发酵工程:是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术.
菌种保藏:运用物理、生物手段让菌种处于完全休眠状态，使在长时间储存后仍能保持菌种原有生物特性和生命力的菌种储存的措施。
富集培养:指利用不同微生物间生命活动特点的不同，人为地提供一些特定的环境条件，使特定种（类）微生物旺盛生长，使其在数量上占优势，更利于分离出该特定微生物，并引向纯培养.
菌种退化:菌种在培养或保藏过程中，由于自发突变的存在，出现某些原有优良生产性状的劣化、遗传标记的丢失等现象.
前体:是被加入培养基的化合物，能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中去，而自身的结构并未发生太大变化，却能提高产物的产量的一类小分子物质.
生长因子:是一类调节微生物正常生长代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物，包括广义生长因子和狭义生长因子。
产物合成促进剂：指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。如：链霉素生产加巴比妥，赖氨酸生产加红霉素等。
斜面培养基：固体培养基（solid culture medium ）的一种形式；制作时应趁热定量分装于试管内，并凝固成斜面的称为斜面培养基，用于菌种扩大转管及菌种保藏。
种子培养基：供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体，并使菌体长得粗壮，成为活力强的“种子”的培养基，所以种子培养基的营养成分要求比较丰富和完全。发酵培养基：发酵培养基是供菌种生长、繁殖和合成产物之用。它既要使种子接种后能迅速生长，达到一定的菌丝浓度，又要使长好的菌体能迅速合成需产物。空消：指清除空间内不好的或不需要的杂质，使之达到无害化的洁净程度。
实消：就是将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行灭菌的操作过程，也称实罐灭菌。
连消：即连续灭菌，即培养基的连续灭菌，是灭菌的一种方式。就是将配制好的并经预热的培养基用泵连续输入由直接蒸汽加热的加热塔，使其在短时间内达到灭菌温度。
湿热灭菌：指用饱和水蒸气、沸水或流通蒸汽进行灭菌的方法，以高温高压水蒸气为介质，由于蒸汽潜热大，穿透力强，容易使蛋白质变性或凝固，最终导致微生物的死亡。
分批灭菌：将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行灭菌的操作过程，也称实罐灭菌。
临界溶氧值：指河段内氧垂曲线上氧垂点处的溶解氧量，它是一段河流内最小的断面上河水溶解氧浓度值。
对数残留定律：在一定温度下，微生物的受热死亡反应可描述为一级化学反应，遵循一级化学反应动力学，即微生物的热死亡速率与任一瞬时残存的活菌数成正比，称之为对数残留定律。
灭菌：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施。
消毒：指杀死病原微生物、但不一定能杀死细菌芽孢的方法，通常用化学的方法来达到消毒的作用。
防腐：通过采取各种手段，保护容易锈蚀的金属物品的，来达到延长其使用寿命的目的，通常采用化学防腐、物理防腐、电化学防腐等方法。
除菌：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施。
空气除菌：指用介质过滤、加热、射线照射‘药液喷淋、薰蒸、穿透等方法制成无菌空气用于发酵过程使用。
碳氮比：指有机物中碳的总含量与氮的总含量的比值。一般用“C/N”表示。
菌种扩大培养：是对保藏菌种进行活化和逐级繁殖培养，从而为发酵生产提供相当数量代谢旺盛并满足一定生理要求的微生物细胞(种子)的方法。
过滤除菌：用物理阻留的方法将液体或空气的细菌除去，以达到无菌目的。】生理碱性物质：无机氮源被菌体作为氮源利用后，若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质。
生理酸性物质：无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中就留下了酸性或碱性物质,这种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质。
种龄：指种子罐中培养的菌体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。接种量：指移入种子液的体积和接种后培养液体积的比例。
初级代谢产物：指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。
最适生长温度：适合于生物生长、繁殖或者适合于某个反应进行的最佳温度条件称之为最适温度。
1.工业上常用的菌种保藏方法有哪些？举出4-5种
传代培养保藏法，液体石蜡覆盖保藏法，载体保藏法，寄主保藏法，冷冻干燥保藏法
2.现代发酵工程的发酵罐应具备哪些特征？
①必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分，②有利于减少培养基原料的单耗，③有利于提高产物浓度，④有利于提高产物的合成速度，⑤尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化，⑥原料价格低廉，质量稳定，取材容易。
3.微生物发酵种子应具备哪些条件？
①菌种细胞的生长活力强，转种至发酵罐后能迅速生长，延迟期短，②菌种生理状态稳定，③菌体浓度及总量能满足大容量发酵接种量的要求，④无杂菌污染，保证菌种纯度，⑤菌种适应性强，能保持稳定的生产力。
4.发酵工业常用的氮源有哪些？起何作用？
常用氮源有：玉米浆，蛋白胨，酵母粉，鱼粉，黄豆饼粉
作用：用于构成菌体细胞物质和合成含氮代谢物。
5.什么叫染菌？对产物提取有什么影响？
染菌：某些物体被外来的微生物混入的现象，如制成的培养基，分离出的纯粹培养物，灭过菌的外科手术器械和消过毒的种子、土壤、食具又落入杂菌，产生不良的影响。
影响：①使发酵培养基因杂菌的消耗而损失，造成生产力下降②杂菌合成一些新的代谢产物，使发酵产物的提取和分离变得困难③杂菌污染会改变原反应体系的pH④杂菌分解产物，使生产失败⑤细菌发生噬菌体污染，微生物细胞裂解，是发酵发生异常变化。
6.细菌群体从开始生长到死亡分为哪四个时期？
延迟期，对数期，稳定期，生长期。
7.规模较大的发酵工厂为何多采用连续灭菌工艺？
①优点是连续性强，快速灭菌消毒，培养基营养成分破坏少，适用于大容积发酵罐物料的连续灭菌消毒②加热时间短，提高了热的利用率③操作条件恒定，灭菌质量稳定④易于实现管道化和自控操作发酵设备利用率高。
8.以谷氨酸发酵为例，说明培养基的组成会对菌种产生哪些影响？
①碳源，提供微生物菌体生长繁殖所需的能量及合成菌体所需的碳骨架，提供菌体合成目的产物的原料②氮源，用于构成菌体细胞物质和合成含氮代谢物③无机盐及微量元素，作为微生物生理活性物质或生理活性作用调节物。④水，代谢反应的内部介质，是所有培养基的主要成分，在微生物代谢过程当中站着极其重要的位置⑤生长调节物质，有助于调节产物的形成。
9.在发酵过程中，培养液的pH为什么会发生变化？应当怎样调节和控制培养液的pH？
由于微生物在利用营养物质时，酸碱物质的积累或代谢时酸碱物质的形成都会造成培养体系pH波动或微生物本身酸碱特性。
合理配置培养基是保证发酵过程种pH能满足工艺要求的决定因素之一。在选取培养基成分时，除了考虑营养的需求外，也要考虑代谢后对培养基pH的缓冲体系的贡献。
10．实验室用压力锅进行培养基灭菌时应注意哪些事项？
①加热前一定要保证有足够的水②关闭放气阀之后操作员一定要在旁边时刻监控压力表，防止压力过大，安全阀冲开，有计时器的灭菌锅则可以自动停止加热。
③排气时间要足够长。
11．发酵生产中一旦发现染菌应采取哪些挽救措施？
染菌的检查与类型的判断：显微镜检查法，平板划线培养检查法，肉汤培养检查法，发酵过程种的异常现象观察法。
污染原因的分析：①从污染杂菌的种类进行分析②从污染时间进行分析③从污染的程度进行分析。
12.种子及发酵液进行无菌状况检查常用的方法有哪些？
显微镜观察，平板划线培养检查，肉汤培养检查
13.菌种保藏主要利用那些原理？试举例一一说明
菌种保藏有多种方法，其原理大多大同小异，主要是运用一些方式尽量降低生物体内的代谢，达到延长生命，减少变异的目的。通常采用的方法为低温、缺氧、干燥。
低温主要对菌种产生两方面的影响，首先，较低的温度可以减缓机体细胞的酶活，降低新陈代谢，达到保藏菌种的目的。其次，低温同时会导致菌体诱发菌丝自溶机制，如果降温过程失误，同样会造成机体的机械损伤和溶质损伤。
微生物具有容易变异的特性，因此，在保藏过程中，必须使微生物的代谢处于最不活跃或相对静止的状态，才能在一定的时间内使其不发生变异而又保持生活能力。
低温、干燥和隔绝空气是使微生物代谢能力降低的重要因素，所以，菌种保藏方法虽多，但都是根据这三个因素而设计的。[3]
14.发酵工业最常用的无机氮源和有机氮源有哪些？试举例说明
有机氮源：黄豆饼粉，蛋白胨，玉米浆，酵母粉，鱼粉
无机氮源：铵盐，硝酸盐，氨水
15.试述消毒和灭菌的区别。
灭菌，是指杀灭或者去处物体上所有微生物，包括抵抗力极强的细菌芽孢在内。消毒，是指杀死物体上的病原微生物，细菌芽孢和非病原微生物可能还是存活的。一般来说，灭菌比消毒要求更高一些。
16.消泡剂的种类有哪些？
天然油脂类，聚醚类，高级醇类，硅树脂类
17.防止发酵菌种退化的具体措施有哪些？
1.合理的育种
2.选用合适的培养基
3.创造良好的培养条件
4.控制传代次数由于微生物存在着自发突变
5.利用不同类型的细胞进行移种传代
6.采用有效的菌种保藏方法
18.如何选择最适发酵温度？
1、根据菌种及生长阶段选择。微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要求的温度范围也不同。
2、根据培养条件选择。温度选择还要根据培养条件
综合考虑，灵活选择3、根据菌生长情况，菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长慢，维持较高温度时间可长些。
19.发酵级数确定的依据有哪些？
根据菌种生长特性，包子发芽及菌体繁殖速度，以及所采用发酵罐的容积而定。生长快的细菌，种子用量比例少，种子罐相应也少，生长慢的菌种种子罐级数要多。种子罐技术越少，越有利于简化工艺，并可减少染菌机会，改变种子罐的培养条件，加速了包子发芽及菌体繁殖，也相应减少种子罐低的级数。
20.什么是半连续培养，说明其优缺点
半连续培养：指在分批培养的基础上，周期性地放出部分含有产物的发酵液，然后再补加相同体积的新鲜培养基的发酵方法。
优点：使产物在较高的浓度水平，进行多次收获，生产效率高
缺点：工序繁琐，发酵周期较长，生产效率较低，易遭受杂菌的污染，菌种易退化
21.好氧发酵罐的类型有哪些
机械搅拌式通风发酵罐，自吸式发酵罐，气升式发酵罐，塔式发酵罐
22.结合所学的《微生物发酵工程》课程，详细说明谷氨酸发酵的生产工艺流程（可画图说明）。
24.按化学成分可将培养基分为哪几类？各有何用途？
(1)合成培养基.合成培养基的各种成分完全是已知的各种化学物质.这种培养基的化学成分清楚,组成成分精确,重复性强,但价格较贵,而且微生物在这类培养基中生长较慢.
(2)天然培养基.由天然物质制成,如蒸熟的马铃薯和普通牛肉汤,前者用于培养霉菌,后者用于培养细菌.这类培养基的化学成分很不恒定,也难以确定,但配制方便,营养丰富,所以常被采用.
(3)半合成培养基.在天然有机物的基础上适当加入已知成分的无机盐类,或在合成培养基的基础上添加某些天然成分,如培养霉菌用的马铃薯葡萄糖琼脂培养基.这类培养基能更有效地满足微生物对营养物质的需要.
25．简述发酵过程中pH的调控方法
①改变培养基质中基质成分及比例②培养基中增加反应体系③培养过程中通过补加碳源调节pH④使用酸碱物质进行调控，但需注意过程中出现的局部过酸和过碱
26.种子扩大培养的一般步骤是什么？
①将冷冻干燥管中的种子接种到斜面培养基进行活化培养②将生长良好的斜面种子或菌丝接种到扁平固体培养基或摇瓶液体培养基进行扩大培养。
27.家庭酿造甜米酒的过程中先将米煮一煮的目的是主要为了什么？在中央挖一个小洞的原因是什么？发酵容器并没有完全密封，容器内无氧发酵的环境是如何形成的？如果米的量很多而放的“酒药”太少，常常导致甜米酒因变质而失败。其主要原因是什么？
发酵工程重点
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啤酒 啤酒概念：啤酒是以优质大麦芽为主要原料，啤酒花为香料，经过制麦芽、糖化、发酵等工序制成的富含营养物质和二氧化碳的酿造酒。 啤酒的分类 1、据工艺分类 可分两大类： 以德国、捷克、丹麦、荷兰为典型的下面发酵法啤酒； 以及以澳大利亚、新西兰、加拿大等的上面发酵法啤酒。 2、根据是否巴氏灭菌 分为：生啤酒/熟啤酒 3、根据麦芽度 可分为：8o啤酒/10o啤酒/12o啤酒/14o啤酒/18o啤酒 4、根据色泽 可分为：黑啤酒/黄啤酒/淡色啤酒 啤酒作用：含二氧化碳，饮用时有清凉舒适感，促进食欲。 啤酒花含有蛋白质、维生素、挥发油、苦味素、树脂等，具有强心、健胃、利尿，镇痛等医疗效能，对高血压病、心脏病及结核病等均有较好的辅助疗效。产妇喝啤酒，以增加母体乳汁，使婴儿得到更充分的营养。 适量饮用啤酒对心脏和高血压患者亦有一定疗效。 啤酒是夏秋季防暑降温解渴止汗的清凉饮料，据医学和饮料专家们研究，啤酒含有4%的酒精，能促进血液循环。过度饮用冰冻啤酒伤脾胃，加重体内湿气，影响健康。 啤酒酿造对大麦质量的要求 1．感官 （1）色泽：良好大麦有光泽，淡黄；受潮大麦发暗，胚部呈深褐色；受霉菌侵蚀的大麦则呈灰色或微兰色 （2）气味：良好大麦具有新鲜稻草香味 （3）谷皮：优良大麦皮薄，有细密纹道 （4）麦粒形态：以短胖者为佳 （5）夹杂物：杂谷粒和沙土等应在2%以下 2．物理检验 （1）千粒重：以无水物计千粒重应为30~40g （2）麦粒均匀度：按国际通用标准，麦粒腹径可分为2.8、2.5、2.2mm三级 （3）胚乳性质：胚乳断面可分为粉状、玻璃质和半玻璃质三种状态 3．化学检验 （1）水分：原料大麦水分不能高于13%，否则不能贮存，易发生霉变，呼吸损失大（2）蛋白质：蛋白质含量一般要求为9~12%，蛋白质含量高，制麦不易管理，易生成玻璃质，溶解差，浸出物相应的低，成品啤酒易浑浊 （3）浸出物：间接衡量淀粉含量的方法，一般为72~80% 4．酿造大麦的质量标准：1986年正式制定和通过了啤酒大麦国家标准，编号为QB—1416—87
发酵工程的研究进展 【前言】发酵工程是泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程。它包括厌氧发酵的生产过程（如酒精、乳酸、丙酮丁醇等）和有氧发酵的生产过程（如氨基酸、柠檬酸、抗生素等）。广义的概念：生物学(微生物学、生物化学)和工程学(化学工程)结合。狭义的发酵概念：微生物培养和代谢过程。 发酵技术是人类最早通过实践掌握的生产技术之一，产品也很多，以传统食品来说，东方有酱、酱油、醋、白酒、黄酒等，西方有啤酒、葡萄酒、奶酪等。这些发酵食品都是数千年来凭借人类的智慧和经验，在没有亲眼看到微生物的情况下，巧妙地利用微生物生产的产品。 【关键词】发酵发展应用 1、发酵工程的内容 1.1 定义 发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。 1.2现代发酵工程 人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。 现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。 现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。 1.3组成 从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。 1.3.1 上游工程：包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。 1.3.2 中游工程：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。这里要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；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；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。
第一章发酵工程概述 一、发酵工程：是利用微生物特定的形状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用与工业化生产的技术体系，是将传统发酵与现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的发酵技术。 二、发酵工程简史： 1590 荷兰人詹生制作了显微镜 1665 英国人胡克制作的显微镜观察到了霉菌 近代发酵工程建立初期1864 巴斯德灭菌法 1856 psateur 酵母导致酒精发酵 19世纪末Koch 纯种分离和培养技术 三、发酵工程技术的特点 （1）主体微生物的特点 ①微生物种类繁多，繁殖速度快、代谢能力强，容易通过人工诱变获得有益的突变株； ②微生物酶的种类很多，能催化各种生化反应 ③微生物能够利用有机物、无机物等各种营养源 ④可以用简易的设备来生产多种多样的产品 ⑤不受气候、季节等自然条件的限制等优点 （2）发酵工程技术的特点 ①发酵工程以生命体的自动调节方式进行，数十个反应能够在发酵设备中一次完成 ②反应通常在常温下进行，条件温和，耗能少，设备简单 ③原料通常以糖蜜，淀粉等碳水化合物为主 ④容易生产复杂的高分子化合物 ⑤发酵过程中需要防止杂菌污染 (3)发酵工程反应过程的特点 ①在温和条件下进行的 ②原料来源广泛，通常以糖、淀粉等碳水化合物为主 ③反映以生命体的自动调节形式进行（同（2）①） ④发酵分子通常为小分子产品，但也很容易生产出复杂的高分子化合物 四、发酵工程的一般特征 ①与化学工程相比，发酵工程中微生物反应具有以下特点： 作为生物化学反应，通常在常温常压下进行，没有爆炸之类的危险，不必考虑防爆问题，还有可能使一种设备具有多种用途 ②原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，加入少量的各种有机或无机氮源，只要不含毒，一般无精
●发酵工程：以微生物、动植物细胞为生物作用剂进行工业化生产的工程，包括发酵工艺和发酵设备。 ●主要研究内容：菌种选育与构建、大规模培养基和空气的灭菌、大规模细胞培养过程、细胞生长和产物形成动力学、生物反应器的优化设计和操作、发酵产品的分离纯化过程中的技术问题等。 ●发酵工程原理：指导发酵产品研究与开发，发酵工厂设计与建设以及发酵生产实践的理论。 ●初级代谢：是许多生物都具有的生物化学反应，蛋白质、核酸的合成等，均称为初级代谢。 ●初级代谢产物：指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、多糖等。 ●次级代谢：微生物以初级代谢产物为前提合成的对微生物本身的生命活动没有明确功能的物质的过程。 ●自然选育：不经过人工处理，利用菌种的自然突变而进行菌种筛选的过程。 ●杂交育种：将两个基因型不同的菌株经吻合使遗传物质重新组合，分离和筛选具有新性状的菌株。 ●诱变育种：利用物理、化学等诱变剂处理均匀而分散的微生物细胞群，在促进其突变率显着提高的基础上，采用简便、高效的筛选方法，从中挑选出少数符合目的
的突变株，以供科学实验或生产实践使用。 ●原生质体融合育种：两个亲本的原生质体在高渗条件下混合，由聚乙二醇作为助融剂，使它们互相凝集，发生细胞融合，接着两个亲本基因组由接触到交换，从而实现遗传重组。 ●前体：某些化合物加入发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物中去，而自身结构并没有明显变化，产物的产量却因前体的加入而有较大的提高。 ●抑制剂：某些化合物可以抑制特定代谢途径的进行，使另一种代谢途径活跃，获得人们所需产物的积累。 如生产甘油加抑制剂亚硫酸钠，它与代谢过程中的乙醛生成加成物。这样使乙醇代谢途径中的乙醛不能成为NADH 2(还原型辅酶I)的受氢体，而使NADH 2在细胞中积累， 从而激活α－磷酸甘油脱氢酶的活性，使磷酸二羟基丙酮取代乙醛作为NADH 2的受氢体而还原为α－磷酸甘油，其水解后即形成甘油。 ●促进剂：指那些既不是营养物质又不是前体，但却能提高产量的添加剂，如加巴比妥盐能使利福霉素单位增加，并能使链霉菌推迟自溶，延长分泌期。 ●灭菌：用化学或物理的方法杀灭或除掉物料及其器皿中所有的生命体。消毒是指杀死病原微生物的过程。 ●分批灭菌：培养基置于发酵罐中加热，达到预定温度后维持一段时间，再冷却到发酵所需温度的灭菌。
发酵工程复习题库 一、填空题（常为括号后2－4字） 1. 淀粉水解糖的制备可分为（ ）酸解法、（ ）酶解法和酸酶结合法 三种。 2. 糖酵解途径中的三个重要的关键酶是（ ）己糖激酶、磷酸丙糖激酶、（ ）丙 酮酸激酶。 3. 甘油的生物合成机制包括在酵母发酵醪中加入（ ）亚硫酸氢钠 与乙醛起加成反应 和在（ ）碱性 条件下乙醛起歧化反应。 4. 微生物的吸氧量常用呼吸强度；耗氧速率两种方法来表示，二者的关系是 （ ） 。 5. 发酵热包括（ ）生物热；搅拌热；蒸发热和（ ）辐射热等几种热。 6. 发酵过程中调节pH 值的方法主要有添加（ ）碳酸钙法；氨水流加法和尿素流加 法。 7. 微生物工业上消除泡沫常用的方法有（ ）化学消泡和（ ）机械消泡两种。。 8. 一条典型的微生物群体生长曲线可分为（ ）迟滞期、对数期；（ ）稳定期； 衰亡期四个生长时期。 9. 常用菌种保藏方法有（ ）斜面保藏法、（ ）沙土管保藏法、液体石蜡保藏法； 真空冷冻保藏法等。 10. 培养基应具备微生物生长所需要的五大营养要素是（ ）碳源、氮源；（ ）无 机盐；（ ）生长因子和水。 11. 提高细胞膜的（ ）谷氨酸通透性，必须从控制磷脂的合成着手或者使细胞膜受损 伤。 12. 根据微生物与氧的关系，发酵可分为（ ）有（需）氧发酵；（ ）厌氧发酵两 大类。 13. 工业微生物育种的基本方法包括（ ）自然选育、诱变育种； 代谢控制育种；（ ） 基因重组和定向育种 等。 14. 肠膜明串珠菌进行异型乳酸发酵时，产物为（ ）乳酸；（ ）乙醇；CO2。 15. （ ）诱导酶指存在底物时才能产生的酶，它是转录水平上调节（ ）酶浓度的 一种方式。 16. 发酵工业的发展经历了（ ）自然发酵，纯培养技术的建立，（ ）通气搅拌的 好气性发酵技术的建立，人工诱变育种（ ）代谢控制发酵技术的建立，开拓新型 发酵原料时期，与（ ）基因操作技术相结合的现代发酵工程技术 等六个阶段。 17. 去除代谢终产物主要是通过改变细胞的膜的（ ）通透性来实现。 18. 获得纯培养的方法有（ ）稀释法，（ ）划线法，单细胞挑选法，利用选择培 养基分离法等方法。 19. 生长因子主要包括（ ）维生素，（ ）氨基酸，（ ）碱基，它们对微生物 所起的作用是供给微生物自身不能合成但又是其生长必需的有机物质。 20. 微生物生长和培养方式，可以分为（ ）分批培养，（ ）连续培养，补料分批 培养三种类型。 21. 影响种子质量的主要因素包括培养基，（ ）种龄与（ ）接种量，温度，pH 值， 通气和搅拌，泡沫，染菌的控制和（ ）种子罐级数的确定。 22. 空气除菌的方法有加热杀菌法，静电除菌法，（ ）介质过滤除菌法。 23. 发酵产物的浓缩和纯化过程一般包括发酵液（ ）预处理，提取，精制。 24. 菌种扩大培养的目的是为每次发酵罐的投料提供（ ）数量相当的（ ）代谢旺 盛的种子。 25. 在微生物研究和生长实践中，选用和设计培养基的最基本要求是（ ） 目的明确， （ ）营养协调，物理化学条件适宜和（ ）价廉易得。 26. 液体培养基中加入CaCO3的目的通常是为了调节（ ）pH 值。 27. 实验室常用的有机氮源有（ ）牛肉膏，蛋白胨等，无机氮源有 硫酸铵，硝酸钠， 等。为节约成本，工厂中常用尿素、（ ）液氨等作为氮源。 () X c Q r O ?=2
第五章第三节发酵工程简介 教学目标 1．知识方面 （1）发酵工程的概念（知道）。 （2）发酵工程中培养基的配制、菌种选育、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离、提纯等相关内容（知道）。 （3）有关发酵工程在医药工业和食品工业中应用的内容（知道）。 2．态度观念方面 （1）通过学习发酵工程的有关内容，培养学生理论联系实际的科学态度。 （2）通过学习有关发酵工程在医药工业和食品工业中应用的知识激发学生学习生物学的兴趣，提高学生把所学知识转化为技术，并服务于社会的STS 意识。 3．能力方面 通过对发酵过程中菌种选育、发酵条件控制等相关内容的讨论，培养学生综合运用知识去解决实际问题的能力。 重点、难点分析 1．教学重点： （1）通过对谷氨酸发酵实例的分析、讨论，使学生了解发酵工程的概念，了解菌种选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离、提纯等内容是本节的重点。 （2）让学生收集有关发酵工程应用的资料，并相互交流、讨论，使学生了解发酵工程在医药工业、食品工业中的应用知识也是本节的教学重点之一。 2 ．教学难点：有关发酵工程的内容是本节教学的难点，因为这些内容中涉及了细胞工程、基因工程、杂菌污染对发酵工业造成的危害以及发酵条件对菌种代谢途径的影响等多点知识，比较繁杂，学生较难理解。 教学模式 启发讲解与学生讨论相结合。 教学手段谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的代谢途径及发酵的的示意图的投影片，影响谷氨酸代谢途径的因素表格及谷氨酸发酵所用培养基的成分的表格。 课时安排二课时。 设计思路 1．前期知识准备： （1）复习有关谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径及其人工控制的内容。 （2）复习有关微生物群体生长的规律及影响微生物生长的环境因素的内容。 （3）复习有关微生物的营养、培养基、代谢产物等内容。2．通过讨论谷氨酸发酵过程，使学生了解从菌种选育、培养基配制到产品生成等简要的发酵生产过程，了解发酵生产的主体设备发酵罐及其控制部分，并了解发酵工程的概念。 3．通过分析、讨论有关发酵过程的内容，使学生了解培养基的配制、菌种选育、灭菌、扩大培养接种、发酵过程和产品的分离、提纯等相关知识。 4．通过学生讨论、交流等活动，总结出发酵工程在医药工业和食品工业上的应用的知识。第一课时 一、设疑引出新课题 前面我们学习了有关微生物的代谢的内容，我们知道了微生物的代谢是指微生物细胞内所发生的全部的化学反应。在微生物的代谢过程中，会产生多种多样的代谢产物，如氨基酸、维生素、抗生素等。而且，这些代谢产物又是我们人类所需要的。那我们能不能通过微生物的培养来大量生产各种代谢产物呢？这就是我们今天所要讨论的“发酵工程”。
《现代工业发酵调控学》课后习题 《第一章》 1，不同学科对微生物生长的定义的着重点有何不同？什么是分化？ 2，有些霉菌，如产黄青霉在培养液中生长过程，其菌丝会形成菌团，有哪些因素影响菌球的松紧？ 3，微生物生长可以分为几期？停滞期的长短由哪些因素决定？ 4，生物量的测定为什么对次级代谢产物的生产尤为重要？对谷氨酸，青霉素发酵菌浓的测定，您倾向于用什么方法，说出你的理由 5，流动式细胞光度计是怎样的仪器，简述其作用和原理 6，试比较各种间接估算菌浓的方法和优缺点 7，您认为哪一种在线测量菌浓的方法最有前途 8，有哪些因素会影响微生物的生长 9，温度对微生物的生长影响表现在哪些方面 10，水的活度用什么表示？它对微生物比生长速率有何影响？
11，细胞周期指的是什么？真核生物和原核生物的细胞周期有何不同 12，简述大肠杆菌染色体复制和细胞分裂的调节规律 13，生长速率对细胞大小和 DNA 包内含量有何影响 14，生长得率是什么意思，有哪些表示方法，比较他们的优缺点 15，生长得率取决于哪些因素/ 16,P/O 商是指什么，用来表征什么，如何测定，它的大小对生长得率有什么影响 17，描述菌丝顶端的生长机制 18，什么是菌丝生长单位，受哪些环境因素的影响 19，未分化菌丝生长的调节包括哪三种机制 《第二章》 1，微生物按能量来源，C 的来源，按 H 的给体类型可以分为哪些类型的 2，从热力学观点来看，一个反应能否进行由什么决定 3，在 PH7.0,30℃下，谷氨酸与氨反应生成谷氨酰胺的平衡常数 K+1.2*103 此反应由两个
分立的反应组成 1，谷氨酸+NH3------谷氨酰胺+H2O,2，ATP+H2O-----ADP+Pi,反应 2 的平衡常数为 3.13*10-3，求反应的标准自由能变化 4，生化反应中常需的能量载体主要有哪几类 5，糖的分解代谢主要通过哪些途径，由葡萄糖分解为 CO 2和 H 2 O 可以得到多少 ATP 6，提供细胞所需的 ATP 有哪些途径 7，乙醛酸循环在代谢中起什么作用，它由哪些酶反应构成 8，有些微生物能生在在 2C 化合物作为唯一 C 源的无机盐培养基中，它是怎么取的 5-C 和 6C 化合物的 9，自然界中的 C 和 N 是通过什么途径循环的 10，微生物是如何利用淀粉和纤维素的 11，氨的同化方式有哪些 12，合成一分子谷氨酸的能量代价是 28 分子的 ATP，这是怎么计算出来的，合成一分子天冬氨酸的能量代价是多少 13，莽草酸途径是用来做什么的，其终产物是怎样合成的，其中间体是哪些初级代谢物的次级代谢物
课题22：第五章微生物与发酵工程第三节发酵工程简介 一、【自主学习】 (一)应用发酵工程的生产实例------谷氨酸发酵： 1、常用的谷氨酸产生菌：、等。 2、培养基：（1）按物理性质属培养基；（2）按化学成分属培养基； （3）培养基中除水、无机盐外，碳源由提供，氮源来自，生长因子为。（4）培养液配制完成后，投放到发酵罐中，通入的蒸汽进行灭菌，冷却后，在条件下加入菌种，即为接种。 3、发酵过程： （1）氧气供应：谷氨酸棒状杆菌是菌，因此发酵过程中要不断通入，并搅拌。搅拌的意义是及 。 （2）温度：℃；（3）pH：；（4）时间：h。（二）发酵工程的概念和内容： 1、概念：采用现代工程技术手段，利用为人生产有用的产品或 直接把应用于工业生产的一种新技术。 2、内容： （1）菌种的选育：方法为、及，其中的方法获得的微生物可生产出一般微生物不能生产的产品。 （2）培养基的配制：要根据选择原料配制培养基且配方要经过 后才能确定。 （3）灭菌：发酵过程中一旦污染杂菌将会导致甚至，因此及均需经过严格灭菌。 （4）扩大培养和接种：要将选育出的优良菌种经过达一定数量后再进行接种。 （5）发酵过程：这是发酵的中心阶段，此过程中除需随时取样检测外，还要及时 以满足菌种的，同时要严格控制 与转速等发酵条件，这是因为环境条件的变化，不仅会 而且会。如谷氨酸发酵中当时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺；当时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸。其中对溶氧的控制可通过及调节；对pH的控制可通过 及在培养基中加调节。 （6）分离提纯：发酵工程产品有两类，即和。如果产品是，可采用过滤、沉淀等方法分离；如果产品是，可采用等方法提取，分离提纯后的产品，还要经过才能成为正式产品。 （三）发酵工程的应用：
微生物生物技术重点 第一章 1 发酵的概念 传统概念：指酵母作用于果汁或发芽谷物，进行酒精发酵时产生CO2的现象。 生物学概念：发酵是指微生物在无氧条件下分解代谢有机物质释放能量的过程。（生化）工业生物学家概念：利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程 现代概念：培养生物细胞（含动植物和微生物）来制取产物的所有过程 2 生物工程（Microbial engineering ）是利用微生物的特定性状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系；是将传统发酵与现代DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的现代发酵技术。 发酵工程的发展简史 1、传统的发酵时期——天然发几千年 酒（古埃及龙山文化）啤酒、黄酒、酱油、泡菜等 特点 多数产品为嫌气性发酵 非纯种培养 单凭经验传授技术，使产品质量不稳定 （不了解微生物与发酵的关系） 2、近代发酵工程时期——纯培养技术 1665 英国物理学家Robert Hooke（罗伯特·胡克）细胞壁 1680 荷兰列文·虎克(Antonie vanLeeuwenhoek) 活细胞人类认识到微生物的存在 特点 多数产品为嫌气性发酵 非纯种培养 单凭经验传授技术，使产品质量不稳定 （不了解微生物与发酵的关系） 由天然发酵阶段转向纯培养发酵（第一次转折 过程特点 产品的生产过程较为简单，对生产要求不高，规模不大 3、近代发酵工程时期——深层培养技术 出现于20世纪40年代，以抗生素的生产为标志青霉素的发现与大量需求 表面培养法(surface culture) 效价40U/mL，纯度20%，收率30% 二战期间，青霉素发酵生产成功 青霉素发酵生产的成功，给发酵工业带来两大功绩： 开拓了以青霉素为先锋的庞大抗生素发酵工业 建立深层培养法（submerged fermentation），把通气搅拌技术引入发酵工业。它使得需氧菌的发酵生产从此走上了大规模工业化生产途径。通气搅拌液体深层发酵技术是现代发酵工业最主要的生产方式 机械搅拌通气发酵技术的建立是第二次转折 4、近代发酵工程时期——代谢控制发酵技术 定义：以动态生物化学和微生物遗传学为基础，将微生物进行人工诱变，得到适合于生产某种产品的突变株，再在人工控制的条件下培养，即能选择性地大量生产人们所需要的物
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。(4点)？ 1.提高目标产物的产量
发酵工程:是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术. 菌种保藏:运用物理、生物手段让菌种处于完全休眠状态，使在长时间储存后仍能保持菌种原有生物特性和生命力的菌种储存的措施。 富集培养:指利用不同微生物间生命活动特点的不同，人为地提供一些特定的环境条件，使特定种（类）微生物旺盛生长，使其在数量上占优势，更利于分离出该特定微生物，并引向纯培养. 菌种退化:菌种在培养或保藏过程中，由于自发突变的存在，出现某些原有优良生产性状的劣化、遗传标记的丢失等现象. 前体:是被加入培养基的化合物，能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中去，而自身的结构并未发生太大变化，却能提高产物的产量的一类小分子物质. 生长因子:是一类调节微生物正常生长代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物，包括广义生长因子和狭义生长因子。 产物合成促进剂：指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。如：链霉素生产加巴比妥，赖氨酸生产加红霉素等。 斜面培养基：固体培养基（solid culture medium ）的一种形式；制作时应趁热定量分装于试管内，并凝固成斜面的称为斜面培养基，用于菌种扩大转管及菌种保藏。 种子培养基：供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体，并使菌体长得粗壮，成为活力强的“种子”的培养基，所以种子培养基的营养成分要求比较丰富和完全。发酵培养基：发酵培养基是供菌种生长、繁殖和合成产物之用。它既要使种子接种后能迅速生长，达到一定的菌丝浓度，又要使长好的菌体能迅速合成需产物。空消：指清除空间内不好的或不需要的杂质，使之达到无害化的洁净程度。 实消：就是将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行灭菌的操作过程，也称实罐灭菌。 连消：即连续灭菌，即培养基的连续灭菌，是灭菌的一种方式。就是将配制好的并经预热的培养基用泵连续输入由直接蒸汽加热的加热塔，使其在短时间内达到灭菌温度。
第一章发酵工程概述 1.发酵工程的定义与特点？ 发酵工程：主要指利用微生物、动植物细胞和基因工程菌在人工生物反应器（发酵罐）中培养而获得产物的工业过程。 发酵工程所利用的微生物主要是细菌、放线菌，酵母菌和霉菌。 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。 2.发酵工业发展的有哪几个阶段及大致年代？ 1传统的微生物发酵技术——天然发酵；2第二代（近代）微生物发酵技术——深层培养技术：出现于20世纪40年代，以抗生素的生产为标志。青霉素的发现与大量需求；3第三代发酵技术——微生物工程：1982，第一个基因工程产品——利用工程菌生产的人胰岛素问世 3.发酵工业的应用领域？举出6个以上（三个不同领域）发酵生产的产品。 1、在食品工业的应用：奶酪、酸奶味精2在医药卫生中的应用：青霉素、金霉素3、在轻工业中的应用：制干酪、果汁4、在化工能源中的应用：乙醇、甘油 5 业中的应用：杀虫剂、根瘤菌6、在环境保护中的作用：污水处理 4、发酵罐的特征及类型：特征：1发酵罐应有适宜的径高比2发酵罐受一定的压力3其搅拌通风装置能使气液充分混合，保证微生物发酵过程中所需的溶解氧4发酵罐内应尽量减少死角，避免污垢堆积，保证灭菌彻底，防止污染5.发酵罐应有足够的冷却面积6搅拌器的轴封要严密，以减少泄露类型：1生长代谢需要分类：好氧和厌氧2按发酵罐的设备特点分类：机械搅拌通风和费机械搅拌通风3按容积分类：实验室发酵罐、中试发酵罐、生产规模发酵罐4按操作方式分类：分批发酵和连续发酵5按生长环境分类：悬浮生长和支持生长6 超滤发酵罐 4、什么是气升式发酵罐，什么优点？ 气升式发酵罐：是指借助气体上升的动力来搅拌的发酵罐。优点：1气体从罐体的下部通入，可带动流体在整个发酵罐内循环流动，使反应器内的溶液混合均匀。2由于不用机械搅拌桨，省去了密封装置，使污染杂菌的机会减少，同时降低了机械剪切作用对细胞的伤害3由于液体循环速度快，反应器内的供养和传热都较好，利于节能 5、工业发酵常见的发酵方式有哪些，其主流发酵方式是什么，为什么？ 方式：1根据微生物需氧和不需氧：好氧和厌氧2根据培养基固态和液态：液态发酵和固态发酵3根据发酵位置是表面和深层：表面发酵和深层发酵4根据菌种是否被固定：游离发酵和固体发酵5根据发酵间歇或是连续：分批发酵和连续发酵6根据所用菌种是单一或多种：单一纯种发酵和混合发酵 主流发酵方式：好养、液体、深层、分批、游离、单一纯种发酵方式结合进行的 6、连续发酵的特点及不足有哪些？ 特点：简化了菌种的扩大培养、发酵罐的多次灭菌、清洗、出料、缩短了发酵周期，提高了设备利用率、降低了人力物力消耗，增加了生产效率，是产品更有商业性竞争 不足：1连续发酵运转时间长，菌种多退化，容易污染，其培养基的利用率低于分批发酵2 工艺中变量较分批发酵复杂，较难控制和扩大3在大规模生产中，次级代谢产物难以利用连续发酵 7、什么是固态发酵和混合发酵？发酵液的特点？ 固体发酵：是指利用古体培养及进行微生物的繁殖混合发酵：多种微生物混合在一起共用一种培养基进行发酵发酵液的特点：1发酵液大部分是水，一般含水量达到90%---99% ，发酵液中发酵产物浓度较低2发酵液中的悬浮物主要是菌体和蛋白质的胶状
发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。 发酵工程的内容 它是一级学科“轻工技术与工程”中的一个重要分支和重点发展的二级学科，在生物技术产业化过程中起着关键作用。 1）“发酵”有“微生物生理学严格定义的发酵”和“工业发酵”，词条“发酵工程”中的“发酵”应该是“工业发酵”。 （2）工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺被称为“发酵工艺”。为实现工业化生产，就必须解决实现这些工艺（发酵工艺）的工业生产环境、设备和过程控制的工程学的问题，因此，就有了“发酵工程”。 （3）发酵工程是用来解决按发酵工艺进行工业化生产的工程学问题的学科。发酵工程从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程分为菌种、发酵和提炼（包括废水处理）等三个阶段，这三个阶段都有各自的工程学问题，一般分别把它们称为发酵工程的上游、中游和下游工程。 （4）微生物是发酵工程的灵魂。近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学。 （5）发酵工程最基本的原理是发酵工程的生物学原理。 发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。 已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。 从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。其中上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。中游工程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。这里要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；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；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。此外，根据不同的需要，发酵工艺上还分类批量发酵：即一次投料发酵；流加批量发酵：即在一次投料发酵的基础上，流加一定量的营养，使细胞进一步的生长，或得到更多的代谢产物；连续发酵：不断地流加营养，并不断地取出发酵液。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。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。下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术：包括固液分离技术（离心分离，过滤分离，沉淀分离等工艺），
发酵工程研究进展 姓名：黄永杰学号：201107002129 班级：生物工程1101班 1.发酵工程技术的发展趋势与方向 发酵工程是泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程。它包括厌氧发酵的生产过程（如酒精、乳酸、丙酮丁醇等）和有氧发酵的生产过程（如氨基酸、柠檬酸、抗生素等）。 发酵技术是人类最早通过实践掌握的生产技术之一，产品也很多，以传统食品来说，东方有酱、酱油、醋、白酒、黄酒等，西方有啤酒、葡萄酒、奶酪等。这些发酵食品都是数千年来凭借人类的智慧和经验，在没有亲眼看到微生物的情况下，巧妙地利用微生物生产的产品。 1.1发酵工程技术的发展 发酵技术的发展经历了如下几个阶段： (1)自然发酵阶段：这个阶段为从史前到19世纪末，主要特征为人类利用自然接种的方法进行传统酿造食品的生产。 (2)纯培养厌氧发酵技术的建立：这个阶段始于19世纪末，20世纪初，主要特征为人类在显微镜的帮助下，把单一的微生物进行纯培养，在密闭容器中进行厌氧发酵生产酒精等工业产品。 (3)通气搅拌发酵技术的建立：这个阶段始于20世纪40年代，其技术特征为，成功地建立起深层通气进行微生物发酵的一整套技术，有效地控制了微生物有氧发酵的通气量、温度、pH和营养物质的供给，使得抗生素、柠檬酸、酶制剂等好氧发酵产品的生产成为可能，是现代发酵工业的开端。 (4)代谢调控发酵技术的建立：这个阶段始于20世纪60年代，其技术特征为，以生物化学和遗传学为基础，研究代谢产物的生物合成途径和代谢调节机制，选择巧妙的技术路线，人为地控制目的代谢产物的大量合成，从而得到所需产品。 (5)现代发酵工程技术的建立：这个阶段始于20世纪70年代，其主要技术特征表现在如下几个方面： ①原生质体融合技术、基因工程技术的发展和在微生物菌种选育方面的应用，为发酵工程技术带来了方法上、手段上的重大变化和革命。 ②计算机控制发酵技术，固定化细胞技术，发酵工程优化控制技术，先进的提取、分离、纯化技术以及现代化的发酵与提取设备的应用，使发酵工业得到了迅速的发展，并展现了广阔的前景。 1.2发酵工程的应用领域
原料的定义: ?从工艺角度来看,凡是能被生物细胞利用并转化成所需的代谢产物或菌体的物料,都可作为发酵工业生产的原料 ?具体:一般是含有可发酵性糖或可转化为可发酵性糖的物料,还包括前体物质等等 原料选择的原则 1满足生产工艺要求: 适合微生物需要、吸收利用、代谢产物生产对生产中除发酵以外的其他方面,如通气、搅拌、精制、废弃物的处理等所带来的困难最少2满足管理和经济要求: 原料价格低廉(占成本的比例 ?原料资源要丰富,容易收集(60-70‘s,石油烷烃生产谷氨酸 ?因地制宜,就地取材 ?原料要容易贮藏 3满足环保的要求 资源化减少污染 常用原料种类 ?薯类:甘薯、马铃薯、木薯、山药等 ?粮谷类:高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦、燕麦、黍和稷等(酒用原料 ?野生植物:橡子仁、葛根、土茯苓、蕨根、石蒜、金刚头、香符子等 ?农产品加工副产物:米糠(饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣等
?糖蜜 ?非粮食生物质原料:纤维素、木质素、半纤维素等 ?水果类原料:葡萄、苹果、山楂等 常用原料的化学组成 ?碳水化学物:主要是单糖和双糖,发酵微生物的碳源和能源。一些多糖则需转化为单糖或双糖后才被利用 ?蛋白质:蛋白质经蛋白酶分解后产生的多肽或氨基酸,是糖化菌和酵母菌生长繁殖的氮源?脂肪:针对不同的发酵产品其作用有较大差别?灰分:主要是P、Mg、K、S、Ca等元素,是微生物生长和代谢所必需 糖蜜:英文名称:molasses 定义:工业制糖过程中,蔗糖结晶后,剩余的不能结晶,但仍含有较多糖的液体残留物。玉米浆:外文名corn steep liquor,是制玉米淀粉的副产物,原料为玉米糁、水、玉米汁。制造玉米淀粉须将玉米粒先用亚硫酸浸泡,浸泡液浓缩即制成黄褐色的液体,叫玉米浆,含有丰富的可溶性蛋白、生长素和一些前体物质,含大约40%~50%固体物质。味道微咸,是微生物生长很普遍应用的有机氮源,它还能促进 青霉素等抗生素的生物合成。 培养基设计的基本原则 1培养基的组成必需满足细胞的生长和代谢产 物所需的元素,并能提供生物合成和细胞维持 活力所需要的能量 2营养成分恰当的配比
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
(第一组)第一章 发酵工程代谢控制发酵技术 1 试比较传统发酵工程和现代发酵工程的异同 2 试阐述发酵工程发展历史的几个阶段以及四个转折点 3 按发酵工艺流程可以将发酵分为哪些类型？ 第二章工业微生物 代谢控制发酵 1工业化菌种的要求有哪些？ 2常用工业微生物可分为哪些类？ （第一组） 7以乳糖操纵子为例阐述分解代谢阻遏的机制。 8以色氨酸操纵子为例阐述末端产物反馈阻遏的机制。 9微生物的次级代谢产物常见的有哪些？ 10次级代谢的特征是什么？ 11前体的作用是什么？发酵中前体的如何添加，为什么？ 12前体与诱导物的区别是什么？ 13在代谢控制中如何克服微生物自身的反馈调节？ 14诱导作用的克服方法有哪些？ 15如何克服分解代谢阻遏效应？ 16提高初级代谢产物产量的方法有哪些？ 17提高次级代谢产物产量的方法有哪些？ 18代谢工程的应用主要表现在哪些方面？ 第一章 发酵工程：是指采用工程技术手段，利用生物的某些功能，为人类生产有用的生物产品一种技术。 代谢控制发酵技术：微生物变异株通过代谢调节。 1. 传统发酵工程：利用微生物的生长和代谢活动来大量生产人们所需产品的过程理论与工程技术体系。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集成。 现代发酵工程：是将DNA重组及细胞融合技术、酶工程技术、组学及代谢网络调控技术、过程工程优化与放大技术等新技术与传统发酵工程融合，大大提高传统发酵技术水平，拓展传统发酵应用领域和产品范围的一种现代工业生物技术体系（新一代工业生物技术）。强调现代生物技术、控制技术和装备技术在传统与现代发酵工业领域的集成应用。 传统发酵工业：酿造及食品业、抗生素、氨基酸、核苷酸、有机酸、饲料添加剂、微生态制剂、生物农药、生物肥料等。 现代发酵工业：基因工程药物、细胞工程药物、疫苗；替代石油工业的大宗量的生物基化学品等，以及传统发酵工业升级。 2.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 第一个转折点：非食品工业 第二个转折点：青霉素→抗菌素发酵工业 第三个转折点：切断支路代谢:酶的活力调控,酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏),解除
发酵工程进展 摘要： 发酵（fermentation），一般是指各类微生物分解有机物产生各种代谢产物的过程。发酵工程（fermentation engineering）是指利用微生物制造工业原料或工业产品的技术[1]。发酵可以在有氧或无氧的环境下进行，有氧包括抗生素、醋酸、氨基酸以及维生素等的发酵，无氧主要用于酒精发酵，也就是我们常说的酿酒。本文简要介绍发酵工程今年来的进展。 关键词：发酵菌株优化 1简介 发酵工程是生物工程的重要组成部分，是发酵技术工程化的发展，它的核心主要是利用微生物，包括新构建的“工程微生物”在内的特定性状和功能，借助于工程技术手段将微生物发酵过程与化学工程有机结合起来而实现规模生产，大量制取各类有价值产品，从而建立起一个完整的相互配套的综合性工程技术体系[2]。发酵工程的大兴发展对于生物的产业化有重要的意义，只有产业化才能相对应的商业化，
从而商业化促进产业化，进而在提高人民生活质量的同时，促进生物特别是微生物的蓬勃发展。而且生物发酵可以应运于各个行业，包括食品、化工、轻工、农林业、医药卫生、能源、环保以及其他行业。发酵工程进展说白了就是在促进产业化发展，不断实现技术改造、更新创新，向高度人工控制和自动化方向转移，向高效合成简单分离转移中我们所使用的方法和成果。 随着生物技术的进步发展，发酵工程被很大程度的促进提高了。主要是以下三方面育种技术、发酵过程优化以及下游处理的提高。特别是新型的基因工程DNA重组技术，在定向、快速培育微生物类型方面取得了重大的成就。 2．发酵工程菌株的选择 发酵工程菌株的培育选择直接关系到发酵结果的好坏。选择的标准为产物一定要浓度高、质量高，最好分泌于胞外。一般来说发酵菌株的选择还需要满足容易进行基因改良，如DNA重组；能进行代谢调控，能利用易得廉价原料，如淀粉、糖蜜、甲醇、纤维素物质等；发热量低，需氧量少，适当的发酵温度和细胞外形；不致病，不产生内毒素。 工业发酵中高浓度产物都是胞外产物。这是因为胞内产物大量积累会造成细胞损伤乃至死亡。只有将产物分泌到胞外，才能解除产物的反馈抑制，达到高浓度。同时胞外产物的提取较胞内产物更方便容