发酵工程
第0章绪论
一、发酵工程的概念
1、传统定义
发酵：酵母作用于果汁或发芽谷物时产生二氧化碳的现象。巴斯德认为，发酵是酵母在无氧状态下的呼吸过程，是生物获得能量的一种方式。
2、生化学观点氧化还原反应
3、工业微生物
利用培养微生物来制得产物的需氧和厌氧的任何过程，所培养的生物细胞包括微生物细胞、动物细胞、植物细胞。
4、发酵工程在生物工程中的位置
基因工程
细胞工程←发酵工程
↓
酶工程←产物
↓
产品产品
三、发酵工程的基本内容
1、发酵过程的组成部分：
（1）确定种子培养和发酵培养基的组成
（2）培养基、发酵罐附属设备及管道的灭菌
（3）大规模纯种培养物的生产
（4）最优生长条件下微生物的生长
（5）产物的提取与纯化
（6）发酵废液的处理
2、发酵工程的应用
（1）发酵工程在食品工业中的应用：
1.食品加工：单细胞蛋白、菌体蛋白
2.含醇饮料：啤酒、黄酒、红酒、蒸馏酒
3.发酵乳制品：酸奶、干酪等
4.调味品和发酵食品：酱、酱油、醋、面包、泡菜
5.食品添加剂：面包酵母、柠檬酸
6.甜味剂：葡萄糖、果糖浆
7.食品检验：可检验微量残留物、真菌毒素、激毒
（2）发酵工程在医药卫生中的应用
1.抗生素：微生物次级代谢产生
2.氨基酸：输液、临床治疗
3.维生素：微生物次级代谢产生
4.甾体激素：可的松、地塞木松
5.治疗用酶：驱除坏死组织、助消化、化血栓
6.酶抑制剂：治疗糖尿病、胆固醇、高血压
7.生物制品：疫苗
（3）发酵工程在轻工业中的应用
1.糖酶：淀粉酶、糖化酶
2.蛋白酶：酸碱、中性蛋白酶
3.果胶酶：水解胶物质，用于果胶澄清
4.脂肪酶：将脂肪分解为脂肪酸、甘油
5.纤维素酶：酿造、能源、果汁饮料
（4）微生物工程在化工能源产品中的应用
1.醇及有机溶剂：乙醇、丙酮
2.有机酸：醋酸、丙酸、乳酸、丁酸
3.多糖：右旋糖苷，黄原胶、海藻酸
4.烷烃：甲烷
5.清洁能源：氢气、微生物燃料电池
（5）发酵工程在农业中的应用
1.生物农药：生物杀虫剂、杀菌剂
2.生物除草剂：利用杂草的病原微生物
3.生物增产剂：固氮菌、钾细菌、磷细菌
4.食用和药用真菌：蘑菇、香菇、猴头、虫草、灵芝
5.生物饲料
6.生物肥料
（6）发酵工程在环境保护中的应用
1.厌氧发酵法：专性厌氧菌
沼气、肥料、饲料发酵
2.好氧发酵法：在有氧条件下，细菌和原虫混合物处理生活污水和废物
第一章物料的处理和输送设备
第一节筛选与粉碎机
三、粉碎机
1.锤刀式粉碎机
中等硬度物料
结构：
过程：a.主轴由电机带动，靠离心力作用，刀片伸展，并高速旋转
b.物料从加料口进入，靠重力作用下滑，当处在悬空状态下，被刀撞击破
碎，后被甩到锯齿形冲击板上，再次撞击
c．在机壳内还有挤压研磨作用，刀片在遇到硬物时会摆动让开，比底部
的筛网网孔小的颗粒漏下，大的颗粒再次粉碎，直到通过筛网
4.辊式粉碎机
应用：颗粒状物料得中碎和细碎
常用：对辊、四辊、五辊、六辊
组成：两直径相同，相对运动方向的圆柱形辊
速度：一般在2.5-2.6 m/s之间，速度过快，物料在辊上跳动{压作用
两辊速度相同，只有挤
两辊速度存在,
15-
20
％速度差
挤压与研磨
第二节气流输送
气流输送在工厂中主要应用于松散物料，它主要借助强烈的空气流沿管道流动，将悬浮于气流中的物料送至目的地。
一、气流输送的原理
1.颗粒在垂直管中的悬浮
2.颗粒在水平管中的悬浮
较为复杂，有以下几种情况
（1）湍流时，在垂直方向上的分速度产生
（2）层流时，管剖面，气流流速为抛物线形，由颗粒上下速度差引起得压力差产生的作用力
（3）管内底部，由于自身旋转运动，使得颗粒上方气流局部加速，而下方气流局部减速，而产生的压差
（4）由于颗粒形状不规则，而产生的气流推动力的垂直分力作用
（5）颗粒之间的碰撞，颗粒与管壁间的碰撞，而产生垂直方向的分力
二、气流输送流程
根据设备组合情况的不同，气流输送装置可分为：
真空输送
压力输送
压力真空输送
1.真空输送（吸引式气流输送）
结构：真空泵、输料管、卸料装置
2.压力输送
结构：风机、闭风加料器、卸料口
3.压力真空输送装置
第三节输送机械
一、带式输送机
二、斗式提升机
三、螺旋输送机（绞龙）
第二章培养基灭菌
一、灭菌的概念和必要性
灭菌：是指用物理或化学因子杀灭有生活能力的细菌营养体和芽孢或孢子的方法
消毒：消除病原微生物的措施，在工业中一般都笼统地称为杀菌或灭菌
防腐：就是利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，即通过制菌作用防止食品、生物制品等对象发生霉腐的措施。
三、湿热灭菌的原理
湿热灭菌：就是直接用高温蒸汽灭菌。蒸汽在冷凝时释放出大量潜能，蒸汽具有强大穿透力，蒸汽的湿热破坏菌体蛋白质和核酸的化学键，使酶失活，微生物因代谢障碍而死亡。
湿热灭菌的效果取决于致死温度和致死时间
致死温度：是杀灭微生物的极限温度
致死时间：是在致死温度下或以上杀灭微生物所需时间
热阻（对热抵抗力）：微生物在某一特定条件下（一定的温度、加热方式）的死亡时间
相对热阻：指在相同条件下两种微生物热阻的比值
芽孢的热阻特别高的原因：①芽孢具有吡啶二羧酸，能增强对热抵抗力
②芽孢厚而且结构致密，热不易透过
③芽孢的游离水分少，蛋白质含水量较营养细胞蛋白质含水量低
在实际生产中，由于不能完全了解杂菌的数量和类型，因此要以相对热阻大的芽孢作为灭菌的依据
湿热灭菌分为分批灭菌和连续灭菌
分批灭菌（实消）：将培养基置于反应器中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后维持一定时间；再冷却到发酵温度，然后接种发酵，这叫分批灭菌
连续灭菌（连消）：就培养基在罐外连续进行加热，维持和冷却然后进入到反应器的杀菌方法就是连续灭菌
六、影响培养基灭菌的因素
1.营养成分的保持
为什么要采用高温短时灭菌？
实验表明细菌孢子热死反应的活化能E很高，营养成分破坏的活化能较低。随着温度上升，菌体孢子死亡速度常数增加倍数大于培养基成分破坏速度常数增加倍数。所以当温度
升高时，杂菌死亡速度要比营养成分破坏速度快得多。根据这一原理，培养基灭菌采用高温短时的方法能达到灭菌的效果，又可以减少营养成分的破坏。
第三章空气除菌
一、空气除菌的意义
好气性微生物的生长和合成代谢产物都需要消耗氧气。工业生产上均采用空气作为氧气来源。然而，空气中有各种各样的微生物，为保证纯种培养，必须将空气中的微生物除去或杀死。
四、空气除菌的方法
1.辐射杀菌
高能阴极射线、X射线、γ、β射线、紫外线都能破坏蛋白质活性而起到杀菌作用。其中紫外线用的较多，它在波长226.5 nm-328.7 nm时杀菌最强。一般用于无菌室、手术室杀菌
2.静电除菌
3.热杀菌
将空气加热到一定温度后保温一定时间，使微生物蛋白热失活而致死
4.过滤除菌
①绝对过滤
绝对过滤是介质之间的孔隙小于被滤除的微生物，当空气流过介质层后，空气中的微生物被滤除。绝对过滤易于控制过滤后空气质量，节约能量和时间，操作简便，它是多年来受到国内外科学工作者注意和研究的问题。它采用很细小的纤维介质制成，介质空隙小于0.5 um
②介质过滤
介质过滤除菌是目前工业上用的较多的空气除菌方法，它是采用定期灭菌的介质来阻截流过的空气所含的微生物，而取得无菌空气。常用的过滤介质有棉花、活性炭或玻璃纤维等
六、空气过滤除菌流程
1.空气除菌流程的要求
空气净化处理的根本目的是除菌，然而目前所使用的过滤介质必须在干燥状态下工作才能保证过滤效率，因此就必须除油、除水。空气净化流程的选择必须围绕着提高过滤除菌效率进行。
2.提高过滤除菌效率的主要措施
（1）减少进口空气的含菌量。①加强环境卫生管理
②提高空气进口位置（高采风口）
③加强压缩机前的预处理
（2）设计和安装合理的空气过滤器
（3）降低进入总过滤器的空气相对湿度，保证过滤在干燥条件下工作。
①采用无润滑油的空压机
②加强空气的冷却、除油、除水
③提高总过滤器的空气的温度，降低其相对湿度
七、深层过滤效率和过滤器的计算
1.对数穿透定律
研究空气过滤规律时，先排除一些复杂的因素，有四个假定：
（1）过滤器中过滤介质每一纤维的空气流态并不因其他邻近纤维的存在而受影响（2）空气中的微粒与纤维表面接触后即被吸附，不再被气流卷起带走
（3）过滤器过滤效率与空气中微粒的浓度无关
（4）空气中微粒在滤层中的递减均匀，即每一纤维薄层除去同样百分率的菌体
这样，空气通过单位滤层后，微粒浓度下降与进入空气微粒浓度成正比：
-dN／dL=KN
K-过滤常数（cm1-）
移项积分得：㏑N s／N0﹦-KL
这叫做对数穿透定律。过滤常数K与许多因素相关，如空气流速V、纤维直径、颗粒直径和纤维填充密度等。
为了测定K值，可用过滤效率η=90％（即穿透率P=10％）时的滤层厚度L90为基准，则：
㏑10％=L
K
-
90
K=-㏑10％／L90
K值越大，L
就越小
90
第四章通风发酵设备
第一节通风发酵罐及结构
通风发酵罐的类型
●机械搅拌发酵罐
●气升式发酵罐
●自吸式发酵罐
●伍式发酵罐
●文式管发酵罐
4.自吸式发酵罐的优点
●节约空气进化系统中的空气压缩机、冷却器、油水分离器、空气贮藏、总过滤器等
设备，减少厂房占地面积
●减少工厂发酵设备投资约30％左右，例如应用自吸式发酵罐生产酵母，容积酵母
的产量可高达30-50克
●设备便于自动化、连续化、降低劳动强度、减少劳动力
●酵母发酵周期短，发酵液中酵母浓度高，分离酵母后的废液量少
●设备结构简单，溶氧效果高，操作方便
五、文式管发酵罐
●其原理是同泵将发酵液压入文式管中，由于文式管的收缩段中液体的流速增加，形
成真空将空气吸入，并使气泡分散与液体混合，增加发酵液中的溶解氧。这种设备
的优点是：吸氧的效率高，气、液、固三相均匀混合，设备简单，无须空气压缩机
及搅拌器，动力消耗省。
●这种设备的缺点是气体吸入量与液体循环量之比较低，对于好氧量较大的微生物发
酵不适宜。
第二节通气与搅拌
一、搅拌器的型式及流型
1.型式
●发酵罐中的机械搅拌器大致可分为轴向和径向推进两种型式。前者如螺旋桨
式，后者如涡轮式
（1）螺旋桨式搅拌器
●螺旋桨式搅拌器在罐内将液体向下或向上推进（相应于图中的顺时针或逆时针
旋转方向）。形成轴向的螺旋流动，混合效果较好，但造成的剪率较低，对气
泡的分散效果不好。一般用在籍压差循环的发酵罐中，以提高其循环速度。
●常用的螺旋桨叶数Z=3，螺距等于搅拌器直径，最大叶端线速度不超过25米/
秒。
●圆盘平直叶涡轮搅拌器与没有圆盘的平直叶涡轮，其搅拌特性差别甚微。但在
发酵罐中无菌空气由单开口管通至搅拌器下方，大的气泡受到圆盘的阻挡，避免从轴部的叶片空隙上升，保证了气泡的更好的分散。
●圆盘平直叶涡轮搅拌器具有很大的循环输送量和功率输出，适用于各种流体，
包括粘性流体、非牛顿流体的搅拌
（3）圆盘弯叶涡轮搅拌器
●圆盘弯叶涡轮搅拌器的搅拌流型与平直叶涡轮的相似，但前者造成的液体径向流
动较为强烈，因此在相同的搅拌转速时，前者的混合效果较好。但由于前者的流线叶型，在相同的搅拌转速时，输出的功率较后者的为小。因此，在混合要求特别高，而溶氧速率相对要求略低时，可选用圆盘弯叶涡轮。
其搅拌流型与上述两种涡轮相近，但它的轴向流动较强烈，但在同样转速下，它
造成的剪率低，输出功率也较低。
第三节 氧的传递
二、传氧过程 1.传氧过程 2.双膜理论
双膜理论的基本前提：
（1） 气泡和液体之间存在界面，两边分别有气膜和液膜，均处于层流状态，
氧分子只能借浓度差以扩散方式透过双膜，气体和液体主流空间中任一点的氧分子浓度相同。
（2） 在双膜之间的界面上，氧气的分压强与溶于液体的氧的浓度处于平衡
关系。
（3） 传质过程处于稳定状态，传质途径上各点的氧浓度不随时间而变
3.氧传递模型
按照双膜理论，通过气膜的传氧推动力为（P i
P -
）
，继续通过液膜时推动力为（
C c i
-）
，与两个推动力相对应的阻力分别是气膜阻力和液膜阻力
在稳定传质过程中，传质途径上的各点氧浓度不随时间而变化，故通过两膜
的氧传递速率N 应相等，即：N =
)()(C P C K P K
i L i G
-=-
N-传氧速率（kmol ／h m ?2）
K G
-气膜传质系数（kmol ／h m ?2
atm ?）
K
L
-液膜传质系数（m ／h ）或（kmol ／h m
?2
）?（m
3
／kmol ）
P -气相主流中氧的分压（atm ）
P i
-气液界面上的氧分压（atm ）
C -液相主流中氧的浓度（kmol ／m 3
）
C
i
-气液界面上氧的平衡浓度（kmol ／m
3
）
N=
)()(C P C
K p K
L
G
-=-
*
*
K G
-以氧分压为总推动力的总传质系数（kmol ／h m
?2
atm ?）
K
L
-以氧浓度差为总推动力的总传质系数（m ／h ） P
*
-与液相主体中溶氧浓度相平衡的氧分压（atm ） C
*
与气相主体中氧分压P 相平衡的氧浓度
（kmol ／
m
3
）
因为气相主体中氧的分压和液相主体溶氧浓度C 均可直接测定。由于在氧的传递过程中液膜阻力远大于气膜阻力，故通常是以（
C C
-*
）为溶氧推动力来计算传氧速率
● )()(C C C k C K N
La La V
-=-=
*
*
● N V -体积溶氧速率（kmol ／m
3
h ?）
●
K
La
或k
La
-以（C C
-*
）为推动力的体积溶氧系数， 简称体积溶氧系数
（1／h ）
●a-单位体积培养液中气液两相的总接触面积（m 2／m 3）
●由于N V 每立方米液体每小时的溶氧量，是可以实际测量的，加上（C C -*）也
是可知的，故可算出
K La
●上述公式是从双膜理论推导出的在通气液体中传氧速率的公式，在氧传递理论中被广泛采用 ●该领域内科学试验的基本依据之一。
第三节机械搅拌发酵罐的设计
第五章嫌气发酵设备
第一节酒精发酵设备
一、酒精发酵罐的结构
1.酵母将糖转化为酒精高转化率条件
（1）满足酵母生长和代谢的必要工艺条件
（2）一定的生化反应时间
(3)及时移走在生化反应过程中所释放的生物热
2.酒精发酵罐的结构要求
满足工艺要求，从结构上有利于发酵液的排出，有利于设备清洗、维修以及设备制造安装方便等
3.酒精发酵罐筒体结构
□圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形
□在酒精发酵过程中，为了回收二氧化碳气体及其所带出的部分酒精，发酵罐宜采用密闭式
□罐顶装有人孔、视镜及二氧化碳回收管、进料管、接种管、压力表和测量仪表接口管等
□罐底装有排料口和排污口
□罐身上下部装有取样口和温度计接口，对于大型发酵罐，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有人孔
4.发酵的冷却装置
□对于中小型发酵罐，多采用罐顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却
□对于大型发酵罐，罐内装有冷却蛇管或罐内蛇管和罐外壁喷洒联合冷却装置
□为避免发酵车间的潮湿和积水，要求在罐体底部沿罐体四周装有集水槽
□采用罐外列管式喷淋冷却的方法，具有冷却发酵液均匀，冷却效率高等优点 5.酒精发酵罐的洗涤
□过去均由人工操作，不仅劳动强度大，而且二氧化碳气体一旦未彻底排除，工人入罐清洗会发生中毒事故
□目前，酒精发酵罐已采用水力喷射洗涤装置，从而改善了工人的劳动强度和提高了操作效率。大型发酵罐采用这种水利洗涤装置尤为重要
水力喷射装置
□是由一根两头装有喷嘴的洒水管组成
□两头喷水管弯有一定的弧度
□喷水管上均匀地钻有一定数量的小孔
□喷水管安装时呈水平
□喷水管借活接头和固定供水管相连接
□它是借喷水管两头喷嘴以一定喷出速度而形成的反作用力，使喷水管自动旋转
高压强的水力喷射洗涤装置
□它是一根直立的喷水管，沿轴向安装于罐的中央，在垂直喷水管上按一定的间距均匀地钻有4-6mm 的小孔，孔与水平呈20度角，水平喷水管接活接头，上端和供水总管，下端和相垂直分配管相连接，洗涤水压为
0.6-0.8MPa
□水流在较高压力下，由水平喷水管出口处喷出，使其以每分钟48-56转自动旋转，并以极大的速度喷射到罐壁各处，而垂直的喷水管也以同样的水流速度喷射到罐体四壁和罐底
□约5min时间即可完成洗涤作业，洗涤水若用废热水，还可提高洗涤效果
第二节啤酒发酵设备
一、啤酒发酵设备
1.圆柱锥底发酵罐
如图所示，整个罐体承压，罐顶为碟形封头，罐底为锥形，可聚集和回收O
C
；罐外壁设有冷却夹套或冷却盘管，可为三段式或者是两段式，罐体2
与环境之间设有保温层；罐内部安装CIP（Clean In Place）内部清洗系统，可在短时间内完成整个罐的彻底清洗，降低了工人劳动强度，提高效率；罐顶封头上安装压力表、安全阀、设置人孔以进行维修和清洁；罐底可完成麦汁进入、成熟啤酒排出，排酵母泥的工序。
第七章葡萄酒酿造工艺学
第一节葡萄酒简介
三、葡萄酒分类
A、按酒颜色分类
红葡萄酒：用皮红、肉白或皮肉皆红的葡萄带皮发酵而成，酒液含有果皮或果肉中的有色物质。酒的颜色呈自然深宝石红、宝石红或紫红、石榴红，而非人工着色
白葡萄酒：用白葡萄或皮红肉白的葡萄分离发酵制成。酒的颜色近似无色、浅黄色而微带绿、浅黄、禾杆黄、金黄
桃红葡萄酒：用带色的红葡萄短时间浸提或分离发酵制成。酒的颜色为桃红色或浅玫瑰色
B、按含糖多少分类
干葡萄酒：
含糖量（以葡萄糖汁计）≤4.0克／升，品尝时感觉不出甜味，具有
洁净、爽怡、和谐怡悦的酒香和果香。
分为干红葡萄酒、干白葡萄酒、干桃红葡萄酒
半干葡萄酒：
含糖量一般在4.1-12克／升，微具甜感，酒的口味洁净，舒顺，味觉圆润并具有和谐怡悦的酒香和果香。
分为半干红葡萄酒、半干白葡萄酒、半干桃红葡萄酒
半甜葡萄酒：
含糖量12.1-50克／升，具有甘甜、爽顺、舒润的酒香和果香
分为半甜红葡萄酒、半甜白葡萄酒、半甜桃红葡萄酒
甜葡萄酒：
含糖量≥50克／升，具有甘甜、醇厚、舒适的口味及和谐的酒香和果香
由于酒的色泽不同，又分为甜红葡萄酒、甜白葡萄酒、甜桃红葡萄酒
C、按酿造的方法分类
天然葡萄酒：完全用葡萄为原料发酵而成，不添加糖或酒精、以葡萄原料所含有的糖分来控制产品符合质量标准
加强葡萄酒：葡萄发酵成原酒，添加原白兰地或脱臭酒精从而提高酒精的含量，添加糖来提高含糖量
加香葡萄酒：采用葡萄原酒浸泡芳香植物，再经调配制成
如：味美思、丁香葡萄酒
D、按是否含二氧化碳
静酒：不含或很少含有自身发酵的二氧化碳的葡萄酒叫静酒
起泡葡萄酒
天然起泡酒
人工起泡酒
天然起泡酒中保留了发酵过程中自身产生的二氧化碳
如：法国香巴尼地区产生的香槟酒，在世界上久负盛名
四、SO2的作用
(1)杀菌作用：能消灭葡萄皮上的野生酵母与杂菌的繁殖，使优良酵母获得最好的发酵条件
（2）澄清作用：能使葡萄汁很快获得澄清
（3）溶解作用：二氧化硫添加到葡萄醪中，立即生成亚硫酸，有利于果皮上的成分溶解，增加葡萄酒的色素
（4）增酸作用：二氧化硫阻止了分解苹果酸和酒石酸的细菌，又与苹果酸及酒石酸的钾、
钙等盐类作用，使它们的酸游离
（5）抗氧化作用：二氧化硫具有强的防止葡萄醪和葡萄酒氧化的作用，并能防止腐烂的葡萄所含的氧化酶对单宁和色素的氧化
（6）
五、葡萄酒发酵中的微生物
1.葡萄酒酵母
细胞透明、圆形或椭圆形，含有转化酶、发酵加强，能发酵蔗糖，葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖等，能够抵抗较高的酒精度，是葡萄酒酿造的主要酵母
2.尖端酵母
不发酵蔗糖，在自然界广泛存在，能抗低温，耐高酸，开始发酵快，当酒精度达到5％时即停止发酵，让位于葡萄酒酵母
3.巴氏酵母
形状呈长卵形，一般6-10微米，发酵很慢，是葡萄酒后期发酵的酵母
第二节红葡萄酒的酿造
一、工艺流程
十、主发酵：
在木桶内装入调节好的葡萄汁，约装木桶容量的四分之三。温度20-30℃，1-2天即开始发酵。主发酵一般为8-15天，天冷时可延至20天，至残糖量低于0.1％后除去皮渣
十一、后发酵：
主发酵后将酒液移入大木桶内，在15-18℃的温度下缓慢地进行后发酵一个月，使残糖进一步发酵为酒精
几个概念
A 添桶添桶是将健康同品种、同酒龄的原酒添满桶，目的是使容器中不留空隙
B 倒桶倒桶可以使酒澄清，释放二氧化碳气和为酒的发育带来必要的氧气
C 陈酿自成酒后到饮用，这段时间为陈酿，陈酿是酒向柔和、协调丰美转化的重要过程
第四节葡萄酒的鉴赏
眼睛、鼻子和嘴巴都参与对酒的品尝，为了得到好的结果要遵守以下原则：
1.一间非常明亮且远离其他香味的房间（如花、香水、烟草）
2.饭前尝酒
3.每一种酒作同样的评定
上好的葡萄酒杯一般应是：设计简单、无装饰、高脚、薄壁、透明而无瑕疵。
由于酒杯的式样很多而又大小不同，所以专家们合力设计了一支标准品酒杯，称为INAO或ISO
杯脚高5-6cm,酒杯容量在215ml左右。酒杯口小腹大，状如郁金香（图示），杯身容量大则葡萄酒可以自由呼吸，杯口略收窄则酒液晃动时不会溅出来且使酒香能聚集杯口，以便鉴赏酒香。
品酒应使用无色的，郁金香花型的玻璃高脚酒杯，最多倒入量为杯子的1／3。
葡萄酒的粘度，当闻过酒的香味之后，转动玻璃杯中的酒，观察留在杯壁上的酒滴，业内人士称之为“泪”或“腿”。酒的糖度和酒精度越高，这种酒滴越明显。
葡萄酒的气味与口味：从杯子里散发出的气味对于葡萄酒的性质和质量是非常好注释。
首先是闻。慢慢地转动杯子中的酒，以便能够完全的感觉它的香气，鲜酿酒的特性主要由新鲜的果香味来实现，纷繁复杂的香味是名牌酒引以为骄傲的原因。葡萄酒在摄氏8-18度时，最能出色表现其香味。
摇晃杯中酒，使氧气与葡萄酒充分融合，最大程度地释放出葡萄酒的独特香气。
闻香时，专业人士一般喜欢分两三次来进行香气分析。第一次先闻静止状态的酒，应该是闻到的气味很淡，因为只闻到了扩散性最强的那一部分香气。因此，第一次闻香的结果不能作为评价葡萄酒香气的主要依据，然后晃动酒杯，促使酒与空气中的氧接触，让酒的香味物质释放出来，再进行第二次闻香，这次闻到的香味应该是比较丰富、浓郁、复杂。
口中放入少量的酒，吸入一丝空气以便于颤动口中的酒来分辨香味。舌头上的味蕾对于甜、酸、咸、苦四种基本味道非常敏感。同样，对酒精（温度的感觉）和在酒中可能的含量也能评价。
正确客观地分析葡萄酒的口味，需要有正确的品尝法。
首先，将酒杯举起，杯口放在嘴唇之间，并压住下唇，头部稍往后仰，就像平时喝酒一样，但应避免像喝酒那样酒依靠重力的作用流入口中，而应轻轻地向口中吸气，并控制吸入的酒量，使葡萄酒均匀地分布在平展的舌头表面，然后将葡萄酒控制在口腔前部。
每次吸入的酒量不能过多，也不能过少，应在6-10ml之间。酒量过多，不仅所需加热时间长，而且很难在口内保持住，迫使我们在品尝过程中摄入过量的葡萄酒，特别是当一次品尝酒样较多时。相反，如果吸入的酒量过少，则不能浸润口腔和舌头的整个表面，而且出于唾液的稀释而不能代表葡萄酒本身的口味。除此之外，每次吸入的酒量应一致。否则，在品尝不同的酒样时就没有可比性。
当葡萄酒进入口腔后，闭上双唇，头微向前倾，利用舌头和面部肌肉的运动，搅
动葡萄酒，也可将口张轻轻地向内吸气。这样不仅可防止葡萄酒从口中流出还可
使葡萄酒蒸汽进行鼻腔后部。
在口味分析结束时，最后咽下少量葡萄酒，将其余部分吐出。然后，用舌头舔牙
齿和口腔内表面，以鉴别尾味。
根据品尝目的不同，将葡萄酒在口内保留的时间可为2-5秒，亦可延长到12-15
秒。在第一种情况下，不可能品尝到红葡萄酒的单宁味道。如果要全面，深入分
析葡萄酒的口味，应将葡萄酒在口中保留12-15秒。
在结束第一个酒样后，应停留一段时间，以鉴别它的余味。只有当这个酒样引起
的所有感觉消失后，才能品尝下一个酒样。
单元五中国黄酒
一、中国黄酒的基本概念
1.中国黄酒的定义
根据我国最新的饮料酒分类国家标准GB/T 17204-2008规定：
黄酒是以稻米、黍米等为主要原料，加曲、酒母等糖化发酵剂酿制而成的发酵酒。
黄酒是以糯米类黄酒为其典型代表，主要品种有绍兴元红酒、绍兴加饭酒、绍兴善酿酒、福建新罗泉牌沉缸酒等传统著名品牌。
黄酒具有历史悠久、品种繁多、营养丰富、用途广泛、饮法多样等特点。
二、中国黄酒的分类方法
黄酒的种类繁多，经过数千年的发展，黄酒家族的成员不断扩大，品种琳琅满目，酒的名称更是丰富多彩。
现代主要按黄酒风格及所含糖分浓度来分，但由于传统习惯的原因，也有很多其它的分类方法同时使用。
1.根据黄酒风格的分类
2.根据酒中糖浓度的分类
3.根据原材料的分类
4.其它习惯分类
（1）传统型黄酒
以稻米、黍米、玉米、小米、小麦等为主要原料，经蒸煮、加酒曲、糖化、发酵、压榨、过滤、煎酒（除菌）、贮存、勾兑而成的黄酒。
（2）清爽型黄酒
以稻米、黍米、玉米、小米、小麦等为主要原料，加入酒曲（或部分酶制剂和酵母）为糖化发酵剂，经蒸煮、糖化、发酵、压榨、过滤、煎酒（除菌）、贮存、勾兑而成的、口味清爽的黄酒。
（3）特型黄酒
由于原辅料和（或）工艺有所改变（如加入药食同源等物质），具有特殊风味且不改变黄酒风格的酒。
2.根据产品糖分含量的分类
根据常用的分类方法：
分为干型黄酒、半干型黄酒、半甜黄酒、甜黄酒
3.根据原材料的分类
就是按生产酒的原料而进行的分类，分为稻米酒和非稻米酒。
1）稻米黄酒
常用原料包括糯米酒，粳米酒、籼米酒和黑米酒等。
2）非稻米酒
常用原料包括玉米黄酒、黍米黄酒、小米黄酒、小麦黄酒、青稞酒等。
4.其他习惯分类
1）根据曲药发酵剂的分类
按酿酒用曲的种类来分
如小曲黄酒，生麦曲黄酒，熟麦曲黄酒，纯种曲黄酒，红曲黄酒，黄衣红曲黄酒，乌衣红曲黄酒。
3）根据酿造方法的分类
淋饭酒
摊饭酒
喂饭酒
4）根据外观状态的分类
根据颜色，浊度等的分类，如清酒，浊酒，白酒，黄酒，红酒（红曲酿造的
酒）等；
在不同地方还有习惯称呼，如江西称“水酒”、陕西称“稠酒”、江南称“老
白酒”等；
根据固形物多少，除了液态的酒外，还有半固态的“酒娘”。
6）根据用途的分类
根据销售对象分类，如“路庄”（具体如“京装”，清代指销往北京的酒）；
也有根据饮用方式来分类，如古代有煮酒和非煮酒的区别。
黄酒的分类
1、按原料分类：
(1) 稻米黄酒：糯米黄酒、粳米黄酒、籼米黄酒。
(2) 非稻米黄酒：黍米黄酒、小麦黄酒、玉米黄酒、小米黄酒、薯干黄酒。
2、按糖化发酵剂分类：红曲黄酒（包括乌衣红曲黄酒）、麦曲黄酒、小曲黄酒。
3、按工艺分类：摊饭酒、淋饭酒、喂饭酒、新工艺大罐发酵黄酒。
4、按含糖量分类：（以总糖量计）
干黄酒 <15.0g/L
半干黄酒 15.1g/L-40.0g/L
半甜黄酒 40.1g/L-100g/L
甜黄酒 >100g/L
六、传统黄酒酿造工艺的基本技术特点
黄酒是由霉菌、酵母、细菌等多种微生物将大米等淀粉原料经边糖化、边发酵的并行复式发酵酿制而成的酿造酒。
酿制黄酒难于啤酒、葡萄酒、果酒、蒸馏酒、配制酒及鸡尾酒等各类饮料酒，特别是特种原料的风味独特黄酒。
1.黄酒原材料的质量
1）原料米
2）水
3）曲
4）淋饭酒母
2.黄酒酿酒工艺过程的技术特点
1）浸米
2）开耙
3）储存
4）成品酒
3.黄酒新老工艺的结合
黄酒的生产发酵特点
(1)黄酒由多种霉菌、酵母菌、细菌等共同作用酿制而成。
(2)黄酒酿造传统上是选择冬季低温条件下进行。
(3)黄酒酿造是采用边糖化边发酵的方式。
(4)黄酒酿造是浓醪发酵。
(5)成品黄酒经过灭菌装坛，长时间的陈酿贮存（1-3年）。
二、传统黄酒的酿造
传统黄酒分类（绍兴酒）
第三节现代黄酒酿造
一、黄酒的种类
糯米酒，黑米酒、玉米黄酒、粟米酒、青稞酒等
2、国家标准中黄酒的分类法
在最新的国家标准中，黄酒的定义是：以稻米、黍米、黑米、玉米、小麦等为原料，经过蒸料，拌以麦曲、米曲或酒药，进行糖化和发酵酿制而成的各类黄酒。按黄酒的含糖量将黄酒分为以下6类：
干黄酒
半干黄酒
半甜黄酒
甜黄酒
浓甜黄酒
加香黄酒
3、淋饮酒、摊饭酒和喂饭酒
这是按酿造方法对黄酒分类时的称呼。可将黄酒分成三类:
淋饭酒：淋饭酒是指蒸熟的米饭用冷水淋凉，然后，拌入酒药粉末，搭窝，糖化，最后加水发酵成酒。口味较淡薄。这样酿成的淋饭酒，有的工厂是用来作为酒母的。即所谓的“淋饭酒母”。
摊饭酒：是指将蒸熟的米饭摊在竹篦上，使米饭在空气中冷却，然后再加入麦曲、酒母（淋饭酒母）、浸米浆水等，混合后直接进行发酵。
喂饭酒：按这种方法酿酒时，米饭不是一次性加入，而是分批加入。
《发酵工程原理与技术》课程复习提纲及部分知识点 [复习提纲] 什么是发酵？发酵工程的发展历程？ 发酵的定义在合适的条件下利用生物细胞内特定的代谢途径转变外界底物生成人类所需目标产物或菌体的过程 自然发酵时期 1.发酵工程的诞生 2.通气搅拌液体深层发酵的建立 3.大规模连续发酵以及代谢调控发酵技术的建立 4.现代发酵工程时期 发酵工业常用的微生物及其特点。 ①细菌：枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等②放线菌：链霉菌属、小单胞菌属和诺卡均属③酵母菌：啤酒酵母、假丝酵母、类酵母 4.霉菌 菌种的分离及保藏 一稀释涂布和划线分离法二利用平皿中的生化反应进行分离三组织分离法四通过控制营养和培养条件进行分离 一斜面保藏方法二液体石蜡油保藏法三冷冻干燥保藏法四真空干燥法五液氮超低温保藏法六工程菌的保藏 菌种的退化及复壮 菌种退化是指生产菌种或选育过程中筛选出来的较优良菌株，由于进行转移传代或包藏之后，群体中某些生理特征和形态特征逐渐减退或完全丧失的现象退化的原因主要有基因突变连续传代以及不当的培养和保藏条件 菌种的复壮通过人工选择法从中分离筛选出那些具有优良性状的个体使菌种获得纯化服装的方法一纯种分离二淘汰法三宿主体内复壮法 微生物育种的方法有哪些？ 自然育种、诱变育种 培养基的主要成分。 水、碳源、氮源、无机盐、生长因子、 碳源及氮源的种类。 碳源种类：1、糖类2、醇类3、有机酸类4、脂肪类5、烃类6、气体 氮源种类：1、无机氮源 2、有机氮源 培养基的设计的基本原则？ 一根据生产菌株的营养特性配制培养基二营养成分的配比恰当三渗透压 4ph 值 发酵工业原料的选择原则 一因地制宜就地取材原料产地离工厂要近，便于运输节省费用 二营养物质的组成比较丰富浓度恰当能满足菌种发育和生长繁殖成大量有生理功能菌丝体的需要更重要的是能显示出产物合成的潜力 三原料资源要丰富容易收集
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。
C初级代谢产物：微生物合成在它们生长和繁殖过程中所必须的物质（如糖、氨基酸、脂肪、核苷酸及其聚合物）的过程；所合成的物质称为初级代谢产物。 次级代谢产物：微生物在生长和繁殖过程中合成对微生物的生长、繁殖无关或功能不明确的化合物的过程；这些化合物称为次级代谢产物。F发酵：任何通过扩大规模培养生物细胞（含动、植物细胞和微生物细胞）来生产产品的过程。 发酵机制：微生物通过其代谢活动，利用基质合成人们所需要的产物的内在规律。 分批培养：在一个密闭系统内一次性投入有限数量营养物进行培养的方法。发酵动力学：研究发酵过程中菌体生长、基质消耗、产物生成的动态平衡及其内在规律的科学。 H呼吸强度：指单位质量干菌株在单位时间内的吸氧量。 耗氧速率：指单位体积培养液在单位时间内的吸氧量。 J静置培养法：又称厌气培养，即将培养基盛于发酵罐中，在接种后，不通空气进行培养。 绝对过滤：是介质之间的空隙小于被滤除的微生物，当空气流过介质后，空气中的微生物被滤除的过滤方式。 L连续培养：又称连续发酵，是指以一定速度向发发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，使培养物在近似恒定状态下生长的培养方法。 M灭菌：用物理或化学的方法杀死物料或设备中所有有生命的有机体的技术或工艺过程；它既能杀死营养细胞又能杀死细菌芽孢。P培养基：微生物生长繁殖和生物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。Q前体：产物的生物合成过程中，被菌体直接用于产物合成而自身结构无显著变化的物质。 T通气培养法：又称好气性发酵，这种发酵在培养过程中必须通入空气，以维持一定的溶氧水平，菌体才能迅速进行生长发酵。同功酶：能催化相同的生化反应，但酶蛋白分子结构有差异的一类酶。调节组成酶：酶的合成不依赖于环境中的物质存在而存在的一类酶。 调节诱导酶：细胞为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的一类酶。调节突变株：指菌株因外界条件影响，而产生不受终产物及其结构类似物反馈抑制或阻遏的突变株，此时终产物能够大量积累。W微生物工程：研究微生物生长、繁殖及代谢活动、代谢产物合成及其控制规律的科学。 完全培养基：即在培养基内不但含有碳源与无机盐，还含有构成菌体所需要材料的培养基。 X消毒：用物理或化学的方法杀死物料、容器器皿内外病原微生物的过程，一般只能杀死营养细胞而不能杀死细菌芽孢。 Y营养缺陷型突变株：指在微生物生长过程中，因产品合成途径中某种酶缺陷，而不能生成终产物，只能生成中间代谢物，必须添加终产物，微生物才能生长的突变株。 Z种子扩大培养：指将保存在沙土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养，最终获得一定数量和质量的纯种的过程。 最低临界氧浓度：各种微生物对培养液中溶氧浓度的最低要求，称为临界氧浓度。 最低培养基：即培养基是由单一碳源葡萄糖与无机盐组成，这时葡萄糖在微生物生长代谢过程中既作为生长代谢过程中所需要的能源，又作为构成菌体材料的培养基。
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
第一章，绪论 一、填空： 微生物工程可分为发酵和提纯两部分，其中以发酵为主。 化学工程与发酵工程的本质区别在于化学工程利用非生物催化剂，发酵工程利用生物催化剂---酶。 二、判断： 发酵产品是经微生物厌氧生物氧化过程获得的。错 三、课后思考题： 1、发酵的定义：利用微生物的新陈代谢作用，把底物（有机物）转化成中间产物，从而获得某种工业产品。（工业上定义、广义、有氧无氧均可） 2、发酵流程： 3、比拟放大的基本过程：斜面菌种－摇瓶试验(培养基、温度、起始pH值、需氧量、发酵时间)－小型发酵罐－中试－大规模工业生产 4、发酵工程的发展经历了哪几个阶段？ 1.）自然发酵时期 2）纯培养技术建立(第一个转折期) 3）通气搅拌的好气性发酵工程技术建立(第二个转折期) 4）人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术建立(第三个转折期) 5）发酵动力学、连续化、自动化工程技术的建立(第四个转折期) 6）生物合成和化学合成相结合工程技术建立(第五个转折期) 5、微生物工业发展趋势 1）、几个转变 分解代谢→合成代谢 自然发酵→人工控制的突变型发酵→代谢控制发酵→通过遗传因子的人工支配建立的发酵（如工程菌） 2）、化学合成与生物合成相结合 3）、大型、连续化、自动化发酵 发酵罐的容量可达500t，常用的也达20-30t。 4）、人工诱变育种和代谢控制发酵
微生物潜力进一步挖掘，新菌株、新产品层出不穷。 5）、原料范围不断扩大 石油、植物淀粉、天然气、空气、纤维素、木质素等 6、举例说明微生物工业的范围 酿酒工业（啤酒、葡萄酒、白酒） 食品工业（酱、酱油、食醋、腐乳、面包、酸乳） 有机溶剂发酵工业（酒精、丙酮、丁醇） 抗生素发酵工业（青霉素、链霉素、土霉素等） 有机酸发酵工业（柠檬酸、葡萄糖酸等） 酶制剂发酵工业（淀粉酶、蛋白酶等） 氨基酸发酵工业（谷氨酸、赖氨酸等） 核苷酸类物质发酵工业（肌苷酸、肌苷等） 维生素发酵工业（维生素B12、维生素B2等） 生理活性物质发酵工业（激素、赤霉素等） 名贵医药产品发酵工业（干扰素、白介素等） 微生物菌体蛋白发酵工业（酵母、单细胞蛋白） 微生物环境净化工业（利用微生物处理废水等） 生物能工业（沼气、纤维素等天然原料发酵生产酒精、乙烯等能源物质） 微生物治金工业（微生物探矿、治金、石油脱硫等） 第二章发酵基础知识 1、写出生产以下产品的主要菌种： 啤酒（啤酒酵母）、黄酒（霉菌（根霉、曲霉）、酵母菌、细菌）、味精（谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌）、柠檬酸（黑曲霉）、食醋（霉菌、酵母菌、醋酸菌）、酸奶（乳酸菌（保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、乳酸链球菌）） 2、发酵工艺控制中，主要应监控温度、pH值、溶解氧、 泡沫、氧化还原电位等。 3、概念：单菌发酵: 现代发酵工业中最常见，传统发酵工业中很难实现。 混合菌发酵: 自然发酵和人工接种发酵 液态发酵: 发酵基质呈流动状态，如啤酒发酵、柠檬酸发酵等。 固态发酵: 发酵基质呈不流动状态。如固态酱油发酵、米醋发酵、大曲酒（白酒）发酵等。半固态发酵: 发酵基质呈半流动状态，如黄酒发酵、传统稀醪酱油发酵等。 4、发酵产品主要类型 微生物菌体、代谢产物、酶 5、如何理解：传统工艺，原料决定菌种；现代工艺，菌种决定原料？ 传统工艺，原料决定菌种：传统工艺中，发酵原料是一种选择培养基。 传统工艺就是利用这种选择作用，把自然界带入的各种野生菌，在发酵基质上进行选择富集培养，这些微生物生长和代谢的结果可生产出有特殊风味的食品。 现代工艺，菌种决定原料：在使用纯种发酵剂前，我们必须对原料进行灭菌，以防止其他杂菌对发酵的干扰。 6、发酵产品主要有哪些附加值 1）发酵有利于食品保藏食品发酵后，改变了食品的渗透压、酸度、水的活性等，从而抑制了腐败微生物的生长，有利于食品保藏。 2）发酵产品有保健作用有些食品经过微生物发酵后，不仅能产生酸类和醇类等，还能产生某些抗菌素可抑制致病菌和肠内腐败菌。
发酵工程 名词解释： 临界氧浓度：各种微生物的呼吸强度是不同的，并且呼吸强度是随着培养液中溶解氧浓度的增加而加强，直至达到一个临界值为止。这个临界值就称为“临界氧浓度”。 前体：某些化合物被加入培养基后，能够直接在生物合成过程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，这类小分子物质被称为前体。 生物热：微生物在生长繁殖过程中，本身产生的大量热称为生物热。 喷雾干燥：利用各种不同的喷雾器，将悬浮液和粘滞的液体喷成雾状，形成具有较大面积的分散微粒，与热空气发生强烈的热交换，迅速派出自身的水分，在几秒到几十秒内获得干燥。气泛：气泛现象是气液混合设备的一个特征属性，往往发生在通气速率较大，搅拌速率不高的情况下。 补料：在微生物分批发酵过程中，以某种方式向发酵系统中补加一定物料，但不连续地向外放出发酵液。 发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。 定向培养：是根据菌种的分类地位选择培养基,选择培养条件,获得所需菌种的培养。 单细胞蛋白：也叫微生物蛋白，它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微生物菌体。 1、诱变育种的原理 答：诱变育种的理论基础是基因突变，主要包括染色体畸变和基因突变。诱变育种是利用各种被称为诱变剂的物理因素和化学试剂处理微生物细胞，提高基因突变频率，再通过适当的筛选方法获得所需要的高产优质菌种的育种方法。 2、简述诱变育种的基本方法及筛选 答：诱变育种一般包括两个部分：诱变和筛选。诱变部分成功的关键包括出发菌株的选择、诱变剂种类和剂量的选择，以及合理的使用方法。筛选部分包括初筛和复筛来测定菌种的生产能力。突变菌株的筛选：1、营养缺陷性突变株的筛选；2、抗反馈阻遏和抗反馈抑制突变菌株的筛选；3、组成型突变株的筛选；4、抗性突变株的筛选 3、影响发酵pH的因素有那些调节控制pH的根本措施 影响发酵PH的因素主要取决与培养基的成分和微生物的代谢特性，此外，通气条件的变化，菌体自溶或杂菌污染都可能引起发酵液PH的变化。调节控制PH的根本措施主要是考虑培养基中生理酸性物质与生理碱性物质的配比，然后是通过中间补料进一步加以控制，还可在发酵过程中加弱酸或弱碱进行PH的调节 4、发酵热包括哪几类 答：生物热、搅拌热、蒸发热、辐射热 5、发酵罐的基本条件包括那些 答：1发酵罐应有适宜的径高比。罐身较长，氧的利用率极高。2发酵罐应能承受一定的压力。因为发酵罐在灭菌和正常工作时，要承受一定的压力和温度。3发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混匀，实现传质传热作用，保证微生物发酵过程中所需的溶解氧。4发酵罐应具有足够的冷却面积。5发酵罐内应尽量减少死角，避免藏污积垢，保证灭菌彻底，防止染菌。6搅拌器的轴封要严密，以减少泄露。
发酵工程复习题 1.发酵工程：是指利用微生物的特定形状，通过现代工程技术，在发酵罐中生产有用物质的一种技术。 2.前体：是指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因有前体而又较大提高。 3.生长因子：某些微生物不能从普通的碳源、氮源、合成。而需要另外少量加入来满足生长所需的有机物。 4.接种龄：是指种子罐中培养的菌丝转入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。 5.接种量：是指移入的种子液体和接种后培养液体积的比例。 6.工业上常用的菌种：细菌、酵母菌、霉菌、放线菌 7.菌种的选育方法：自然选育、诱变选育、杂交选育 8.常用的菌种保藏方法：斜面低温保藏法、矿油保藏法、载体吸附保藏法、液氮超低温保藏法、真空冷冻干燥保藏法 9.微生物提供生长相应的营养条件：碳源、氮源、无机盐、微量元素、 10.生长因子：氨基酸、维生素、嘌呤和嘧啶碱及其衍生物 11.培养基的种类：孢子培养基、种子培养基、发酵培养基 12.培养基的灭菌方法：分批灭菌法、连续灭菌法 13.发酵的三种模式：歇发酵、连续发酵、流加发酵 14.发酵过程的代谢产物参数：温度、PH值、溶解氧、气泡 15.发酵常用的消泡剂：天然油脂类、高碳醇、脂肪酸和酯类聚醚类、
硅酮类 16.酿酒所用的曲：大曲、小曲 17.啤酒的酿造原料：大麦、酒花、水 接种龄选择对数生长后期，比较适合的接种量在50%~20%，这样可以在短时间内产生大量菌丝，缩短发酵周期。种子罐级数越多，变异的几率就越大，一般选择一级到二级。 18.高温短时灭菌法：提高灭菌温度可明显缩短灭菌时间，并减少培养基营养成分的破坏。 19.发酵罐的尺寸比例：酒花赋予啤酒香味和爽口苦味，同时也提高啤酒泡沫的持久力和稳定性，是蛋白质沉淀，有利于啤酒澄清，并有抑制作用，能增强麦芽汁和啤酒的防腐能力。 在红葡萄酒的生产过程中的作用：主要是起杀灭杂菌，澄清杂质，溶解色素以及增酸还原作用。 20.抗生素的分类?①按生物来源分：放线菌产生的抗生素（链霉素）、真菌产生的抗生素（青霉素)、细菌产生的抗生素（多黏菌素）动、植物产生的抗生素（鱼素）②按作用分：广谱抗生素（氨苄青霉素）、抗革兰氏阳性菌抗生素（青霉素）、抗革兰氏阴性菌抗生素（链霉素）、抗真菌抗生素（制霉素）、抗病毒抗生素（四环类抗生素）、抗癌抗生素（阿霉素）③按化学结构分：-内酰胺类（青霉素）、氨基糖苷类（链霉素）、大环内酯类（红霉素）、四环类（四环素）、多肽类（多粘菌素）④按作用机制分：抑制细胞壁合成的抗生素（青霉素）、影响细胞膜功能的抗生素（多烯类抗生素）、抑制病原菌蛋白质合成的抗生
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”。
发酵工程复习资料重 点
发酵工程（Fermentation Engineering）的定义 应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会服务的一门科学。 淀粉质原料进行蒸煮的目的是使植物组织和细胞膜彻底破裂，淀粉成为溶解状态进行液化；同时对进料进行灭菌；排除原料中的一些不良成分及气味。 为了实现这些目的，蒸煮设备必须达到下列要求： (1)能使淀粉细胞完全破裂，淀粉溶解成均匀的糊状物； (2)尽量减少淀粉和糖分的损耗，避免产生其它不必要的有害的化学变 化； (3)节省蒸汽，减少热损失； (4)设备能承受较高的压力，具有耐磨性，能使物料在锅内充分翻动，受 热均匀； (5)结构简单，操作方便，投资少。 连续蒸煮有低温长时间的罐式连续蒸煮，中温的柱式连续蒸煮和高温短时间的管式连续蒸煮 后熟器 在连续蒸煮中，后熟器是利用经加热器或蒸煮锅(罐)加热后的料液余热，在一定压力和温度下维持一定时间的继续蒸煮，因此，后熟器又称维持器。对后熟器的要求是，料液在后熟器中的整个截面上均匀地由下向上推动，力求做到先进先出。
真空冷却指的是醪液在一定的真空度下（即醪液进入负压状态）醪液本身产生大量蒸气（二次蒸气），并被抽出，这样便消耗了醪液大量的热量，因而醪液很快冷到与真空度相应的温度，这种醪液冷却法就称为真空冷却 糖化设备主要是糖化罐，其容积按1m3的糖化醪需要的1.3m3容积来计算。其旋转方向与冷却水在蛇管中水流的方向相反 ?连续糖化罐的作用是连续地把糊化醪与水稀释，并与液体曲或麸曲乳混 合，在一定温度下维持一定时间，保持流动状态，以利于酶的活动。二级真空冷却的连续糖化法。对蒸煮醪的前冷却和后冷却均采用真空冷却的糖化工艺，叫二级真空冷却糖化法 发酵罐的定义：是为一个特定生物化学过程的操作提供良好而满意的环境的容器。 ?1．按微生物生长代谢需要分类： ?好气：抗生素、酶制剂、酵母、氨基酸，维生素等产品是在好气发酵罐 中进行的；需要强烈的通风搅拌，目的是提高氧在发酵液中的传质系 数； ?厌气：丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等采用厌气发酵罐。不需要通气。 ? 2. 按照发酵罐设备特点分类： ?机械搅拌通风发酵罐：包括循环式，如伍式发酵罐，文氏管发酵罐，以 及非循环式的通风式发酵罐和自吸式发酵罐等。
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：
《发酵工程笔记》 笔者：赵可
目录 第一章绪论（p1） (1) 1.1概念 (1) 1.2发酵工程的研究内容 (1) 1.3发酵过程的特点 (2) 1.4发酵过程的问题 (2) 1.5发酵工程的发展简史 (2) 1.6发酵工程工程的任务 (2) 1.7发展方向 (3) 第二章生物发酵的基本过程（p36） (3) 2.1发酵的基本过程 (3) 2.2发酵过程的一般过程和操作方式 (3) 2.3微生物的发酵类型 (4) 2.3.1液体发酵 (4) 2.3.2固体发酵 (4) 2.3.3好氧发酵 (5) 2.3.4厌氧发酵 (5) 第三章种子扩大配培养（p44） (5) 3.1概念 (5) 3.2种子扩大培养工艺 (6) 3.2.1制备流程 (6) 3.2.2优良种子具备的条件 (6) 3.2.3影响种子的质量因素 (6) 3.2.4种子质量控制措施 (6) 第四章发酵培养基（p48） (6) 4.1一般特点 (6) 4.2发酵培养基的组成与制备 (6) 4.2.1发酵培养基的组成 (6) 4.2.2发酵培养基的制备要点 (7) 4.3发酵培养基的设计和优化 (8) 4.3.1设计发酵培养基要考虑的因素： (8) 4.3.2摇瓶实验： (8) 4.3.3正交实验：多因素多水平 (8) 第五章发酵过程产物分析（p53） (8) 5.1分析项目按性质分可分三类： (8) 5.2发酵终点的判断 (8) 第六章发酵动力学（p59） (8) 6.1发酵动力学概念 (8) 6.2研究发酵动力学的目的 (9) 6.3动力学 (9) 6.3.1课程重点 (9)
6.4生物反应类型 (9) 6.5发酵的目的 (9) 6.6发酵研究的关键问题 (9) 6.7优化发酵过程达到高产目标的方法 (10) 6.8发酵动力学研究的基本过程 (10) 6.9分批发酵动力学 (10) 6.9.1菌龄 (10) 6.9.2分类 (10) 6.9.3细胞生长动力学 (10) 6.9.4分批发酵基质消耗动力学 (11) 6.9.5分批发酵产物形成动力学 (11) 6.9.6分批发酵的优缺点 (12) 6.9.7重要截图（来自中国MOOC余龙江教授） (12) 6.10讨论与问题 (13) 第七章分批发酵、补料分批发酵和高密度发酵（p81） (14) 7.1分批发酵 (14) 7.1.1分批发酵的操作工艺 (15) 7.1.2菌体生长规律 (15) 7.1.3代谢变化 (15) 7.2补料分批发酵 (16) 7.2.1适用范围： (16) 7.2.2物料流加方式 (16) 7.2.3补料分批动力学 (16) 7.3高密度发酵 (16) 7.3.1影响高密度发酵生产的因素 (16) 7.3.2高密度发酵存在的问题 (17) 7.4讨论与问题 (17) 7.4.1分批发酵和补料分批发酵有哪些联系和区别？ (17) 7.4.2分批发酵的流程 (17) 7.4.3分批发酵包括哪些时期 (17) 7.5课堂问题 (17) 第八章连续发酵（p105） (19) 8.1基本概念 (19) 8.2连续发酵的优缺点 (19) 8.3连续发酵的类型 (19) 8.4连续发酵操作方式 (20) 8.4.1开放式连续发酵 (20) 8.4.2封闭式连续发酵 (20) 8.5膜连续发酵 (21) 8.6连续发酵的控制方式 (21) 8.7连续发酵的实际应用 (22) 8.7.1连续发酵 (22)
第一章 1．简述发酵工程的概念及其主要内容。 发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。它是应用生物学、化学和工程技术学的原理，大规模（工厂化）培养动植物和微生物细胞，生产生物量或产物的科学。发酵工程可分为上游工程、中游工程和下游工程。 生产微生物细胞（或生物量）； 生产微生物的酶；●生产微生物的代谢产物；?生产基因重组产物；?将一个化合物经过发酵改造其化学结构——生物转化。 2.什么叫次级代谢产物？次级代谢产物是微生物在哪些生长时期形成的？其与初级代谢产物有什么关系？ 以初级代谢产物为原料通过次级代谢合成的，对自身无明确生理作用的代谢产物叫次级代谢产物。关系：先产生初级代谢产物，后产生次级代谢产物；初级代谢是次级代谢的基础；次级代谢是初级代谢在特定前提下的继续与发展。 3.发酵过程有哪些组成部分？ 用于菌种扩大培养和发酵生产用的培养基配方； 培养基、发酵罐和辅助设备的灭菌；●足量的高活性、纯培养的接种物；?在适宜条件的发酵罐中培养菌体生产产物；?产物的提取和纯化；?生产过程的废物的处理。 第二章 1.发酵工程菌株的选育方法有哪些？各有何特点？ 自然选育：自发突变率低，变异程度较轻微，变异过程十分缓慢；自发突变不定向，负向变异可能性大，正向变异可能性小 诱变育种：方法简单，快速，收效显著。 原生质体融合：打破种属间的界限，提高重组频率，扩大重组幅度。 杂交育种：使不同菌株的优良性状集中在重组体中，扩大变异范围，具有更强的方向性和目的性。 基因工程育种：按人们的愿望使生物体的遗传性状发生定向变异。 2.发酵工程对菌种有何要求？菌种的分离和筛选基本流程是怎样的？ 要求：能大量高效合成产物；发酵培养基原料廉价；培养条件容易控制；易于液中提取产物；不易污染其它杂菌和噬菌体；无毒无害；性能稳定，不易退化
发酵工程复习题（仅供参考） 第1章绪论 1.发酵：通过微生物的生长和繁殖代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程。 2.发酵工程：主要包括菌种选育和保藏、菌种的扩大生产、微生物代谢产物的发酵生产和分离纯化制备，同时也包括微生物生理功能的工业化利用等。 3．现代生物技术划分为：基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、生化工程等5个方面。 4.发酵的本质：①1680年，荷兰人列文虎克制成了显微镜；②1897年德国人毕希纳提出酶的催化理论后，对发酵的本质才最终有了真正的认识。 5.发酵工程技术的发展史（6个阶段）：①1900年以前，自然发酵阶段；②1900-1940年，德国人科赫在1905年因肺结核菌研究获诺贝尔奖，科赫发明了固体培养基，应用固体培养基分离培养细菌，得到了细菌的纯培养，同时改进了细菌的染色法，纯培养技术的建立是发酵技术发展的第一个转折时期；③1929年弗莱明发现青霉素，它的问世使千万生命免除了死亡的威胁，同时在发酵工业的发展史上开创了崭新的一页；④代谢控制发酵工程技术的建立，是发酵技术发展的第三个转折时期；⑤20世纪60年代，许多跨国公司决定研究生产微生物细胞作为饲料蛋白质的来源，甚至研究采用石油产品作为发酵原料，这一时期可视为发酵工业发展的第五阶段。⑥这一时期可以采用分子生物学为核心的现代生物技术手段，构建基因工程菌。 6.发酵工业的特点： ①发酵过程一般都是在常温下进行的生物化学反应，反应条件比较温和； ②可采用较廉价的原料生产较高价值的产品； ③发酵过程是通过生物体的自适应调节来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单一的代谢产物； ④由于生物体本身所具有的反应机制，能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，也可以比较复杂的高分子化合物； ⑤发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件的限制，可以根据订单安排通用发酵设备来生产多种多样的发酵产品。 7.（P6） 8.工业发酵的类型： ①根据对氧的需求分为：需氧发酵、兼性厌氧发酵和厌氧发酵； ②根据培养基物理状态分为：液体发酵和固体发酵； 9.近年的一些新发展的微生物培养方法（两步法液体深层培养）：此法在酶制剂生产和氨基酸生产方面应用较多。在酶制剂生产中，由于微生物生长与产酶的最适条件往往有很大的差异。采用两步法培养，可将菌体生长条件（营养期）与产酶条件区分开来，因而更容易控制各个生理时期的最适条件。
发酵工程复习资料 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。 发酵的本质 1、显微镜观察：微生物 2、著名的巴斯德实验：微生物作用 3、著名的毕希纳实验： 酵素（酶）的作用 本质：由微生物的生命活动所生产的酶的生物催化作用所致。 发酵动力学：是研究发酵过程中菌体生长、基质消耗、产物生产的动态平衡及其内在规律。 二.发酵工业菌种 一、工业上常用的微生物 1. 细菌 醋杆菌属的醋化醋杆菌、弱氧化醋杆菌、乳酸杆菌、枯草杆菌、丙酮丁醇梭菌、大肠杆菌、谷氨酸棒状杆菌 常用的细菌： 大肠杆菌 应用：对谷氨酸定量分析，生产天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸 乳酸杆菌
应用：乳酸、干酪、奶子酒、发面、泡菜、酸奶等的制作 枯草芽孢杆菌 应用：生产淀粉酶 2. 酵母菌 种类：酒精酵母、啤酒酵母、假丝酵母红酵母、面包酵母 应用：生产酒精、啤酒、石油发酵脱蜡和制取蛋白质、生产脂肪 3. 霉菌 黑曲霉：应用：生产有机酸、生产淀粉酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶 黄曲霉:应用：酱油、酱类（淀粉酶） 米曲霉：应用：产糖化酶和蛋白酶、主要用于酿酒制曲和酱油制曲 土曲霉：应用：生产甲义丁二酸 毛霉：应用：可以产生蛋白酶，我国多用于豆腐乳、豆豉等的制作 根霉：种类：米根霉、华根霉、少根根霉、爪哇根霉 应用：酿酒 青霉：应用：生产青霉素、葡萄糖氧化酶 红曲霉：应用：用于南方红曲酒（女儿红）的生产；用于红色色素的生产、豆腐乳的生产等 4. 放线菌：种类：龟裂链霉菌、金霉素链霉菌、灰色链霉菌、红霉素链霉菌 应用：各类抗生素。土霉素、四环素、链霉素、红霉素 5.未培养微生物 定义：指迄今所采用的微生物纯培养分离及培养方法还未获得纯培养的微生物，其在自然环境微
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
样卷1及参考答案 一、填空（每空1分，共30分） 1，工业上的发酵产品分为菌体、代谢产物、微生物酶和生物转化产品四个类别。 2，从本质上来说，微生物代谢是通过酶量调节和酶活性调节两种方式来进行调节的。 3，根据对氧需求的不同可将发酵分为通风发酵和厌氧发酵两种类型。 4，根据产物合成途径，我们可将次级代谢分为与糖代谢有关的类型、与脂肪酸代谢有关的类型、与萜烯和甾体化合物有关的类型、与TCA环有关的类型和与氨基酸代谢有关的类型五种类型。 5，卡尔文循环由羧化、还原和再生三个阶段（部分）组成。 6，发酵厂用于原料除杂的方法有筛选、风选和磁力除铁。 7，种子的制备可分为实验室种子制备和车间种子制备两个阶段。 8，空气除菌的方法有加热、静电、射线和介质过滤。 10，常用的连续灭菌工艺有喷射加热、薄板换热器和喷淋冷却。 11，氢化酶是氢细菌进行无机化能营养方式生长的关键酶，在多数氢细菌中有两种氢化酶，它们是颗粒状氢化酶和可溶性氢化酶。 二、名词解释（每题4分，共20分） 1，发酵工程 应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。 2，无菌空气 发酵工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会。此种空气称为“无菌空气”。 3，种子的扩大培养 是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，在经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级放大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。 4，酶合成的阻遏 某些酶在微生物生长时可正常地产生，但当生化途径的终产物浓度增加时或向生长培养基加入这种终产物时，酶的合成就被阻遏。这种低分子量的终产物(辅阻遏物)被认为是同胞内由调节基因编码的蛋白质(阻遏蛋白)结合，产生一种阻遏物，该阻遏物“关闭”对酶编码的结构基因。这样的酶称为可受阻遏的酶。阻遏酶合成的物质称为阻遏物。
发酵工程复习资料 第一章绪论 1、发酵及发酵产品各包括哪些类型？ 答案要点： 一）发酵的类型：按发酵原料分类：糖类物质发酵、石油发酵、废水发酵； 按发酵形式分类：固体发酵、液体发酵； 按发酵工艺流程分类：分批发酵、连续发酵、流加发酵； 按发酵过程对氧的需求分类：厌氧发酵、通风发酵； 按发酵产物分类：氨基酸发酵、有机酸发酵、抗生素发酵、酒精发酵、维生素发酵、 酶制剂发酵 二）发酵产品的类型：以菌体为产品、以微生物的酶为产品、以微生物的代谢产物为产品、生物转化过程 2、了解发酵工程的组成、基本要求及主要特点。 答案要点： 一）组成：上游工程：菌种选育、种子培养、培养基设计与制作、接种等。 发酵工程：发酵培养。 下游工程：产物的提取纯化、副产品的回收、废物处理等。 二）基本要求：发酵设备、合适的菌种、合适的培养基、有严格的无菌生长环境三）主要特点：1）发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件简单；2）发酵所用的原料主要以再生资源为主；3）发酵过程通过生物体的自动调节方式来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单一的代谢产物；4）获得按常规方法难以生产的产品；5）投资少，见效快，经济效率高；
6）维持无菌条件是发酵成败的关键； 7）环境污染小。 3、为什么说发酵工程在国民经济中有着重要的地位？ 答案要点： 因为发酵工程在医药、食品、能源、化工、冶金、农业、环境保护等方面均有着十分重要的作用，例如：抗生素的生产；饮料食品等的制造；沼气、微生物采油、生物肥料、生物农药以及三废处理等方面都有很重要的应用。所以说发酵工程在国民经济中有着重要的地位。 4、了解发酵工业的类型及必备条件。 答案要点： 一）发酵工业类型： 食品发酵工业：食品、酒类 1）传统分类 非食品发酵工业：抗生素、有机酸、氨基酸、酶制剂、核苷酸、单细胞蛋白 酿造业：利用微生物生产具有较高风味要求的发酵食品。 2）现代分类 发酵工业：经过微生物纯种培养后，提炼、精 制而获得成分单纯、无风味要求的 产品。 如：抗生素、柠檬酸、酶制剂、酒精等。 二）发酵工业必备条件： 1）适宜的微生物菌种；
一．填空题 第一章 1.发酵工业的发展经历了（自然发酵），纯培养技术的建立，（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 2.工业发酵方式根据所用菌种是单一或是多种可以分为单一（纯种发酵）和（混合）发酵。 3.微生物培养（发酵）方式，可以分为（分批培养）（发酵），（连续培养）（发酵），补料分批培养（发酵）三种类型。 4.（发酵工程）是连接生物技术上下游过程的重要枢纽；（发酵工程）是生物技术产业化的一个主要途径。 5.发酵工程发展史可分为三个发酵技术阶段：在1910以前为（自然）发酵技术阶段；深层培养生产青霉素属于（近代）发酵技术阶段；现代生物技术的技术特征就是以（基因工程）为首要标志。 第二章 1.常用工业微生物可分为：（细菌）、酵母菌、霉菌、（放线菌）四大类。 2.在培养基中掺入可溶性淀粉、酪素或CaCO3可以分别用于检测菌株产（淀粉）酶、产（蛋白）酶或产（酸）能力的大小。 3.（自然选育）是指对自然界中的微生物（未经人工诱变或杂交处理的情况下）进行分离和纯化，择优选取微生物菌种的方法。 4.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；原生质体融合技术、基因工程技术而进行的诱变育种称为（杂交育种）。 5.由于自发突变的作用而引起某些优良特性变弱或消失的现象称（菌种衰退）。 6.常用菌种保藏方法有（斜面）、沙土管、（液体石蜡）、真空冷冻等保藏法等。 7.（自然选育）方法简单易行，但获得优良菌种的几率小，一般难以满足生产的需要。 8.获得纯培养的方法有（稀释法）、划线法、（单细胞）挑选法、选择培养基分离法等方法。 9.富集培养目的就是让（目的菌）在种群中占优势，使筛选变得可能。 10.工业微生物菌种可以来自（自然分离），也可以来自从微生物菌种保藏机构与（工业单位）获取。 11.从自然界（获得目的菌的）分离和筛选微生物菌种，一般分为采样、（富集培养）、纯种分离、（初筛和复筛）等步骤。 12.（透明圈）法在固体培养基中渗入溶解性差、可被特定菌利用的营养成分，造成浑浊、不透明的培养基背景，所筛选的菌落周围就会形成透明圈。 13.（变色圈）法在底物平板中加入指示剂或显色剂,使所需微生物能被快速鉴别出来。 14.（生长圈）法将待检菌涂布于含工具菌并缺少工具菌营养物的平板上培养，若能合成平板工具菌所需的营养物，在该菌株的菌落周围工具菌便会形成一个混浊的生长圈。 15.（富集培养）：是根据微生物生理特点，设计一种选择性培养基，将样品加到培养基中，经过一段时间的培养，目的微生物迅速生长繁殖，数量上占了一定的优势，从中可有效分离目的菌株。 第三章 1.氨基酸，蛋白质，核苷酸，核酸，多糖，脂肪酸，维生素等，是各种不同种生物所共有的（初级代谢产物）。 2.抗生素、生长刺激素、维生素、色素、毒素、生物碱是由特定物种在特定阶段产生，且受环境影响很大的（次级代谢产物）。 12.发酵动力学主要内容为（细胞生长）动力学、（基质消耗）动力学及产物形成动力学。 13微生物调节其代谢采用调节（酶活性）、（酶合成量）、细胞膜的透性的三种方式。 第四章 1.实验室中配制固体培养基要加（0.2%~0.7%）琼脂或5~12 ％明胶等剂，（1~2 ％）培养基的琼脂用量则为半固体 2.天然的（孢子）培养基主要有：麸皮培养基、小米培养基、大米培养基、玉米碎屑培养基等。 3.（种子）培养基有供菌体大量繁殖的营养基质，营养成分要求比较丰富和完全，能维持稳定的（pH），最后一级的种子培养基的成分最好能较接近（发酵）培养基。 4.（发酵）培养基常用分批补料的方式来满足生长和合成两阶段不同的代谢需求。 5.发酵培养基的成分中必包含（碳源）、（氮源）无机盐、（生长因子）和水五大营养要素，还根据需要添加前体和产物促进剂。 6.工业上常用（葡萄糖）为淀粉水解糖，但要达到一定的质量指标。 第五章 1.（高压蒸汽灭菌法）可杀灭包括芽胞在内的所有微生物，是灭菌效果最好、应用最广的灭菌方法。 2.经5~7分钟后受紫外线照射的空气，才能使氧气产生（臭氧）。因此消毒时间应从灯亮5－7分钟后计时。 3.30w的紫外线灯管有效照射距离为（25~60），时间为（25~30）分钟