微生物发酵技术
微生物发酵技术以现代发酵技术为核心，利用微生物的代谢活动过程，经生物转化而大规模地制造各种工业发酵产品，已经形成了一个品种繁多、门类齐全的独立工业体系，在国民经济中占有重要地位。
工业发酵是指靠微生物的生命活动而实现的工业生产。
工业生产上笼统地把一切依靠微生物的生命活动而实现的工业生产均称为发酵。这样定义的发酵就是“工业发酵”。微生物是工业发酵的灵魂，没有微生物就没有工业发酵。
工业发酵就是通过微生物的生命活动，把发酵原料转化为人类所需要的微生物产品的过程。
工业发酵要依靠微生物的生命活动，生命活动依靠生物氧化提供的代谢能（metabolic energy）来支撑，因此工业发酵应该覆盖微生物学中生物氧化的所有方式：有氧呼吸、无氧呼吸和发酵。
近百年来，随着科学技术的进步，工业发酵发生了划时代的变革，已经从利用自然界中原有的微生物进行发酵生产的阶段进入到按照人的意愿改造成具有特殊X能的微生物以生产人类所需要的发酵产品的新阶段。
生产型不锈钢发酵罐
（1）工业发酵的研究从典型的工业发酵开始
比较常见的工业发酵一般符合以下三个条件：
① 使用的菌种属于化能异养型微生物，
② 目的产物属于初级代谢产物或能量代谢副产物，
③ 目的产物在细胞内生成后被分泌到细胞外。
符合以上条件的工业发酵叫做典型的工业发酵。
对工业发酵理论的研究从典型的工业发酵开始。
个台阶，系统地研究化能异养型微生物的工业发酵的理论；
第二个台阶，系统地研究其他营养类型微生物的工业发酵的理论；
第三个台阶，系统地研究微生物利用碳以外元素工业发酵的理论。
（2）工业发酵理论
个台阶的研究建立了微生物生命活动的三个基本假设（发酵学三假说）。它们是改造和利用微生物的理论基础。用这三个基本假设来分析典型的工业发酵，出现了：
① 工业发酵的微生物生物机器的新思路，
② 为工业生产服务的工业发酵若干推理，
③ 工业微生物育种和发酵工艺控制的“五字策略”。
（3）研究工业发酵的思路
工业发酵→【从一般到特殊】→典型的工业发酵→【从特殊到一般】→生物机器、细胞机器的概念模式→【深入研究以发现自然规律】→自然规律（微生物生命活动的三个基本假说）→【从一般到特殊：将自然规律运用到典型的工业发酵】→细胞机器亚稳态物流模式→载流路径→五段式→五字策略→【从特殊到一般】→对未来发酵工业生产的预测
涉及微生物细胞的生长和繁殖的每一个“动作”，包括细胞内的有机物降解的启动，生物合成的启动和持续，主动运输，pH自动动态平衡等都需要代谢能支持，维持细胞的生命也需要代谢能的支撑。
而微生物细胞的物质代谢和能量代谢是依靠代谢网络来实现的。化合物在代谢网络中流动，形成代谢流。工业发酵中，原料代谢流在细胞机器中经过一系列途径转化成为目的产物。在这个基础上，发酵学的第二假说提出了，代谢途径和输送系统在代谢物分子水平上整合，在辅因子水平上协调，形成横跨微生物活细胞内外的代谢网络。这个代谢网络不是生化途径和跨膜输送过程简单连接，而是要将生物化学概念纳入细胞代谢的总体框架。书里研究的主要是有机物（碳元素）在酶和蛋白质层面上的代谢网络。研究发现，对于兼X厌氧微生物来说，不但需氧与缺氧时代谢网络有明显差异，而且在不同的培养条件下生存时，其代谢网络也是有差异的。例如：有氧生长的代谢是在以TCA环为骨架的中心板块
的基础上构建，缺氧生长时，则是在以TCA在OAA处的分叉途径为骨架的中心板块的基础上构建的。
其实，微生物生命活动可分为4个层次：DNA层次，蛋白质层次，物流层次，微生物细胞层次，它们之间需要逐级激活。代谢网络是无尺度的，微生物细胞机器的工作模式把细胞机器运行阶段的载流路径描写成由向心途径，中心途径和离心途径三者依次首尾衔接而贯通的一条“通道”。作为代谢网络假说，基于工业发酵是可以操作的，它可以预测开拓新产品和新原料的可行X。
结构决定功能。水平上实现的，其台阶的方向是尽可能利用营养，实现比较大生长。真核生物细胞内原核生物没有核，因此DNA接受来自细胞质的调节信号，从而蛋白质合成的开关控制是在转录被膜分隔成不同空间，为合成代谢和分解代谢分开进行和分开调节提供可能X。大肠杆菌乳糖操纵子是控制乳糖降解途径的酶系的操纵子。转录开始的负控制和正控制分别能够促进转录——决定合成的酶的水平和阻止转录——防止葡萄糖与乳糖并存时的浪费。另外，微生物代谢途径中的抑制和激活的调节模式，途径的诱导和阻遏的调节模式，这些微生物自身非常“聪明”的自动调节，令它们更好地适应生存。这是不以人的主观意志为转移的，正如第三假说“细胞经济假说”所言，微生物细胞是在物竞天择中形成的经济体系，是微生物细胞生存的保障体系，为细胞的适应X，经济X和代谢持续X 提供保障。
这样看来，微生物细胞与独立经营自负盈亏的企业有相同的特点，非常生动。3个假说分别从能量，物质和信息等3个角度支撑发酵工业“细胞机器”正常运转。3个假说也逐渐深入地揭示了微生物在发酵工业中好好“工作”的道理。既然微生物活细胞是发酵生产线上不可或缺的微生物生物机器，是储存了生物信息的自主的细胞机器，我们就要增加和微生物细胞的“对话”，发挥主观能动X，遵循并利用固有的运行规律（自然规律），处理好发酵中人与微生物的对立统一关系，促成合作，获得效益。
微生物发酵过程即微生物反应过程，是指由微生物在生长繁殖过程中所引起的生化反应过程。
根据微生物的种类不同（好氧、厌氧、兼X厌氧），可以分为好氧X发酵和厌氧X发酵两大类。
（1）好氧X发酵在发酵过程中需要不断地通人一定量的无菌空气，如利用黑曲霉进行柠檬酸发酵、利用棒状杆菌进行谷氨酸发酵、利用黄单抱菌进行多糖发酵等等。
好氧不锈钢发酵罐
（2）厌氧X发酵在发酵时不需要供给空气，如乳酸杆菌引起的乳酸发酵、梭状芽抱杆菌引起的丙酮、丁醇发酵等。
厌氧不锈钢发酵罐
（3）兼X发酵酵母菌是兼X厌氧微生物，它在缺氧条件下进行厌气X发酵积累酒精，而在有氧即通气条件下则进行好氧X发酵，大量繁殖菌体细胞。
兼厌氧不锈钢发酵
按照设备来分，发酵又可分为敞口发酵、密闭发酵、浅盘发酵和深层发酵。
一般敞口发酵应用于繁殖快并进行好氧发酵的类型，如酵母生产，由于其菌体迅速而大量繁殖，可抑制其他杂菌生长。所以敞口发酵设备要求简单。相反，密闭发酵是在密闭的设备内进行，所以设备要求严格，工艺也较复杂。浅盘发酵（表面培养法）是利用浅盘仅装一薄层培养液，接人菌种后进行表面培养，在液体上面形成一层菌膜。在缺乏通气设备时，对一些繁殖快的好氧X微生物可利用此法。深层发酵法是指在液体培养基内部（不仅仅在表面）进行的微生物培养过程。
液体深层发酵是在青霉素等抗生素的生产中发展起来的技术。同其他发酵方法相比，它具有很多优点：
①液体悬浮状态是很多微生物的比较适生长环境。
②在液体中，菌体及营养物、产物（包括热量）易于扩散，使发酵可在均质或拟均质条件下进行，便于控制，易于扩大生产规模。
③液体输送方便，易于机械化操作。
④厂房面积小，生产效率高，易进行自动化控制，产品质量稳定。
⑤产品易于提取、精制等。因而液体深层发酵在发酵工业中被广泛应用
工业生产常用微生物
微生物资源非常丰富，广布于土壤、水和空气中，尤以土壤中为比较多。有的微生物从自然界中分离出来就能够被利用，有的需要对分离到的野生菌株进行人工诱变，得到突变株才能被利用。当前发酵工业所用菌种的总趋势是从野生菌转向变异菌，从自然选育转向代谢控制育种，从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。工业生产上常用的微生物主要是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌，由于发酵工程本身的发展以及遗传工程的介人，藻类、病毒等也正在逐步地变为工业生产用的微生物。其他微生物有担子菌、藻类。
【EM】菌微生物发酵技术常用菌
微生物发酵常因菌种和产品不同而有所不同，但一般过程都基本相同，通常包括菌种制备、原料处理、接种培养、发酵控制和产品提取等环节。
菌种制备
菌种是发酵工业之母，没有菌种，就谈不上微生物发酵。菌种一般分保藏菌种、摇瓶（茄子瓶等）菌种和种子罐菌种。保藏菌种是发酵生产的备用菌种，一般放在低温干燥状态下保存。保藏菌种进入生产接种之前，首先接入斜面进行活化，使菌种从休眠状态转为正常代谢状态。用于活化的培养基一般营养丰富、易于吸收，有利于菌种的生长繁殖。活化后的菌种再进行扩大，将其接人摇瓶（茄子瓶等）中进行培养，此时所用的培养基比保藏菌种用培养基更粗放，更经济。摇瓶种子进一步扩大，接人种子罐进行培养。种子罐培养基比较接近发酵罐所用培养基成分，目的是让菌种进一步适应发酵培养基的环境。种子罐种子培养好以后可适时进行大罐（通风曲室）接种。
《微生物发酵工程》课程感受 《微生物发酵工程》带给我的最大收获是让我完整的经历了查找文献，筛选文献，翻译文献以及从文献中找到值得学习的地方等一系列过程。在这其中带给我了很多的启发。 首先，对于大三即将结束，马上就要开始毕业设计以及毕业后读研的我们来说，如何有效快速的查找到我们所需要的文献是我们必须要掌握的技能。在平时的学习过程中这样的训练或者是锻炼机会并不多，而《微生物发酵工程》就给我们提供了一个非常好且及时的锻炼机会。我原来无论是做专业选修课还是一些E类课论文时，文献查找只局限用知网查找中文文献。现在宋老师的作业要求让我开始接触了英文文献的查找。我现在已初步学会了利用学校购买的英文文献数据库如nature、science等来查找英文文献资料，学会了通过一篇文献的摘要快速的判断文献是否是我们所需要的，适应了英文的阅读环境。这些让我获益匪浅，相信对我以后的研究生的学习生涯有很大帮助。 其次，在听别的小组同学汇报时，也可以学到很多东西。比如说，我从第一个展示的同学身上学到的就是如何高效传达出一篇文献或者说是我们自己的某些想法的主要内容。原来我在做展示一篇文献时所遵循的原则是按照文章顺序用简洁的语言表达。通过比较，我才发现这种我一直以来遵循的原则的缺陷——展示的结构不太清晰或者说是展示缺乏一种内在的逻辑，容易让听者搞不清每个实验每个步骤之间的关系从而产生混乱。大四学姐的展示则是自己把文献划分为四部分：为什么做、怎么做、做了什么和实验结果。这样这个展示的结构就清晰明了，每个实验每个步骤的目的也就一清二楚，听者也很清楚。我想，学习了这一点我以后的展示效果也一定会进步一大块的。此外宋老师还建议再加上实验创新之处和我能从文章中借鉴什么。 最后，在课程展示这一环节中我还发现我的一个不足。我只能做到听懂展示同学介绍的PPT内容，却无法就实验内容提出自己的疑问。这说明我平时无法锻炼，缺乏自主思考的能力。这一点应该是我在今后的学习生活中着力改善的一点。
第六章微生物发酵制药工艺 6.1 微生物发酵与制药 6.2 微生物生长与生产的关系 6.3 微生物生产菌种建立6.4 发酵培养基制备 6.4 发酵培养基制备 ? 概念（medium）供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物所需要 的按一定比例配制的多种营养物质的混合物。 ? 培养基的组成和比例是否恰当，直接影响微生物的生长、生产和工艺选择、产品质量和产量。 6.4.1 培养基的成分 碳源 氮源无机盐水生长因子 前体与促进剂 消泡剂 1、碳源(carbon sources) 概念： 构成微生物细胞和代谢产物中碳素的营养物质。作用：为正常生理活动和过程提供能量来源，为细胞物质和代谢产物的合成提供碳骨架。 碳源种类 糖类：葡萄糖、淀粉、糊精和糖蜜 脂肪：豆油、棉籽油和猪油醇类：甘油、乙醇、甘露醇、山梨醇、肌醇蛋白类：蛋白胨、酵母膏速效碳源：糖类、有机酸 迟效碳源：酪蛋白水解产生的脂肪酸 2、氮源（nitrogen sources） 概念：构成微生物细胞和代谢产物中氮素的营养物质。 作用：为生长和代谢主要提供氮素来源。种类：无机氮源、有机氮源 有机氮源 几乎所有微生物都能利用有机氮源 黄豆饼粉、花生饼粉 棉籽饼粉、玉米浆、蛋白\胨、酵母粉、尿素 无机氮源 氨水、铵盐和硝酸盐等。氨盐比硝酸盐更快被利用。 工业应用：主要氮源或辅助氮源；调节pH值生理酸性物质：代谢后能产生酸性残留物质。（NH4）2SO4利用后，产生硫酸 生理碱性物质：代谢后能产生碱性残留物质。硝酸钠利用后，产生氢氧化钠。 3、无机盐和微量元素 ? 概念：组成生理活性物质或具有生理调节作用矿物质 ? 作用方式：低浓度起促进作用，高浓度起抑制作用。? 种类：盐离子 磷、硫、钾、钠、镁、钙，常常添加 铁、锌、铜、钼、钴、锰、氯，一般不加。 4、水 菌体细胞的主要成分。 营养传递的介质。良好导体，调节细胞生长环境温度。培养基的主要成分之一。 5、生长因子（growth factor）
思考题 1 了解发酵工程的发展简史 2微生物代谢调节的特点和方式 3酶合成调节的特点和机制 4酶活性调节的类型 5诱导、阻遏、分解代谢物阻遏、反馈抑制的定义 6代谢控制发酵的定义 7营养缺陷型突变株积累产物的特点。 8抗反馈调节突变株的定义 9谷氨酸、赖氨酸代谢控制发酵的应用举例 10自然界分离微生物的一般操作步骤？ 11 从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集富集？ 12 菌种选育分子改造的目的？ 13 什么叫自然选育？ 14什么是诱变育种？常用的诱变剂有哪些？ 15代谢工程的定义和方法 16常用的碳源有哪些？常用的糖类有哪些，各自有何特点？ 17什么是生理性酸性物质？什么是生理性碱性物质？ 18常用的无机氮源和有机氮源有哪些？有机氮源在发酵培养基中的作用？19无机盐的影响？ 20 什么是前体？前体添加的一般方式？ 21什么是生长因子？生长因子的来源？ 22 什么是产物促进剂？产物促进剂举例？ 23柠檬酸发酵的培养基条件 24物料粉碎的力学分析和粉碎原理 25气流输送的原理和方式？ 26淀粉糖的酶法制备原理与技术？ 27 高温瞬时灭菌的原理？ 28 介质过滤除菌的机理是什么 29典型的空气除菌流程（两级冷却两级分离加热流程是重点）？ 30 什么是菌体的生长比速？产物的形成比速？基质的消耗比速？维持消耗？ 31 什么是初级代谢产物？什么是次级代谢产物？ 32什么是连续培养？什么是连续培养的稀释率？ 33连续发酵动力学的应用 34温度对微生物生长、产物形成的影响？发酵热的定义, 35 发酵过程的pH控制可以采取哪些措施？ 36为何氧容易成为好氧发酵的限制性因素？ 37 影响微生物需氧的因素有哪些？ 38 发酵液中的体积氧传递方程？其中Kla的物理意义是什么？ 39如何调节通气搅拌发酵罐的供氧水平？ 40发酵过程中生长速度和菌体浓度的控制方法？ 41 发酵中泡沫形成的原因是什么？ 42圆筒锥底啤酒发酵罐的主要特点？罐内传质和传热如何实现 43 通风发酵设备的设备要求？通风搅拌发酵罐的主要结构？ 44构建基因工程菌中常用宿主系统是什么？ 45基因不稳定性的原因？ 46工程菌发酵过程中，减少乙酸积累的措施？ 47大肠杆菌高密度发酵的策略？ 48甲醇营养酵母的主要特点？
发酵技术指标 沃蒙特发酵技术服务平台 NO 项目英文技术名称名称指标 1他克莫司Tacrolimus 发酵单位：大于 1.0g/L, 发酵周期： 240 小时 , 提取收 率： 60-70% 2西罗莫司Sirolimus\Rapamyci 发酵单位： 1000±200 mg/L，发酵周期： 192hrs ，收率：35- 40% n产品含量：≥ 98% 3乳酸链球菌素Nisin 发酵水平 : 12-15g /L ，发酵时间：16-20小时，收率 :65% 以上。 4霉酚酸mycophenolate 发酵单位： 12g/L 以上，发酵时 间：160 小时，提取得率：mofetil, MMF 75% 5去甲金霉素DMCT,Demethylchlor 发酵单位： 10± 2g/L ，发酵时间： 200 小时，产品收率： 75％ tetracycline 6雄烯二酮Androstenedione 发酵时间 96 ± 24 hrs ，每 3- 3.3 公斤植物甾醇可获 得 1 公斤雄烯二酮。 7利福霉素Rifamycin 发酵周期 220 小时，发酵单位大于 20g/L ，收率 65% 86- 羟基烟酸6-Hydroxynicotinic 纯度：≥ 98%，用途说明：用于合成维 生素 A Acid 9L- 缬氨酸Valine 发酵产酸： 60±5 克 /L ，发酵周 期： 60 ± 5 小时，提取 收 率： 65%（医药级） 10 L- 异亮氨酸Isoleucine 发酵产酸： 25-30 克 / 升，发酵周期 : 60-72 小时， 提取收 率： 80% 发酵单位 :35 ± 3g/L ，发酵时间 :33-35 小时，产品 得率 : 饲 11 L- 色氨酸Tryptophan 料级≥ 85%，药品级 ≥ 70%，产品质量 :>98.0%( 纯度 ) ， 糖转化率： 18% 12 糖化酶Glucoamylase 发酵周期： 6～7 天，酶 活： 8 万- 10 万 U 13 耐高温淀粉酶Amylase 发酵周期： 140h，酶活： 17 万单位 14 纤维素酶Cellulase 发酵周期： 6～7 天，酶活： 80-100IU 15 超级泰乐菌素Super tylosin 发酵单位： 14000- 16000U/ml 发酵时间： 130-150 小时提 取 收率： 70-75%
一、选择题（多项或单项） 1．发酵工程得前提条件就是指具有( A )与( E C)条件 A、具有合适得生产菌种 B、具备控制微生物生长代谢得工艺 C．菌种筛选技术D、产物分离工艺E．发酵设备 2．在好氧发酵过程中，影响供氧传递得主要阻力就是（ C ） A．氧膜阻力 B．气液界面阻力 C．液膜阻力 D．液流阻力 3．微生物发酵工程发酵产物得类型主要包括: ( ABC ) A、产物就是微生物菌体本身 B、产品就是微生物初级代谢产物 C、产品就是微生物次级代谢产物 D、产品就是微生物代谢得转化产物 E、产品就是微生物产生得色素 4．引起发酵液中pH下降得因素有：( BCDE ) A、碳源不足 B、碳、氮比例不当 C、消泡剂加得过多 D、生理酸 性物质得存在E、碳源较多 5．发酵培养基中营养基质无机盐与微量元素得主要作用包括: (ABCD ) A、构成菌体原生质得成分 B、作为酶得组分或维持酶活性 C、调节细胞渗透压 D、缓冲pH值 E、参与产物得生物合成6．在冷冻真空干燥保藏技术中，加入5%二甲亚砜与10%甘油得作用就是（B ） A 营养物 B 保护剂 C 隔绝空气 D 干燥 7．发酵就是利用微生物生产有用代谢产物得一种生产方式，通常说得乳酸发酵属于（ A ） A、厌氧发酵B．氨基酸发酵C．液体发酵D．需氧发酵 8．通过影响微生物膜得稳定性，从而影响营养物质吸收得因素就是（ B ） A、温度 B、pH C、氧含量D．前三者得共同作用 9．在发酵工艺控制中，主要就是控制反映发酵过程中代谢变化得工艺控制参数，其中物理参数包括：( ABCD ) A、温度 B、罐压 C、搅拌转速与搅拌功率 D、空气流量 E、菌体接种量10．发酵过程中较常测定得参数有：( AD ) A、温度 B、罐压 C、空气流量 D、pH E、溶氧 二、填空题
第一篇微生物工业菌种与培养基 、选择题 2. 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 3?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 7?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 8 ?酵母菌适宜的生长PH值为（A）4.5-5 A 5.0-6.0 B 3.0-4.0 C 8.0-9.0 D 7.0-7.5 9. 细菌适宜的生长PH值为（D） A 5.0-6.0 B 3.0-4.0 C 8.0-9.0 D 7.0-7.5 10. 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。（A ）A枯草芽抱杆菌 B 醋酸杆菌 C 链霉素 D 假丝酵母 二、是非题 1. 根据透明圈的大小可以初步判断菌株利用底物的能力（X ） 2. 凡是影响微生物生长速率的营养成分均称为生长限制性基质。（X ） 3. 在最适生长温度下，微生物生长繁殖速度最快，因此生产单细胞蛋白的发酵温度应选择最适生长温度。（X ） 4. 液体石蜡覆盖保藏菌种中的液体石蜡的作用是提供碳源（X ）. 5. 种子的扩大培养时种子罐的级数主要取决于菌种的性质、菌体的生长速度、产物品种、生产规模等（√） 6. 碳源对配制任何微生物的培养基都是必不可少的.（√ ） 7. 亚硝基胍能使细胞发生一次或多次突变，尤其适合于诱发营养缺陷型突变株，有超诱变剂之称.√ 9. 参与淀粉酶法水解的酶包括淀粉酶、麦芽糖酶和纤维素酶等。（X） 三、填空题 1. 菌种扩大培养的目的是接种量的需要、菌种的纯化、缩短发酵时间、保证牛产水平。 2. 进行紫外线诱变时，要求菌悬液浓度：细菌约为10^6个∕mL,放线菌为, 霉菌为10^6~10^7个∕mL. 3. 培养基应具备微生物生长所需要的六大营养要素是碳源、氮源、无机盐和微量元素、前体、促进剂 和抑制剂和水。
微生物发酵工程测试 题
微生物发酵工程测试题 一、单选题： 1.下列关于微生物的叙述正确的是（） A．所有微生物个体都非常微小，需借助显微工具才能看清 B．所有微生物在生态系统中的成分都是分解者 C．微生物包含了除植物界和动物界以外的所有生物 D．微生物少数对人是有用的，多数对于人和动植物是有害 2．非典型性肺炎、禽流感、炭疽热、人间鼠疫都是一些传染性极强的疾病，对人们的生命健康造成很大的威胁。引起这些传染病的致病微生物分别是 （） A．病毒、细菌、病毒、细菌 B.病毒、病毒、细菌、细菌 B．病毒、病毒、病毒、病毒 D.细菌、细菌、细菌、细菌 3．据报道，一些日本人根本没有饮用任何酒精饮料，却经常呈醉酒状态。经抗生素治疗，很快恢复健康。下列是对致病原因的分析，合理的是 （） A．由于人体细胞无氧呼吸产生过多酒精所致 B.由于肠道中感染的乳酸菌无氧发酵所致 C．于肠道中感染的酵母菌酒精发酵所致 D．D.由于肠道中大肠杆菌的有氧呼吸所致 4．下列关于微生物的碳源说法不正确的是（） A．微生物最常用的碳源是糖类，尤其是葡萄糖 B.自养型微生物以CO2等无机物作为唯一或主要的碳源
C.常糖类是异养型微生物的主要碳源和能源 D.不同种类的微生物对碳源的需求相差不大 5．19世纪后期，著名的德国细菌学家科赫发明了纯培养技术，分离出了霍乱弧菌、结核杆菌等，这种培养技术中，很重要的一点就是要判断在培养基上细菌哪些是同一种。他的判断依据是（）Ａ.细菌鞭毛的有无 B.细菌能否形成芽孢 C.细菌的菌落特征 D.细菌荚膜的有无 6．关于细菌培养过程说法错误的是（） A．培养基、手、接种环的灭菌、消毒方法分别是高压蒸汽灭菌、酒精、火焰烧灼 B．培养基分装的高度为试管长度的1/5，搁置斜面的长度不超过试管的1/3 C．高压蒸汽灭菌结束时，当压力为0时，才能打开排气阀 D．接种时，不要画破培养基，也不能使接种环接触管壁或管口 7．下列关于平菇培养过程的叙述正确的是（） A．培养基也可采用高压蒸汽灭菌，所需压强、时间与细菌培养基灭菌时完全一样 B．培养基的pH应调至高无上8.0 C．接种过程中，要在火焰旁操作，防止杂菌感染 D．接种后应放在完全密闭的适宜温度的房间里培养 8．下列关于固氮菌的叙述中，错误的是（） Ａ.不同的根瘤菌只能侵入特定种类的豆科植物Ｂ.具有根瘤的豆科植物能以氮气为氮源
微生物与发酵工程 13101002 朱梦雪发酵工程是生物工程的重要组成部分,也是现代微生物学的核心内容;任何产品的发酵生产都必须通过微生物发酵或细胞扩大培养才能实现。因此,微生物与发酵是紧紧联系在一起的。微生物发酵工程是加快发酵工程研究成果转化为生产力,取得最佳效益的重要手段。微生物科学工作者应不失时机地积极而科学地运用这种手段为社会社会主义市场经济服务。 根据文献的调查，微生物的发酵工程主要应用于以下几点： 首先是在农业生产上，巴西全国土壤生物研究中心的研究人员发现一种新固氮菌,即固氮醋杆菌(Aeetobaeterdiazotrophyeus)。这是人类发现的第一个有固氮能力的醋杆菌,生活在甘蔗根部,具有很强的抗酸性。由于它的高效固氮能力,可使甘蔗年产量提高2倍(由60吨/公顷提高到180吨/公顷)。在固氮菌的研究方面,我国作物茎瘤固氮根瘤菌的高效固氮活性,以及小麦、玉米、陆生水稻固氮根瘤菌研究取得重要进展;英国诺丁汉大学一个研究小组也获得田著根瘤菌进入小麦、水稻、玉米和油菜等非豆科植物侧根中形成小根瘤,且有固氮作用的类似结果。今年拟在埃及、印度、墨西哥分别进行小麦、水稻、玉米的田间试验。这些非豆科专性共生固氮菌尚处在试验研究阶段。而我国联合固氮微生物早已产业化生产,其产品推广应用于农业生产实践,获得了增产的效果。近又发现一些新的联合固氮菌如产酸克氏杆菌、植皮克氏杆菌(Klebsiellaplantieola)等,为扩大联合固
氮菌AIJ新品种的研制做出了新贡献。 其次是在生物材料方面。有很多生物材料都是应用微生物发酵来生产的。我了解到的有生物可降塑料、建筑用生物材料和壳聚糖材料。 生物可降解塑料:微生物合成塑料物质:加拿大蒙特利尔生物技 术研究所以甲醇为原料利用从土壤中选育的嗜甲基细菌生产聚件轻 基丁酸(PHB),在我国,武汉大学生物工程研究中心用圆褐固氮菌发酵生产PHB;中国科学院微生物研究所用真养产碱杆菌生产PHB,在培养基中累积的量达细胞干重的63%(W/W);山东大学微生物研究所用该菌生产PHB的研究取得类似结果。 建筑用生物材料：某些微生物及其代谢产物如橡胶物质、弹力纤维、高分子多糖等作为混凝土添加剂,制造富有弹性的牢固的生物混凝土材料是有可能的,提供生物建筑材料的另一种可能性是某些微生物—蓝细菌或微型藻类,它们有分泌石灰石(碳酸钙)能力。 多用途的壳聚糖材料：壳聚糖又叫脱乙酞基多糖,用途极其广泛,几乎各个行业都用得着它。从微生物发酵生产,如真菌细胞壁含几丁质成分20%一22%,毛霉细胞壁中几丁质含量高达30写一40%,利用黑曲霉或其他真菌来生产壳聚糖是完全可能的。 还有就是利用微生物发酵生产两类重要有机酸这里着重介绍两 类重要有机酸,都有可能通过微生物发酵途径索取。 衣康酸(itaconicac记)进人规模生产:衣康酸又称甲叉丁二酸,系一种不饱和的二梭酸,用途广、需求量大,它是制造合成树脂、合成纤维、塑料、橡胶、表面活性剂、去垢剂、润滑油添加剂等的原料,
微生物制药的研究进展 姓名：李青嵘 班级：生工102 学号：1014200044
摘要 本文通过对历史文献的检索，从微生物生产维生素，微生物生产多价不饱和脂肪酸，微生物生产抗生素，微生物生产抗癌物质，微生物生产医用酶制剂等五个方面综述了微生物制药的研究进展。 关键词：微生物，制药，发酵工程 1.前言 随着生物技术的迅猛发展，在医药领域的许多方面取得了巨大的进展.，其中采用微生物制药，具有生产工艺简单，生产成本低廉，产品产量高，产品纯度高，可大规模工业化生产等优势，同样得到了巨大的发展。从传统工艺，如利用发酵工程生产抗生素、酶制剂以及B-胡萝卜素等；到现今的利用转基因技术生产干扰素、胰岛素、生长因子等几十种新药和疫苗。本文着重综述了微生物的发酵工程在医药研究和生产中应用的最近进展，主要包括生产维生素、多价不饱和脂肪酸、抗生素、抗癌物质医用酶制剂等五个方面。 2.研究内容 2.1.微生物生产维生素 维生素是六大生命要素之一, 为整个生命活动所必需。β-胡萝卜素、VC、VE是目前应用最为广泛，效果最为显著的三种维生素，它们的作用分别是：β-胡萝卜素是强力抗氧化剂, 有抑制癌细胞增殖和提高机体免疫力等作用。V C 和V E 均是抗氧化剂, 前者可阻止、破坏自由基形成，还具有激活免疫系统细胞的活力，刺激机体产生干扰素以抵御外来侵染因子。至于VE可产生抗体，增强机体免疫力。目前，上述的“三素”以实现了微生物工业化生产。 目前，β-胡萝卜素主要是由三孢布拉霉菌生产，在1998年，陈涛等[1]已经针对三孢布拉霉菌的特点，优化发酵工艺，在3M3的发酵罐中发酵120h，生产的β-胡萝卜素产量已达到1146.5mg/L。虽然，传统的工艺生产β-胡萝卜素的产量高，生产周期比较短，但是传统的工艺复杂，成本过高，不利于大规模工业化生产。故,目前许多课题组专注于开发新的生产β-胡萝卜素的菌种或改进传统工艺。据近年所发表的期刊文献，目前，采用红酵母发酵生产β-胡萝卜素是一种工艺简单，成本低廉的方法，虽然在产量方面较传统方法的低很多，但是该方法仍具有很大的发展潜力。何海燕等[2]采用粘红酵母R3-35摇瓶发酵84h，生产的β-胡萝
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），
微生物发酵工程的应用范围 酒类：包括果酒、啤酒、白酒及其他酒均是利用酿酒酵母，在厌氧条件下进行发酵，将葡萄糖转化为酒精生产的。白酒经过蒸馏，因此酒的主要成分是水和酒精，以及一些加热后易挥发物质，如各种酯类、其他醇类和少量低碳醛酮类化合物。果酒和啤酒是非蒸馏酒，发酵时酵母将果汁中或发酵液中的葡萄糖，转化为酒精，而其他营养成分会部分被酵母利用，产生一些代谢产物，如氨基酸、维生素等，也会进入发酵的酒液中。因此，果酒和啤酒营养价值较高。 醋：食品店或超市出售的醋中，除了白醋是由化学合成的食品级醋酸勾兑的外，其他的则是由醋酸菌在好氧条件下发酵，将固体发酵产生的酒精转化为醋酸生产的。由于使用的微生物菌种或曲种的差异，在葡萄糖发酵过程中会产生乳酸或其他有机酸，因而使醋有不同的风味。 酱油：酱油生产以大豆为主要原料，其他有麦麸、小麦、玉米等，将上述原料经粉碎制成固体培养基，在好氧条件下，利用产生蛋白酶的霉菌，如黑曲霉进行发酵。微生物在生长过程中会产生大量的蛋白酶，将培养基中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，然后淋洗、调制成酱油产品。酱油富含氨基酸和肽，具有特殊香味。 酸奶：牛奶在厌氧条件下，由乳酸菌发酵，将乳糖分解，并进一步发酵产生乳酸和其他有机酸，以及一些芳香物质和维生素等；同时蛋白质也部分水解。因此，酸奶是营养丰富、易消化，少含乳糖，是适合于有乳糖不适应症者的优良食品。 醪糟：又称酒酿，是大米经蒸煮后，接种根霉，在好氧条件下，发酵生产的含低浓度酒精和不同糖分的食品。根霉在生长时会产生大量的淀粉酶，将大米中的淀粉水解成葡萄糖，同时利用部分葡萄糖发酵产生酒精。由于使用的根霉菌种不同，可以生产不同酒精度、不同甜度和不同香味的醪糟。
四微生物与发酵工程能力测试题 考纲要求: ( 1) 微生物的类群 细菌、病毒的结构和繁殖 ( 2) 微生物的营养 微生物需要的营养物质及功能; 培养基的配制原则; 培养基的种类( 3) 微生物的代谢 微生物的代谢产物; 微生物代谢的调节; 微生物代谢的人工控制 ( 4) 微生物的生长 微生物群体的生长规律; 影响微生物生长的环境因素 ( 5) 发酵工程简介 应用发酵工程的生产实例; 发酵工程的概念和内容; 发酵工程的应用 一、选择题: ( 每个小题只有一个正确选项) 1．控制细菌合成抗生素的基因、控制放线菌主要性状的基因、控制病毒抗原特异性的基因依次在( ) ①拟核大型环状DNA上②质粒上③细胞染色体上④衣壳内的核酸上 A．①③④ B．①②④ C．②①③ D．②①④2、 3月24日是世界结核病防治日。下列关于结核杆菌的描述正确的是: ( ) A．高倍镜下可观察到该菌的遗传物质分布于细胞核内 B．该菌是好氧菌, 其生命活动所需要能量主要由线粒体提供 C．该菌感染机体后能快速繁殖, 表明其可抵抗溶酶体的消化降解
D．该菌的蛋白质在核糖体合成、内质网加工后由高尔基体分泌运输到相应部位 3、下列哪项是禽流感病毒和”SARS”病毒的共同特征( ) A．基本组成物质都有蛋白质和核酸 B．体内仅有核糖体一种细胞器 C．都能独立地进行各种生命活动 D．同时具备DNA和RNA两种核酸, 变异频率高 4、下列有关微生物营养物质的叙述中, 正确的是( ) A．同一种物质不可能既作碳源又作氮源 B．凡是碳源都能提供能量C．除水以外的无机物仅提供无机盐 D．无机氮源也可提供能量 5、要从多种细菌中分离某种细菌, 培养基要用 ( ) A.加入青霉素的培养基 B．加入高浓度食盐的培养基 C．固体培养基 D．液体培养基 6、用蔗糖、奶粉和经蛋白酶水解后的玉米胚芽液, 经过乳酸菌发酵可生产新型酸奶, 下列相关叙述错误的是( ) A.蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关 B.酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染 C.应选择处于对数期的乳酸菌接种 D.只有奶粉为乳酸菌发酵提供氮源 7、下列所述环境条件下的微生物, 能正常生长繁殖的是( ) A．在缺乏生长素的无氮培养基中的圆褐固氮菌 B．在人体表皮擦伤部位的破伤风杆菌 C．在新配制的植物矿质营养液中的酵母菌
一、选择题（多项或单项） 1．发酵工程的前提条件是指具有( A )和( E C)条件 A.具有合适的生产菌种 B.具备控制微生物生长代谢的工艺 C．菌种筛选技术D.产物分离工艺E．发酵设备 2．在好氧发酵过程中，影响供氧传递的主要阻力是（ C ） A．氧膜阻力 B．气液界面阻力 C．液膜阻力 D．液流阻力 3．微生物发酵工程发酵产物的类型主要包括: ( ABC ) A.产物是微生物菌体本身 B.产品是微生物初级代谢产物 C.产品是微生物次级代谢产物 D.产品是微生物代谢的转化产物 E.产品是微生物产生的色素 4．引起发酵液中pH下降的因素有：( BCDE ) A.碳源不足 B.碳、氮比例不当 C.消泡剂加得过多 D.生理酸性物 质的存在 E.碳源较多 5．发酵培养基中营养基质无机盐和微量元素的主要作用包括: (ABCD ) A.构成菌体原生质的成分 B.作为酶的组分或维持酶活性 C.调节细胞渗透压 D.缓冲pH值 E.参与产物的生物合成 6．在冷冻真空干燥保藏技术中，加入5%二甲亚砜和10%甘油的作用是（B ） A 营养物 B 保护剂 C 隔绝空气 D 干燥 7．发酵是利用微生物生产有用代谢产物的一种生产方式，通常说的乳酸发酵属于（ A ）A.厌氧发酵B．氨基酸发酵C．液体发酵D．需氧发酵 8．通过影响微生物膜的稳定性，从而影响营养物质吸收的因素是（ B ） A.温度 B. pH C.氧含量D．前三者的共同作用 9．在发酵工艺控制中，主要是控制反映发酵过程中代谢变化的工艺控制参数，其中物理参数包括：( ABCD ) A.温度 B.罐压 C.搅拌转速和搅拌功率 D.空气流量 E.菌体接种量 10．发酵过程中较常测定的参数有：( AD ) A.温度 B.罐压 C.空气流量 D. pH E.溶氧 二、填空题 1、获得纯培养的方法有：固体培养基分离、液体培养基分离、显微操作等方法。
专题四微生物与发酵工程 一、选择题 1、细菌培养过程中分别采用了高压蒸气、酒精、火焰灼烧等几种不同的处理方法，这些方法可依次用于杀灭哪些部位的杂菌 （） A、接种环、手、培养基 B、高压锅、手、接种环 C、培养基、手、接种环 D、接种环、手、培养基 2、下列关于发酵工程的说法，错误的是 （） A、发酵工程的产品是指微生物的代谢产物和菌体本身 B、可通过人工诱变选育新品种 C、培养基、发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌 D、环境条件的变化，不仅会影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌体代谢产物的形 成 3、下列措施中能把微生物生长的调整期缩短的是 （） A、接种多种细菌 B、增加培养基的量 C、加大接种的量 D、选用孢子接种 4、下列有关微生物营养物质的叙述中，正确的是 （） A、是碳源的物质不可能同时是氮源 B、凡是碳源都能提供能量 C、有些含氮的无机盐可以是生长因子 D、有些无机氮源也能提供能量 5、科学家通过对黄色短杆菌进行诱变处理，选育了不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种， 从而达到了让黄色短杆菌大量积累赖氨酸的目的，这种人工控制的方法实质上利用了以下哪种调节方式？ （） A、酶合成的调节 B、酶活性的调节 C、二者都有 D、二者都无 6、关于微生物代谢调节说法正确的是 （） A、乳糖诱导大肠杆菌合成分解乳糖的酶属于酶活性的调节 B、酶活性调节是一种快速、精细的调节方式
C、酶合成调节与酶活性调节不是同时存在的 D、微生物的代谢产物与酶结合不会改变酶的结构 7、在培养酵母菌时，培养基中加入什么样的特殊物质，以保证抑制其他杂菌的繁殖（） A、生长因子 B、食盐 C、高浓度蔗糖溶液 D、青霉素 8、分离提纯是制取发酵产品不可缺少的阶段，产品不同，分离提纯的方法不同，对 产品的代谢产物常采用的提取方法是 （） ①蒸馏②萃取③过滤④离子交换⑤沉淀 A、①③⑤ B、①②④ C、①②③ D、③④⑤ 9、下列有关发酵罐中谷氨酸发酵的叙述中，正确的是 （） A、发酵中不断通入纯氧气 B、搅拌的目的只是使空气形成细小气泡，增加培养基中的溶氧量 C、冷却水可使酶的活性下降 D、若培养条件不当就不能得到所需产品 10、发酵工程中培育优良品种的方法有多种，其中能定向培育新品种的方法是（） ①人工诱变②基因移植③细胞杂交 A、① B、①② C、②③ D、①②③ 11、人们常用大肠杆菌作为判断自来水是否被粪便污染的指示菌，我国规定1000mL 自来水中的大肠杆菌数不得超过 （） A、1个 B、3个 C、5个 D、10个 12、下面的资料表明在各种培养基中细菌的生长（S、C、M为简单培养基，U、V、X、Y、Z代表加入培养基的不同物质），问细菌不能合成哪一种物质？（“+”表示生长良好，“－”表示生长不好）
微生物发酵工程练习题 一、单项选择题： 1．发酵法生产维生素B2（核黄素）所用的微生物是 A．阿氏假囊酵母B．毕赤氏酵母 C．热带假丝酵母D．葡萄汁酵母 2．在分离霉菌时为了抑制细菌和酵母菌的生长，往往加入 A．氯霉素和放线酮B．红霉素和氯霉素 C．链霉素和放线酮D．红霉素和放线酮 3．曲法保藏是基于（）原理对微生物进行保藏的。 A．干燥B．低温 C．缺氧D．冷冻 4．在微生物发酵工程中，导致菌体过剩，溶解氧下降的可能原因是（）。 A．发酵液转稀B．发酵液过浓 C．种子质量D．pH不正常 5．采用物理或化学方法杀灭或除去物料及设备中所有生命物质的过程称之为（）。A．灭菌B．消毒 C．除菌D．抑菌 6．过滤除菌中的压力降ΔP是一种（）损失。
A．风量B．热量 C．能量D．压力 7．采取一定措施使培养液中的底物浓度较长时间地保持在一定范围内，即保证微生物的生长需要，又不造成不利影响，中途不排出发酵液。从而达到提高容量产率，产物浓度和得率的目的发酵是 A．半连续发酵B．分批发酵 C．连续发酵D．补料分批发酵 8．发酵工业上对培养基灭菌时, 除了考虑尽可能杀菌之外, 还要尽可能考虑 A．降低能源消耗B．缩短灭菌时间 C．减少培养基成分破坏D．减少人工投入 9．不用空气压缩机的自吸式发酵罐罐体的结构大致上与通用式发酵罐相同，主要区别在于搅拌器的形状和结构不同。自吸式发酵罐的缺点是进罐空气处于( )，因而增加了染菌机会。A．升压B．降压 C．正压D．负压 10．在发酵过程中，利用菌体的生长代表各种酶的总催化活力即为（）。 A．代谢率B．酶活力 C．生长率D．酶活率 二、多项选择题：
微生物发酵制药 -----总体工艺过程流程 工业微生物技术是可持续发展的一个重要支撑，是解决资源危机、生态环境危机和改造传统产业的根本技术依托。工业微生物的发展使现代生物技术渗透到包括医药、农业、能源、化工、环保等几乎所有的工业领域，并扮演着重要角色。欧美日等国已不同程度地制定了今后几十年内用生物过程取代化学过程的战略计划，可以看出工业微生物技术在未来社会发展过程中重要地位。 微生物制药技术是工业微生物技术的最主要组成部分。微生物药物的利用是从人们熟知的抗生素开始的，抗生素一般定义为：是一种在低浓度下有选择地抑制或影响其他生物机能的微生物产物及其衍生物。(有人曾建议将动植物来源的具有同样生理活性的这类物质如鱼素、蒜素、黄连素等也归于抗生素的范畴，但多数学者认为传统概念的抗生素仍应只限于微生物的次级代谢产物。)近年来，由于基础生命科学的发展和各种新的生物技术的应用，报道的微生物产生的除了抗感染、抗肿瘤以外的其他生物活性物质日益增多，如特异性的酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等，其活性已超出了抑制某些微生物生命活动的范围。但这些物质均为微生物次级代谢产物，其在生物合成机制、筛选研究程序及生产工艺等方面和抗生素都有共同的特点，但把它们通称为抗生素显然是不恰当的，于是不少学者就把微生物产生的这些具有生理活性（或称药理活性）的次级代谢产物统称为微生物药物。 微生物药物的生产技术就是微生物制药技术。可以认为包括五个方面的内容： 第一方面菌种的获得 根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；从大自然中分离筛选新的微生物菌种。 1.分离思路：新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要求、菌种的特性，采用各种筛选方法，快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必须重新进行分离纯化。具体分离操作从以下几个方面展开。 2.定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。 3.采样：有针对性地采集样品。 4.增殖：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。
高三生物微生物与发酵工程专题复习【知识框架】 【经典例题】 【例题1】为了检测饮用水中是否含有某种细菌，配制如下培养基 （1）该培养基所含的碳源有，其功能是。 （2）该培养基所含的氮源有，其功能是。 （3）该培养基除含碳源、氮源外，还有微生物需要的营养物质是。（4）该细菌在同化作用上的代谢类型是。
（5）该培养基可用来鉴别哪种细菌（） A.霉菌 B.酵母菌 C.大肠杆菌 D.乳酸菌 【思路分析】对异养微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源，因此蛋白胨既作碳 源又可作氮源。该培养基不需补充生长因子。各类微生物繁殖的最适pH是不同的，大多数细菌、放线菌 适宜在中性至微碱性（pH为7～7.5）中生长，而酵母菌和霉菌则适宜在偏酸性（pH为4.5～6.0）中生 长，在配制培养基时应注意这条原则。 【规范解答】（1）乳糖、蔗糖、蛋白胨，主要用于构成微生物的细胞物质和代谢产物。 （2）蛋白胨主要用于合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物。（3）水、无机盐（或K2HPO4） （4）异养（5）C 【反思点拨】该题主要考查了微生物需要的营养及功能、培养基的种类、配制原则。解此题时要注 意自养和异养微生物在新陈代谢类型上的异同、在营养物质需求上的异同。配制培养基时要综合考虑这 些因素。 【例题2】下面是最早发现抗生素——青霉素的弗莱明先生所进行的探索过程。 提出问题：培养细菌的培养基中，偶然生出青霉菌，在其周围的细菌生长就会受到抑制，为什么会 出现这种现象？ 进行实验：把青霉菌放在培养液中培养后，观察这些培养液对细菌生长的影响。 结果：培养液阻止了细菌的生长和繁殖。 结论：青霉素可产生一种阻止细菌繁殖的物质。 弗莱明在持续的研究中分离出了一种物质，分析出它的特征并将之命名为青霉素。 根据上述探索过程，请回答下列问题： （1）作为这一实验的假设，下列最为恰当的是（） A.青霉素能产生有利于人类的物质 B.青霉菌污染了细菌生长的培养基 C.青霉菌可能产生了有利于细菌繁殖的物质 D.青霉菌可能产生了不利于细菌繁殖的物质 （2）青霉菌和细菌的关系是( ) A.共生 B.竞争 C.捕食 D.寄生 （3）为了证明青霉素确实是由青霉菌产生的而不是培养液和培养基中产生的，则应进一步设计 实验，其实验方法是：。若实验结果为：， 则能充分证明青霉菌确实能产生可阻止细菌繁殖的青霉素。 【思路分析】本题在认真分析实验过程的基础上结合生态学的知识解题是不难的。 （1）青霉菌可产生青霉素，青霉素是抗生素可杀菌。 （2）在同一培养基中青霉菌和细菌为了营养和空间将发生竞争。 （3）在设计实验时为了使结果真实可靠必须只有一个变量，同时应设计对照组。 【规范解答】（1）D (2)B (3)对照配制成分相同的培养基，不加入青霉菌，观察细菌的生长和 繁殖情况细菌正常生长 【反思点拨】本题重点考查的是与实验有关的知识。正确解答此题要复习与对照实验有关的知识： 如何提出假设、如何设计实验、如何设计对照组等。
微生物工程的广泛运用 毛志鹏1503100020 摘要：现今，微生物工程技术越来越多的运用到我们的生产生活中，极大的提高了人们的生产生活水平。微生物以无处不在的方式存在于我们生存的环境之中，并且其自身具有表面积大、体积小、繁殖力极强等特点，可用于水环境治理、大气环境治理等方面。另外也可以用于食品的开发利用等方面。 关键词：微生物工程水环境治理大气环境治理食品 一、微生物对水环境的治理 微生物以无处不在的方式存在于我们生存的环境之中，并且其自身具有表面积大、体积小、繁殖力极强等特点，能够快速适应周遭环境，并在短时间内完整物质交换。可以说，污水同时具备微生物的生长条件与繁殖条件，所以微生物可以在污水中获取到自身所需的养分，并降解及利用污水中的有害物质，从而净化污水[1]。由此可见，微生物能够在污水的净化及治理方面得到非常广泛的应用，造福于人类。本文便论述了微生物的性质，以及对于不同污水物质的分解作用，希望借本文内容，能够促使微生物污水处理技术的应用前景更为广阔 生活污水中所含有氮的物质主要是以尿素或者氨离子的形式存在的[2]。除此之外，在所有含有氮的物质中，有10%左右的是更为复杂的有机化合物，其中包含有氨基酸以及蛋白质。本文便就尿素的分解进行了简单的分析：尿素的分解过程其实很简单，先由尿素酶将尿素全部水解成碳酸铵，然而后者较不稳定，所以较易分解为二氧化碳、氨以及水。引起尿素水解的细菌被称之为尿素细菌，尿素细菌则可以划分为杆状菌和球状菌两大类。通常而言，尿素细菌都是好氧型的，但对于氧的需求量较小，并且在存在多种菌种或无氧条件下也可以持续生长[3]。 微生物由于其自身的代谢特点，几乎能够降解或者转化环境中所存在的各种各样的天然物质，针对有机物质来说，更是具有非常良好的效果[4]。当前，微生物处理技术在污水处理工作中的应用极为广泛，无论是工业生产污水的处理还是城市污水的处理，都能够见到该种技术的“身影”。并且，污水同时具备微生物的生长条件与繁殖条件，所以微生物可以在污水中获取到自身所需的养分，并降解及利用污水中的有害物质，从而净化污水。由此可见，微生物污水处理技术在我国拥有着非常广阔的发展前景[5]。 二、微生物对大气环境的治理 废气的微生物处理是利用微生物的生物化学作用，使污染分解，转化为无害或少害的物质。目前，微生物处理大气污染主要用来净化有机污染物。同传统的大气污染治理技术相比，微生物法具有处理效果好、投资及运用费用低、易于管理等优点，逐渐应用于大气污染治理中。 1.微生物净化NOx废气 NOx是无机气体，其构成中不含碳元素，因此，适宜的脱氮菌在有外加碳源的情况下，利用NOx作为氮源，将NOx 还原成最基本的无害的N2，而脱氮菌本身获得生长繁殖的过程[6]。其中NO2先溶于水中形成NO3-及NO2-再被生物还原为N2，而NO则是被吸附在微生物表面后直接被生物还原为 N2。 2. 微生物净化SO2废气 烟气中的SO2一方面以物理吸附、化学反应的形式转变为H2SO4，另一方面在微生物的作用下促使上述反应加快。吸收液中的微生物使Fe2+和Fe3+相互转化，使反应
温馨提示： 此题库为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，点击右上角的关闭按钮可返回目录。 考点18 微生物与发酵工程 一、选择题 1.(2011·四川高考)下列关于微生物生长曲线的叙述，不正确的是( ) A.在相同培养条件下接种对数期的菌种，调整期将缩短 B.进入对数期的微生物代谢旺盛，形态和生理特性比较稳定 C.进入稳定期后不再产生新细胞，活细胞数目维持相对恒定 D.进入衰亡期后部分细胞解体，可释放出抗生素等代谢产物 【解析】选C。A项，对数期的菌种细胞代谢能力最强，分裂能力强，增长速度快，此时接种，调整期将缩短；B项，对数期的微生物菌体以等比数列形式增加，增长速度快，细胞代谢能力最强，细菌很少死亡或不死亡，微生物内部各成分最为均匀，形态和生理特性比较稳定；C项，进入稳定期后生长速率下降，死亡率上升，细胞数目达到最大值，新生的细胞数和死亡的细胞数相当；D项，进入衰亡期后部分细胞解体，可释放一些对人类有用的抗生素等次级代谢产物。 2.(2011·重庆高考)下列有关细菌培养的叙述，正确的是( ) A.在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌 B.在培养基中加入青霉素可抑制真菌而促进细菌生长 C.向液体培养基中通入氧气能促进破伤风杆菌的生长 D.在半固体培养基中接种细菌培养后可以观察其运动 【解析】选D。A项，在琼脂固体培养基上长出的单个菌落是由一种细菌增殖而
来的；B项，青霉素能破坏细菌等原核生物的细胞壁而抑制细菌的增殖，对真菌没有明显作用；C项，破伤风杆菌是厌氧菌，通入氧气会抑制其生长；D项，半固体培养基中可以观察细菌的运动。 二、非选择题 3．(2011·全国卷) 某同学从温度为55℃～65℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。回答问题： (1)测定脂肪酶活性时，应选择作为该酶作用的物质，反应液中应加入溶液以维持其酸碱度稳定。 (2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为。 (3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。【解析】本题考查酶催化反应的特点和颜色反应的应用以及依据对照和单因子变量原则进行实验设计的能力。(1)测定脂肪酶的活性，应该让脂肪酶去催化脂肪水解，通过测定反应速率的快慢表示酶活性的高低；为了防止外界因素(如pH)的变化对实验结果的影响，应该在反应液中加入含有缓冲对的缓冲溶液。(2)蛋白质可与双缩脲试剂反应呈紫色。(3)本实验的自变量是温度，围绕着该细菌的生活环境的温度(55℃～65℃)设置一系列的温度梯度(如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃等)，分别测定酶活性。酶活性最高时所对应的温度是最适温度。答案：(1)脂肪缓冲 (2)蛋白质 (3)在一定的温度范围(包括55℃～65℃)内设置温度梯度，分别测定酶活性。若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围继续实验，直至出现峰值为止。