH值是发酵液成分与细胞代谢综 合作用的结果。C源消耗而产生的有机酸， CO2的溶解，补料的流加，次级代谢产物的 积累，菌体自溶裂解等都可导致pH的变化。
（2） 定性调控方法（许多公司采用） 集成分析 模式识别 Knowledge-based systems（KBS） Expert systems（专家系统）
pH不仅是反映细胞生长代谢的指标，也是 调控高密度培养的手段
pH调节
pH的调节需要从发酵初始培养基开始，初 始pH不同，最终发酵效果可能也会有很大 差异。发酵过程中pH的调节，可分为两种： 内源性调节：过程中通过补加C、N源调节 （C源经代谢产酸使pH降低；供能不足时， N源的C骨架作为能源参与代谢，产生NH+4, 使pH升高） 调外节源。性氨调水节还：可流以加作酸为（NH源3P。O4）碱（氨水）
3. 补料策略
培养基营养成分过高会抑制细胞的生长， 采用流加补料是提高细胞浓度和外源蛋白 产量的有效方式，高密度培养通过调节限 制性底物的流加速率来调控细胞生长。 目前报道的最高生物量(Methylobacterium extorquens)已达到233 g(DCW／L)；已报 道的高密度培养大肠杆菌最高生物量为 190g(DCW／L)，非常接近大肠杆菌在液体 培养基中可能达到的理论最高生物量水平 200 g(DCW／L)。
初中生物发酵技术教案
初中生物发酵技术教案教学目标：
1. 了解发酵技术的基本原理和应用；
2. 掌握发酵实验的步骤和注意事项；
3. 培养学生观察、实验设计和数据分析的能力。
教学内容：
1. 发酵技术的定义和分类；
2. 酵母的发酵产物与食品加工；
3. 发酵实验的步骤和操作技巧。
教学准备：
1. 实验器材：培养皿、试管、橡胶塞、酒精灯等；
2. 实验原料：酵母、砂糖、麦芽提取液等；
3. 实验记录表。
教学过程：
一、导入（5分钟）
介绍发酵技术的定义和作用，引入发酵实验的话题。
二、研究实验（30分钟）
1. 展示发酵实验的步骤和操作技巧；
2. 学生分组进行发酵实验，记录实验现象和数据。
三、讨论与总结（10分钟）
1. 分享实验结果，讨论不同条件下发酵效果的差异；
2. 总结影响发酵效果的因素。
四、作业布置（5分钟）
完成实验报告，总结本节课的学习内容。
教学反思：
本节课通过实验操作和讨论，激发了学生的兴趣，提高了他们对发酵技术的认识和理解。
在以后的教学中，可以结合更多的实例和案例，让学生更好地掌握和应用发酵技术。
第7章 分批发酵、补料分批发酵与高密度发酵
在分批培养中，氧传递系数降低影响微生物生长 提高体积氧传递系数可使微生物由线性生长（1）转变为指数生长（2）
3.分批发酵过程中的代谢变化 （1）菌体生长阶段 发酵前期或菌体生长期。发酵培养基接种后，产生菌经过延迟期，开始 发育、生长和繁殖。直至达到菌体的临界浓度。此阶段的代谢变化，主要是碳、氮源的分解代
第七章 分批发酵、补料分批发酵和高密度发酵
一. 分批发酵 (batch fermentation) 1. 分批发酵概况操作工艺 2. 分批发酵中的菌体生长规律、代谢变化 3. 分批发酵过程的最优化、生产率 二. 补料分批发酵（Fed-batch Fermentation） 1．补料分批发酵技术含义及二者区别 2．补料分批发酵技术特点和类型： 3．补料分批发酵的适用范围 4. 流加物料的方式和补料分批发酵的技术评价
代谢产物的产量与培养基配方之间的关系很复杂，不能用解析函数形式表示时，可采用实验设计法确 定最优初始浓度。实验设计法的详细介绍可参阅有关专著。
意义：利用最优实验设计法，即使不能提高产量，也可以探索培养基组分的最小需要量，从而避免不 必要的浪费。
m S
Ks S
当限制性基质浓度很低时，增加该基质浓度可明显提高细胞的比生长速率，但若该基质浓度与Ks相比已相当高时，再 增大其浓度就不能明显地增加细胞的比生长速率。这时，细胞的比生长速率接近“饱和”。 在培养动植物细胞和微生物细胞生产代谢产物时，产物的最大生产速率往往是在生长受到抑制的情况下得到的。采用 适当的限制性基质限制细胞生长，有时会有利于产物的积累。如：酵母菌Y33::YFD71-3是一株腺嘌呤、组氨酸和亮氨酸缺 陷的基因工程菌. 在进行摇瓶培养时，菌体生长受腺嘌呤限制时菌体分泌的蛋白明显增加，而菌体生长受亮氨酸限制时，蛋白的生产受 到影响。如下表所示。这是因为生长受到腺嘌呤的限制时，过量存在的氨基酸可用于蛋白质合成，而生长受亮氨酸限制时， 蛋白质的合成也受到了限制。
酵母菌的高密度发酵
3.发酵液流变学
一般发酵液视为拟均相,而在高密度发酵时, 不能忽视菌体所占的体积,表现为气液固三相。 另外,高密度发酵液的粘度也会大幅度增加, 表现为非牛顿型流体,对氧的传递和营养物的 传质都产生较大影响。
4.高密度发酵的研究进展
发酵方式 的选择 提高氧的 供应方法 防止乙醇 的产生 发酵液流 变学
4.4发酵液流变学
对气液固三相发酵液来讲,一般文献大多强 调气液传递,而忽略了液固传递的影响。而在 高密度发酵中,菌体成份不能忽视。李佐虎教 授提出的外界周期刺激强化细胞膜传质新理 论无疑对这方面的研究提供了指导意义。对 于高粘度发酵体系,气升式发酵罐较机械式搅 拌罐具有较强的优势。
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酵母菌的高密度发酵
发酵工程 课程设计第四组
1.什么是高密度发酵
指培养液中工程菌的菌体浓度在50gDCW （菌体干重）/L以上，理论上的最高值可达 200gDCW/L的发酵方式。 高密度发酵可以提高发酵罐内的菌体密度， 提高产物的细胞水平量，相应的减少了生物 反应器（发酵罐）的体积，提高单位体积设 备的生产能力，降低生物量的分离费用，缩 短生产周期，从而达到降低生产成本，提高 生产效率的作用。
3.限制酵母菌高密度发酵的因素
营学
1.营养源 高密度发酵的生物量达150g/L到200g/L,需要投入2 倍到5倍于生物量的基质,加上利用率,实际用量远高 于此值。如按葡萄糖计,酵母菌体得率在好氧条件下, 葡萄糖的理论值是菌体的2倍,而实用为4倍到10倍;在 厌氧条件下,理论值和实用值分别为9倍和60倍到80 倍。根据米氏动力学理论,当营养增加到一定量时 (10ks至20ks),生长显示饱和型动力学,进一步增加底 物浓度,就可能发生一种基质抑制区,表现为迟滞期延 长,比生长速率下降,菌体得率下降。对某些常用营养 的极限指标是铵盐5g/L,磷酸盐10g/L,NaCl10g/L至 20g/L,乙醇100g/L,葡萄糖100g/L。
酵母菌的高密度发酵
5g
7g 0.56g 1000ml
总计 （用量）
1015g 99g 1.8g 72g 90g 24.5g 2.4g 7g 0.56g 1000ml 1.8ml
2013.5.23— 2013.5.26 上交课程设计说明书，并由指导老师填写评语和成绩。
任务下达日期：
2013 年 5 月 13 日
任务完成日期：
2013 年 5 月 26 日
指导教师（签名）：
学生（签名）：
酿酒酵母的高密度发酵
摘要：高密度培养酿酒酵母的生长状况，用上海联环生物工程设备有限公司的型号：
-1-
发酵液的流变学 接种量 生长抑制性物质
酿酒酵母发酵条件的确定： 接种量：3% 温度：30℃ PH：5.0 OD 溶解度：20%~80% 罐压：0.05Mpa CO2 溶解度：1%-3% 转速：300-400 调节 PH：氨水 补料时间：有待观察 通气量：100L/h
2.设计方案
2.1 酿酒酵母简介
15g/L,PH5.0. 发酵培养基：（NH4）2SO4 15g/L，KH2PO4 8.0g/L，MgSO4 3.0g/L,酵母膏 15g/L ，消泡剂
0.3ml/L，ZnSO4 0.4g/L. 流加培养基：KH2PO4 9.0g/L,MgSO4 2.5g/L,K2SO4 3.5g/L,Na2SO4 0.28g/L,葡萄糖 500g/L。 调节 PH 的氨水浓度：30%氨水
SGJ-10L 发酵罐，采用分批补料培养技术，维持葡萄糖的浓度处于一定浓度，并用分批 补加氮源，同时溶氧控制在 20%~80%。转速 300~400rpm。培养期间每隔 4h 测一次数据， 主要测量还原糖含量，氨基氮含量，菌体密度。
关键词：酿酒酵母 高密度培养 菌体浓度