现代工业发酵调控学
华东理工大学微生物学考研复习资料 现代工业发酵调控简答
第一章1、试述生长速率对细菌个体大小及其组分的影响。
答：生长速率对细菌个体大小的影响：生长培养基越丰富，细菌生长速率加快，其细胞的个子也越大，在同一种培养基内改变温度也会影响生长速率，但对细胞个子大小几乎没有影响。
快速生长经过一个细胞周期后达到新的平衡。
生长速率越快，细胞大小的差异也越大。
生长速率对细菌组分的影响：细胞中的DNA含量随生长速率的增加而下降。
一般来说，细菌生长越快，其个体越大，含RNA越多，其中大部分是核糖体。
生长速率随核糖体含量线性地增加。
在快速生长的细胞中RNA含量可以达到细胞的30%，每个细胞的DNA含量也随生长速率的提高而增加，但程度低一些，因此以细胞质量衡量，DNA 含量是减少的，细胞的外壳厚度通常不变，胞壁和质膜在整个细胞中的比例随细胞个体的增大而减少。
第二章1、试述微生物分解纤维素的生化机制。
答：微生物分解纤维素通过酶的作用。
1）纤维二糖水解酶，从纤维素链的非还原性末端降解得纤维二糖；2）外葡聚糖酶，从纤维素链的非还原性末端降解得葡萄糖；3）纤维二糖酶，将纤维二糖水解成葡萄糖；4）内葡聚糖酶，将长链聚合物水解成寡聚糖。
纤维素降解得第一个产物是纤维二糖，此产物在胞内可由纤维二糖磷酸酶转化为葡萄糖和葡萄糖-1-磷酸酯。
2、有的微生物能在乙酸为唯一碳源的培养基中生长，试阐述它怎样利用乙酸来合成己糖和戊糖。
答：乙酸可以在转酰基酶催化下形成乙酰CoA，乙酰CoA参与到乙醛酸循环中可以合成草酰乙酸。
草酰乙酸沿糖原异生途径即逆EMP可以合成己糖。
糖原异生途径的甘油-3磷酸和葡萄糖-6-磷酸又可以参与到磷酸戊糖循环中，合成戊糖。
3、腐胺（丁二胺）在细胞内是如何形成的？在细胞内有何生理意义？如何起作用？答：腐胺可通过精氨酸合成途径的中间体鸟氨酸或直接由精氨酸合成。
有外源精氨酸供应时，细胞内由鸟氨酸合成腐胺的方式占优势。
如供给细胞精氨酸，细胞中精氨酸的合成作用立即停止，并启动由精氨酸合成多胺系统。
工业微生物 chap10 微生物与现代发酵工业
工业微生物 chap10 微生物与现代发酵工业第十章微生物与现代发酵工业发酵现象，具有与地球上生命体的诞生同样长的历史，有史以来就被人类所认识。
几千年来，微生物一直被用来生产面包、啤酒和葡萄酒等产品。
第二阶段的传统发酵技术开始于第一次世界大战期间，发展了丙酮-丁醇和甘油发酵技术。
随着生物化学的进展以及对发酵机理和代谢调控理论研究的深入，发酵产品扩展到柠檬酸、苹果酸等有机酸、氨基酸、核苷酸等食品添加剂、酶制剂、维生素和抗生素等药品。
在20世纪70年代初期，传统的工业微生物学与分子生物学结合起来，制造出40多种生物制药产品，例如红细胞生成素、人体生长激素、干扰素等。
今天，微生物学在全球工业中扮演重要的角色，尤其在制药、食品和化学工业中，微生物是主要的参与者。
第一节微生物发酵生产酒精一、发酵法酒精生产的传统技术酒精发酵是最重要的发酵工业之一。
酒精是由多糖降解成可发酵性的糖后，酿酒酵母或假单胞菌属细菌再将六碳糖，或是脆壁克鲁维酵母、假丝酵母等将乳糖或戊糖酵解而得到的。
如果是由淀粉质原料制造酒精，先将原料蒸煮后，冷至60℃左右，加麸曲或液曲进行糖化制成糖化醪，送入发酵槽加酒母醪进行发酵，再行蒸馏出酒精。
而由糖蜜发酵生产酒精时，用制备酵母醪的稀糖蜜在纯粹培养器中进行灭菌、冷却，再接种酵母菌进行发酵，最后经蒸馏产出酒精。
1. 与酒精发酵有关的微生物由淀粉质原料发酵生产酒精，第一步将淀粉通过糖化剂的作用，转变为可发酵糖。
糖化剂所用霉菌有曲霉与根霉两大类。
第二步将发酵糖通过酵母菌或细菌的作用转变为酒精。
曲霉属中用于酿酒的种属主要有：米曲霉、泡盛曲霉、甘薯曲霉、宇佐美曲霉、黑曲霉NRRL330、NRRL337、臭曲霉、海枣曲霉和黑曲霉AS3.4309。
常用的根霉有鲁氏毛霉、日本根霉、东京根霉及爪哇根霉。
国外酒精工厂常用的酵母菌，以德国Lindner氏发现的RasseⅡ及RasseⅫ最为著名。
我国使用淀粉质原料制造酒精的工厂所用的酵母菌多为酿酒酵母K。
第十一章 现代发酵技术 —现代生物技术在发酵工业中应用(1)
3.市场竞争环境 国外：市场竞争激烈，但秩序较好，市场份额
多为大公司所垄断 国内：仿制与重复建设、重复生产现象非常严
3) 现代生物技术与发酵工程技术：
（1）现代生物技术70％以上的集中在生物制药 领 域 。 2000 年 全 世 界 生 物 技 术 药 物 产 值 达 1000亿美元。
（2）各国对生物技术的投资80%以上集中在医 学生物技术领域；
（3）生物技术研究开发的60～80%的力量主要 集中在医学领域
（4）总销售额超过10亿美元的生物技术产品主要 为医药生物制品；
重，出现了一哄而上的过热现象，市场恶性竞 争，无法实现规模效益。 4.产品信誉 国外：产品信誉较好 国内：产品信誉低，“出现信洋不信中，买洋 不买中”现象
5.创新与知识产权
国外：创新意识高，特别注重知识产权（主要是专 利、商标）保护
国内：创新意识低，严重缺乏自主知识产权产品， 当前，我国已产业化的几十种基因工程药物和疫 苗中只有几种拥有自主知识产权，其他均为仿制 产品。
中国生物技术药物
国产α－干扰素市场占有率已经超过进口 产品，我国首创的γ－干扰素已具备向国外 技术转让能力，新一代干扰素正在研制之中。
据有关部门预测，未来我国生物技术药物， 年增长率不低于25％，年总产值将超过30亿元 人民币以上，发展前景十分广阔。
中国生物技术药物存在的问题
1.研发投入 国外：2－3亿美元/基因药物 国内：10多年来，对生物制药的总投入仅有40 多亿元
二、现代生物技术（modern Biotechnology)
微生物代谢与发酵工程的研究及应用
微生物代谢与发酵工程的研究及应用微生物代谢和发酵工程是现代生物工程学中的重要组成部分，它们在食品、制药、化工、环境保护等领域发挥着重要的作用。
微生物可以利用废物、廉价原料生产高价值产品，对于提高资源利用效率具有重要意义。
在发酵工程领域，为了提高丰度和产量，对微生物的代谢调控研究已成为研究前沿。
一、微生物代谢微生物代谢是指微生物内部的化学反应过程，包括物质的合成反应、分解反应和转化反应等，是微生物生长和繁殖的必要条件。
代谢途径需要消耗能量，常常是从底部的有机化合物中提取能量，以ATP作为最常见的能量介质。
微生物代谢通常分为两类：有氧代谢和无氧代谢。
有氧代谢需要氧气参与，可以从较高浓度的底物中提取更多的能量；无氧代谢则是在没有氧气的情况下进行的，有时候甚至能够从较低浓度的底物中提取能量。
微生物代谢的研究，对于发酵工程和深层次了解微生物的生长、代谢机制、产物合成和分解，都具有非常重要的意义。
通过代谢途径的调控，提高代谢产物的产率和水平，对于工业生产具有非常重要的实际意义。
二、发酵工程发酵工程是微生物代谢的应用领域，是利用微生物进行发酵生产的工程学科。
发酵工程涉及大量的学科知识，主要包括微生物学、生物化学、反应工程、传热传质、流体力学等。
发酵工程的目的是通过准确的代谢途径调控，推动微生物利用废物和廉价原料进行有机合成和分解，产生高质量的产品，包括生物农药、食品添加剂、医药中间体、生物染料、工业酶、生物燃料等。
发酵过程需要消耗大量的能量，通过调整温度、pH值、氧气含量、添加营养素等方式来优化代谢途径，提高产率和质量。
三、工业微生物发酵工业微生物发酵是最为常见的发酵工程应用之一。
工业微生物包括大肠杆菌、酵母、乳酸菌、青霉素等。
这些菌株的发酵工艺和代谢途径都已经被深入研究。
许多微生物均可以在工业规模下安全进行大规模的生产，包括工业酶、抗生素、植物生长素等。
目前，发酵工程学已成为成熟的产业，微生物发酵工艺正在成为全球实现化工可持续发展的重要技术途径之一。
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。
人教版高中生物选择性必修第3册 第1章 第3节 发酵工程及其应用
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第1章 发酵工程
(2)生产各种各样的_食__品__添__加__剂___。食品添加剂不仅可以增加食品的 营 养 ， 改 善 食 品 的 ___口__味__、__色__泽__和__品__质____ ， 有 时 还 可 以 延 长 食 品 的 __保__存__期_____。
3．在农牧业上的应用 (1)生产__微__生__物__肥__料_____。 (2)生产__微__生__物__农__药_____。 (3)生产__微__生__物__饲__料_____。
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第1章 发酵工程
微思考 单细胞蛋白是蛋白质吗？有哪些方面的应用？
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第1章 发酵工程
【解析】发酵工程在食品工业上的应用包括生产传统的发酵产品、 生产各种各样的食品添加剂、生产酶制剂等，A、B、C正确；生产抗生 素、氨基酸和免疫抑制剂等属于发酵工程在医药工业上的应用，D错 误。
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7第七章-微生物发酵及工艺
在分批培养过程中根据产物生成是否与 菌体生长同步的关系，将微生物产物形 成动力学分为与生长有联系的和与生长 无联系的类型。
化学工程和计算机应用的发展为发 酵工艺控制打下另一方面的基础，
研究发酵动力学，找出适于描述和真 正能反映系统的生化反应过程的数学模 型，通过现代化的试验与计算手段，相 信不久定能为发酵的优化控制开创一个 新的局面。
第一节 发酵的基本概念、基本类 型和发酵方式
A.发酵基本概念
B.发酵的基本类型
C.发酵方式 一、分批培养 二、补料分批培养（半连续培养） 三、连续培养
发酵的一般流程
培养基配制
种子扩大培养
空气除菌 发酵设备
培养基灭菌
发酵生产
下游处理
发酵工艺控制引言部分
微生物发酵的生产水平取决于生产菌种本 身的性能，和合适的环境条件、才能使 它的生产能力充分表达出来。我们通过 各种研究方法了解有关生产菌种对环境 条件的要求，了解生产菌在合成产物过 程中的代谢调控机制以及可能的代谢途 径，为设计合理的生产工艺提供理论基础。
而产物的形成很少或全无;在第二时期，产物以 高速度形成，生长也可能出现第二个高峰:碳源 利用在这两个时期都很高。因此，这一类型其 产物形成及菌体生长一般是分开的，从生长源 来看，这一类型发酵产物不是碳源的直接氧化， 而是菌体代谢的主流产物，所以一般产量较高。 也可以分为如下两类: ①产物的形成是经过连锁反应的过程，如丙 酮丁醇、丙酸等发酵。 ②产物的形成不经过中间产物的积累，如延 胡索酸、谷氨酸等。其菌体生长与 产物积累分在两个明显的时期，如柠檬酸。
发酵工程重要知识点的教学体会
发酵工程重要知识点的教学体会1. 引言1.1 发酵工程的重要性发酵工程是生物技术领域中至关重要的一门学科，它利用微生物进行生物转化，产生各种有用的化合物和能量。
发酵工程的重要性体现在多个方面：发酵工程在食品、医药、环保等领域都有着广泛的应用，可以生产出大量的酶、抗生素、酒精等产品，对人类的生活和健康起到了至关重要的作用。
发酵工程还在能源生产、生物资源利用等领域有着重要的贡献，可以为人类提供新的能源来源和资源利用途径。
发酵工程还可以帮助解决环境问题，如生物除污、废弃物处理等，对保护环境起到积极的作用。
发酵工程的重要性不仅体现在产品的生产和能源的利用上，更体现在对人类生活、环境及资源的可持续发展方面。
开展发酵工程相关的教学对培养学生的专业能力和创新意识至关重要，有助于提高学生的综合素质和就业竞争力。
1.2 开展相关教学的意义1. 提高学生的专业素养和技能水平。
通过开展发酵工程相关教学，可以帮助学生深入了解发酵工程的基本原理和应用领域，掌握发酵工程的实践操作技能，从而提升其在这一领域的专业素养和技能水平。
2. 培养学生的创新思维和动手能力。
发酵工程是一个涉及多学科知识和技能的领域，开展相关教学可以激发学生的探索欲望和创新意识，培养其动手能力和解决问题的能力。
3. 增强学生的就业竞争力。
随着发酵工程在生物工程、食品工业、医药行业等领域的广泛应用，具备发酵工程知识和技能的毕业生将会具有更大的就业竞争力，有更多的就业机会和发展空间。
4. 推动发酵工程的发展和技术创新。
通过开展相关教学，可以培养更多具有发酵工程专业知识和技能的人才，推动发酵工程的技术创新和发展，为社会和经济的发展做出贡献。
2. 正文2.1 发酵工程的基本原理发酵工程的基本原理是指在一定条件下，利用微生物或酶的作用将有机物质转化为需要的产物的过程。
发酵工程的基本原理主要包括以下几个方面：1. 微生物的生长与代谢：微生物是发酵工程中不可或缺的参与者，其生长与代谢过程对发酵过程起着至关重要的作用。
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现代工业发酵调控学
现代工业发酵调控学是应用现代科学技术手段对微生物发酵过程
进行调控的一门学科。
发酵调控的主要目的是提高发酵产物的产量和
品质，同时保证发酵过程的稳定性和可控性。
在现代工业生产中，发酵是一种广泛应用的生产过程，涉及食品、化工、医药等许多领域。
在这些领域中，发酵调控的重要性越发凸显。
为了提高发酵工艺的效率和质量，科学技术不断创新和发展，也使得
发酵调控学领域的研究和应用有了更多的机会和空间。
发酵调控的方法主要包括传统方法和现代方法两种。
传统方法主
要是以经验为基础的调控方法，如调整培养基成分、调节pH值、控制
气体流量等。
这些方法能够在一定程度上提高产物的产量和纯度，但
是其精度和可控性有限。
而现代方法则主要利用计算机、生物传感器
等现代科学技术手段对发酵过程进行更加细致的监测和调控。
例如，
利用基因工程将发酵微生物进行改造，增强其产物生成能力；采用在
线重量检测、pH电极、气体传感器等各种传感器实时监测发酵过程中
的各项参数变化，并通过负反馈控制系统实现优化调控的效果。
在发酵调控中，选择合适的微生物发酵工艺是非常重要的。
不同
的微生物对于发酵条件、抗污染性、发酵产物、酶活性等方面都有不
同的特点，因此要根据产物的性质和要求来选择合适的微生物和培养
条件。
例如，在酸奶生产中，乳酸菌对产物质量和酸度具有较为显著
的影响，因此选择适合的乳酸菌品种和培养条件是保证酸奶质量的关键。
最后，发酵调控也需要严格的质量控制。
如实施微生物定种、生
产环境管理、检测产品质量等方面，确保生产过程的稳定性和可控性。
只有在科学的发酵调控措施和严格的质量控制下，才能实现发酵产物
的高效率生产与优质化。
总之，现代工业发酵调控学是一门重要的学科，不仅涉及到微生
物发酵过程的理论研究，还有着广泛的应用场景。
只有在不断的科学
研究与技术创新推动下，才能更好地发挥发酵过程的潜力，为人类生
产和生活带来更多的福利。