液体深层发酵
液体深层发酵的原理和方法
液体深层发酵的原理和方法
液体深层发酵是一种在液体培养基中进行的发酵过程，适用于生产大量微生物代谢产物的工业生产。
液体深层发酵的原理和方法如下：
原理：
1. 选择合适的微生物菌种，培养基和培养条件。
微生物菌种应具有产生目标代谢产物的能力，培养基应提供菌种所需的营养物质，培养条件应满足微生物的生长需求，如温度、pH值、搅拌速率等。
方法：
1. 制备液体培养基。
选择合适的培养基配方，将所需的成分按一定比例混合和溶解。
常用的液体培养基包括复合培养基、大豆蛋白培养基和玉米汁培养基等。
2. 菌种接种和预培养。
将培养基接种适量的菌种，并在预培养条件下使菌种适应培养基中的环境。
3. 液体深层发酵。
将预培养好的菌种转入大型发酵罐中，设置适当的培养条件，如温度、搅拌速率、氧气供应等。
随着发酵的进行，菌种会在培养基中生长和代谢，产生目标代谢产物。
4. 收获代谢产物。
根据实际需要，可以选择适当的时间点对发酵液进行收获。
常用的方法包括离心、过滤和浓缩等。
总之，液体深层发酵通过提供合适的培养条件，使微生物菌株在液体培养基中进行生长和代谢，从而产生所需的代谢产物。
该方法广泛应用于食品、医药、环保等领域。
紫芝液体深层发酵条件的初步研究
２ ０ １ ３年 １ ０月
紫芝液体 深层发酵条件 的初 步研 究
付 丽红 ，王金菊 ，郝利 民 ，王艳萍
（ １ ．食品营养与安全教育部重点实验室 ，天津科技大学食 品工程与生物技术学院 ，天津 ３ ０ ０ ４ ５ ７ ； ２ ．中国人 民解放军 总后 勤部军需装备研究所 ，北京 １ ０ ０ ０ １ ０ ）
２ ５ ℃， 起始 ｐ Ｈ自 然， 装液量 ２ ４ ％ ， 接种 量 １ ５ ％， １ ４ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ培养 ７ ｄ ． 同时 ， 以茵体 生物量 、 胞 外多糖和 ｐ Ｈ 为指标 ， 绘制
紫芝液态发 酵动 力学曲线 ， 发酵培养 ７ ｄ后 菌体 生物量和胞外粗多糖 的含 量分别达到 最大值 ３ ． ６ ３ ｇ ／ Ｌ和 １ ． ６ ７ ｇ ／ Ｌ ． 关键词 ：紫芝 ；深层发酵 ；菌体生 物量 ；胞 外多糖
中 图分 类号 ：Ｑ８ １ ５ 文 献标 志码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ２ — ６ ５ １ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ ． ０ ０ １ ９ － ０ ４
Ｐｒ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｒ ｙ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ Ｌｉ ｑ ｕ ｉ ｄ Ｓ ｕ ｂ ｍｅ ｒ ｇ ｅ ｄ Ｆ ｅ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｍｅ ｄ ｉ ｕ ｍ ｖ ｏ ｌ ｕ ｍｅ ｗａ ｓ ２ ４ ％， ｉ ｎ ｏ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｉ ｙ ｔ １ ５ ％， ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ２ ５℃ ， ｓ ｈ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ １ ４ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ， ａ ｎ ｄ 学学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
液体深层培养方法生产发酵产品主要工艺过程
液体深层培养方法生产发酵产品主要工艺过程液体深层培养是一种常用的发酵工艺，用于大规模生产各种发酵产品，如酒精、乳酸、酱油等。
它通过在液体培养基中添加适量的发酵菌种，控制温度、氧气供应和pH值等条件，使菌种在液体中快速繁殖和产生目标产物。
液体深层培养的主要工艺过程包括菌种接种、发酵培养、收获和提取等环节。
首先是菌种接种。
选择适宜的菌种，并在无菌条件下将菌种接种到预先配制好的液体培养基中。
菌种接种后，必须严格控制接种量，以确保发酵过程中的菌种数量适宜。
接下来是发酵培养。
在菌种接种后，将培养基装入发酵罐中，并控制好温度、氧气供应和pH值等条件。
温度的控制是非常重要的，不同的菌种对温度有不同的要求。
氧气供应也是必不可少的，因为很多发酵过程需要氧气来进行代谢和生长。
此外，pH值的控制也非常重要，过高或过低的pH值都会对发酵过程产生不利影响。
发酵过程中，菌种会快速繁殖，并在培养基中产生目标产物。
为了保证发酵效果，还需要控制好发酵罐内的搅拌速度和培养基的通气量等参数。
此外，还需要定期对发酵罐进行采样分析，以监测发酵过程中的菌种数量和产物浓度等指标。
当发酵过程达到一定的时间后，就可以进行收获和提取。
收获时，将发酵液从发酵罐中取出，并进行初步的固液分离。
然后，通过离心、过滤、浓缩等步骤，将目标产物从发酵液中提取出来。
最后，对提取得到的产物进行纯化和检测，以确保产品的质量和纯度。
总结起来，液体深层培养方法是一种常用的发酵工艺，它通过在液体培养基中添加适量的菌种，控制好温度、氧气供应和pH值等条件，使菌种在液体中快速繁殖和产生目标产物。
主要的工艺过程包括菌种接种、发酵培养、收获和提取等环节。
通过严格控制这些环节，可以获得高质量的发酵产品。
液体深层发酵
液体深层发酵一、液体深层发酵的操作方式。
根据操作方式的不同，液体深层发酵主要有分批发酵、连续发酵和补料分批发酵三种类型。
1、分批发酵。
营养物和菌种一次加入进行培养,直到结束放出，中间除了空气进入和尾气排出,与外部没有物料交换。
特点：一次性；发酵过程中,营养不断减少，微生物不断增殖，环境非稳态；微生物生长的四个时期明显。
应用：广泛. 2、连续发酵。
连续发酵是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，微生物在稳定状态下生长。
稳定状态可以有效地延长分批培养中的对数期。
特点：培养基等量流入流出；各种变化＝0；微生物群体生长的四个时期不存在。
应用：常用于废水处理、葡萄糖酸、酒精、氨基酸发酵等工业中。
优点：操作稳定；利于机械、自动化;提高设备的利用率；减少灭菌次数；易于过程优化。
缺点：易染菌;微生物易变异；对产品类型的适应性不广；对设备及附件要求高。
3、补料分批发酵。
补料分批发酵又称半连续发酵,是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术,是指在微生物分批发酵中,以某种方式向培养系统补加一定物料的培养技术。
通过向培养系统中补充物料，可以使培养液中的营养物浓度较长时间地保持在一定范围内,既保证微生物的生长需要，又不造成不利影响，从而达到提高产率的目的。
特点：可以解除底物抑制、产物抑制、分解阻遏或克服微生物过度生长；提高有用产物的转化率；应用：应用广泛，用于面包酵母、氨基酸、抗生素等工业；二、发酵工艺控制。
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。
反映发酵过程变化的参数可以分为两类：（1）直接参数：可以直接采用特定的传感器检测的参数.它们包括反映物理环境和化学环境变化的参数，如温度、压力、搅拌功率、转速、泡沫、发酵液粘度、浊度、ｐＨ、离子浓度、溶解氧、基质浓度等。
（2)间接参数：至今尚难于用传感器来检测的参数，包括细胞生长速率、产物合成速率和呼吸嫡等。
深层通气液体发酵技术
深层通气液体发酵技术深层通气液体发酵技术，这名字听着就有点高大上，是吧？其实说白了，就是一种让微生物在液体里大展拳脚的好办法。
想象一下，微生物们在一个大游泳池里尽情游泳、聚会，结果它们发酵出的东西，那味道可真是好得没话说！这个技术呢，能让发酵的速度变得飞快，像是给它们加了个特效药。
深层通气也就是在发酵过程中给这些小家伙提供充足的氧气，结果它们就像喝了兴奋剂一样，工作效率大大提升，真是能量满满。
说到发酵，大家可能会想到酒啊、面包啊，没错，这些美味的背后全靠发酵。
不过，用传统的方法，发酵过程就像漫长的马拉松，得耐心等候。
这深层通气技术就像是把发酵变成了短跑，呼啦啦的就完成了，真是让人忍不住想给它点个赞。
想想那些面包店，早上刚进门就能闻到香喷喷的面包味，背后可都是这技术的功劳。
没错，微生物们在偷偷忙碌，它们在液体里翻腾，像在举行一场派对，越闹越欢。
再说说它的优势，简直是好处多多。
传统发酵的时候，氧气供应往往不够，微生物们就像上了闹钟却一直打盹，没法充分发挥。
而深层通气就像给它们送来了新鲜空气，立马活蹦乱跳，真是活力四射。
不仅如此，这种技术还减少了发酵时间，经济又省事，想想看，省下来的时间可以干啥？能多睡个觉，或者吃点美食，简直是双赢！深层通气液体发酵技术在工业上的应用也非常广泛。
比如在酿酒、食品加工、制药等行业，都是一股不可忽视的力量。
听说，很多大牌酒厂早就开始用这个技术了，想要做出好酒，哪能少了它的助力呢？而且发酵的产品更稳定，质量也更好，消费者喝得安心，生产者也放心。
真是一条龙服务啊，呵呵！不过，运用这个技术可不是随便来个设备就行，得有专业的操作。
就像开车，不会的人上路可是危险的。
深层通气需要控制很多参数，比如温度、气体流量等。
稍微不小心，可能就会影响到微生物的表现，结果可就得不偿失了。
因此，掌握这些技巧可是个大学问呢。
你知道吗，这技术还有助于环保哦。
它能有效降低废水的排放，减少资源的浪费，让发酵变得更加绿色。
银耳液体深层发酵的原理
银耳液体深层发酵的原理
银耳液体深层发酵是指将干制的银耳经过液体培养，通过利用微生物菌群将银耳中的多糖、氨基酸等成分转化为更易被人体消化吸收的营养物质的一种发酵过程。
其原理主要包括以下几个方面：
1. 微生物菌群作用：深层发酵过程中，添加合适的微生物菌群，如乳酸菌、酵母菌等，这些微生物菌群通过代谢活动分解银耳中的淀粉、蛋白质等复杂有机物，转化为简单的营养物质，如蔗糖、氨基酸等，提高营养价值和口感。
2. 酶的作用：微生物菌群产生的酶能够在发酵过程中催化各种生化反应，分解银耳中的营养物质，例如淀粉酶可以将淀粉分解为糖分子，蛋白酶可以将蛋白质分解为氨基酸，使得这些营养物质更容易被人体吸收。
3. pH调节：在深层发酵过程中，适当的pH范围能够提供微生物菌群最适宜的生长环境，促进其代谢活动和产酶。
一般来说，银耳深层发酵的适宜pH范围为
4.5-6.5。
4. 发酵时间和温度控制：银耳液体深层发酵的时间和温度也是影响发酵效果的重要因素。
发酵时间过长或温度过高可能导致微生物过度活跃，产生不良反应或形成不利于人体健康的物质。
总的来说，银耳液体深层发酵利用微生物菌群的代谢活动和酶的作用，将银耳中
的复杂有机物转化为更易被人体吸收的营养物质，提高其营养价值和口感。
同时，适宜的pH范围、发酵时间和温度的控制也是确保发酵效果的关键。
液体深层发酵技术名词解释
液体深层发酵技术名词解释
液体深层发酵技术是一种在液体培养基中进行的深层发酵过程。
它是利用微生物在液体环境中生长、繁殖和代谢的特性进行的一种发酵过程。
在液体深层发酵技术中，微生物被培养在液体培养基中，通常是在大型发酵罐或反应器中进行。
液体深层发酵的关键是调控培养条件，包括pH值、温度、氧气供应、营养物质和添加剂等。
这些条件可以影响微生物的生长速率、产酶活性和产物合成的效率。
液体深层发酵技术常用于生产微生物发酵产物，包括酶、抗生素、酒精、有机酸和多肽等。
通过调整培养条件，可以改善微生物代谢途径，提高产物的产量和质量。
液体深层发酵技术具有以下优点：容易控制和调节培养条件，提供更好的环境来促进微生物的生长和产物的合成；能够生产大规模产物，适用于工业生产；可扩大产量和提高产物的纯度。
液体深层发酵技术被广泛应用于食品、制药、化工和环保等领域，为这些领域的生产提供了重要的技术支持。
液体深层发酵的名词解释
液体深层发酵的名词解释1. 液体深层发酵呀，就好比是一个微生物的大派对！在液体的海洋里，微生物们欢快地生长、繁殖。
比如说酿造啤酒，那就是利用液体深层发酵，让酵母菌在麦芽汁里尽情狂欢，最后产出美味的啤酒呢！2. 液体深层发酵啊，就像是一场神奇的魔法！微生物在液体中施展它们的本领。
就像制作酸奶，通过液体深层发酵，让乳酸菌大显身手，把牛奶变成了美味的酸奶呀！3. 嘿，液体深层发酵其实就是给微生物打造一个超级舒适的家！在液体环境里，它们茁壮成长。
就好比生产抗生素，利用液体深层发酵，让那些有益的微生物努力工作，制造出能治病的抗生素呢，多厉害！4. 液体深层发酵呀，不就是微生物的快乐天堂嘛！它们在里面自由自在地生活和工作。
比如说发酵生产味精，就是通过这个过程，让微生物制造出提鲜的味精哟！5. 哇塞，液体深层发酵不就是一个微生物的大舞台嘛！它们在上面尽情表演。
像制作酱油，就是利用液体深层发酵，让各种微生物一起协作，产出美味的酱油呢，是不是很神奇？6. 液体深层发酵呀，简直就是微生物的秘密基地！它们在里面悄悄搞事情。
好比发酵生产有机酸，通过这个过程，微生物制造出各种有用的有机酸呢，厉害吧！7. 嘿呀，液体深层发酵不就是给微生物创造的一个奇妙世界嘛！它们在里面尽情发挥。
就像发酵生产酶制剂，利用液体深层发酵，让微生物制造出各种酶来帮助我们呢！8. 液体深层发酵呀，就像一个微生物的梦幻乐园！它们在里面快乐玩耍。
例如发酵生产生物燃料，通过这个神奇的过程，让微生物为我们提供清洁能源呢！9. 哇哦，液体深层发酵不就是微生物的魔法学院嘛！它们在里面学习成长。
就像生产某些药物，利用液体深层发酵，让微生物变成小小的制药师呢！10. 液体深层发酵呀，绝对是微生物的欢乐谷！它们在里面尽情享受。
比如说生产某些生物制品，就是通过这个过程，让微生物为我们带来有用的东西呀，这就是液体深层发酵的魅力呢！我觉得液体深层发酵真的是超级神奇和重要的呀，它让微生物为我们创造了好多好多有用的东西呢！。
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二、培养基和培养条件对产酶的影响与调节
(一)培养基 由于酶是蛋白质，酶的形成也是蛋白质的合成过程，
因此微生物产酶的培养基要有利于蛋白质的合成。 1.碳源 是微生物细胞生命活动的基础，是合成酶的主 要原料之一。 2.氮源 氮源可分为有机氮和无机氮，选用何种氮源因 微生物或酶种类的不同而异。 3.无机盐类 应注意有些金属离子是酶的组成成分。 4.生长因子 生长因子是指细胞生长必需的微量有机物， 如维生素、氨基酸、嘌呤碱、嘧啶碱等。 5.产酶促进剂 某些表面活性剂能增加酶的产量。
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（三）发酵方法 酶的发酵生产方式有两种，一种是固体发
酵，另一种是液体深层发酵。固体发酵法主要是 用于真菌来源的商业酶生产，其中用米曲霉生产 淀粉酶，以及用曲霉和毛霉生产蛋白酶在中国和 日本已有悠久的历史。这种培养方法虽然简单， 但是操作条件不容易控制。现在大多数的酶是通 过液体深层发酵培养生产的。
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（三）优良产酶菌种的筛选方法
产酶菌种的筛选方法与发酵工程中 微生物的筛选方法一致，主要包括以下几 个步骤：含菌样品的采集，菌种分离，产 酶性能测定及复壮等
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（四）菌种活化与扩大培养
➢活化：使用以前，必须接种于新鲜的斜面 培养基上，在一定条件下进行培养，以恢 复菌种的生命活动能力。 ➢扩大培养：增加发酵时的数量，经过一级 至数级扩大培养。
2.葡萄糖阻遏β-半乳糖苷酶的生物合成。
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第二节 酶的发酵技术
一、酶的生产菌种
（一）常用的产酶微生物
1、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 2、大肠杆菌(Escherichia coli) 3、黑曲霉(Aspergillus niger) 4、米曲霉(Aspergillus oryzae) 5、青霉(Penicillium) 6、木霉(Trichoderma) 7、根霉(Rhizopus) 8、毛霉(Mucor) 9、链霉菌(Streptomyces) 10、啤酒酵母(Saccharomyces Cerevisiae) 11、假丝酵母(Candida)
阻遏蛋白 （无活性）
mRNAZ mRNAY mRNAa
基
因
表
达
A.有活性阻遏蛋白
调节基因
酶 阻遏蛋白
的 (有活性)
启动基因 操纵基因
结构基因
阻遏蛋白阻挡操纵基因结 构基因不表达
诱
B.有活性阻遏蛋白加诱导剂
导
mRNA
和
诱导物
阻
C.无活性阻遏蛋白
遏
酶蛋白
诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能起 到阻挡操纵基因的作用,结构基因可以表达
操
mRNA
纵
阻遏蛋白(无活性)
子
D.无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂
模
酶蛋白
阻遏蛋白不能跟操纵基因结合, 结 构基因可以表达
型
代谢产物
代谢产物与阻遏蛋白结合,从而使 阻遏蛋白能够阻挡操纵基因,结构
基因不表达
酶生物合成的诱导作用
在细胞中的量比较恒定，环境因素对这些酶的合 成速率影响不大，这类酶称为组成酶，如DNA、RNA 聚合酶等。另外一些酶在细胞中的含量变化很大，其 合成速度明显受到环境因素的影响，这类酶称为诱导 酶，如大肠杆菌β-半乳糖苷酶在不含β-半乳糖的环境 中，每个细胞只有1～5个酶分子，而在含有β-半乳糖 的环境中生长的细胞，每个细胞中该酶的量可以达到 几千个。
酶的发酵生产是指为了经济有效利用 细胞生产特定的酶，通过人工操作控制， 利用细胞（包括微生物细胞、植物细胞和 动物细胞）的生命活动，大规模发酵生产 人们所需要酶的技术过程。
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应用微生物来开发酶的优点： (1)微生物生长繁殖快，生活周期短。因此，用微生物来 生产酶产品，生产能力（发酵）几乎可以不受限制地扩 大，能够满足迅速扩张的市场需求。 (2)微生物种类繁多，它们散布于整个地球的各个角落， 而且在不同的环境下生存的微生物都有其完全不同的代 谢方式，能分解利用不同的底物。 (3)这一特征就为微生物酶品种的多样性提供了物质基础。 (4)特别是当基因工程介入时，动植物细胞中存在地酶， 几乎都能够利用微生物细胞获得。
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(二)发酵条件的控制
1、pH值：一般情况下，多数细菌、放线菌生长的 最适pH为中性至微碱性，而霉菌、酵母菌则偏好 微酸性。 2、温度：一般情况下产酶温度低于生长温度。 3、溶解氧：应对培养液加以适当的通气和搅拌。 4、泡沫：使用最广泛的方法是机械消泡或消泡剂 消泡。 5、湿度：针对固体发酵过程，一般来说，培养前 期降低湿度，培养后期增加湿度。
诱导酶是微生物需要它们时才产生的酶类。诱导 的意义在于：它为微生物提供了一种只是在需要时才 合成酶以避免浪费能量与原料的调控手段。
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酶生物合成的阻遏作用
酶合成的阻遏作用主要有终产物阻遏和分解代 谢产物阻遏。
酶催化作用的产物或代谢物途径的末端产物使 该酶的生物0种酶的生物 合成均起阻遏作用。
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A、乳糖操纵子的结构
启
大
调节 基因
动 操纵 子 基因
乳糖结构基因
肠
R
P O LacZ
LacY Laca
杆
mRNA
菌
基因关闭
乳
阻遏蛋白
糖
（有活性）
操 B、乳糖酶的诱导
调节
纵
基因
子
R
启 动 操纵 子 基因
PO
LacZ
乳糖结构基因
LacY
Laca
模
mRNA
型 乳糖
阻遏蛋白 （有活性）
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（二）产酶菌种的要求 ：
1、酶产量高； 2、容易培养和管理； 3、产酶稳定性好，菌株不易变易和退化，不易感 染噬菌体； 4 、菌株能利用廉价原料，发酵周期短，生产成本 低。 5、发酵产物有利于酶产品的分离和纯化；最好是 分泌型胞外酶。 6、菌株安全可靠，非致病菌。 7、基因工程菌株必须符合安全性要求。
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第一节 酶生物合成的调节机制
酶合成的调节机制：在正常情况下，酶产量受酶合成调节 机制的控制，要提高酶产量必须打破这种调节控制。
一、原核生物中酶生物合成的调节
原核生物中酶合成主要取决于转录水平的调节，公认的调 节机制是操纵子理论。
• 操纵子——原核基因表达的协同单位
操纵子
结构基因（编码蛋白质，S） 操纵基因（O） 启动子（P） 调节基因（R）