微生物发酵的综述
邵涵廷
上海师范大学环境工程系2003级0313542
摘要：本文主要介绍了微生物发酵的原理、类型、工业产品。列举出几种微生物发酵并说明其原料、使用的菌种、发酵的类型及发酵前后的营养成分的变化。以及如何培育发酵所需微生物的育种方法。在文章下半部分介绍了一些微生物发酵应用的最新动态。本文力求对微生物发酵综述。
关键词：微生物、发酵
1、微生物发酵的原理[1]：
自然界中的微生物能够从它生存的环境中吸取营养物和能量，进行物质的合成与代谢，进行繁衍，这一切生命活动几乎都是由酶催化的生物反应完成的。因此，在微生物细胞中存在能够催化各种反应的酶。我们可以从中筛选出能够产生某种酶较多的微生物，利用该微生物的代谢活动，获得某种产品。
自然界中存在的某些微生物因适应不同的环境，或因自身生存的需要而具备产生某种物质的能力，如某些微生物因争夺生存环境或营养物，会产生抗生素将其他种类的微生物杀死；微生物为将环境中的蛋白质、纤维素、淀粉等大分子变成可吸收的营养物，会产生蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶，将其水解成可吸收的小分子的多肽或氨基酸、葡萄糖；另外，微生物从环境中能够得到的营养物的种类必定有限，不能够满足需要，因此，微生物细胞会通过合成或分解代谢生产它必需的一些物质，包括氨基酸、核苷酸等等。这一切都是为满足微生物生存和繁殖的需要，人们就可以利用微生物的这种生产能力，生产各种有用的产品，如抗生素、氨基酸、酶等。
2、列举出几种微生物发酵并说明其原料、使用的菌种、发酵的类型（需氧或厌氧发酵）及发酵前后的营养成分的变化：
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。
酱：以大豆和少量面粉为原料，蒸煮后在空气中自然发酵。发酵过程主要是能够产生蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的霉菌，将大豆中的蛋白质、脂肪、淀粉分解，产生出氨基酸、多肽、甘油、脂肪酸等多种物质。这些物质使酱具有独特的酱香味。
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。
面包：现在的面包均是利用活性干酵母（面包酵母）经活化后，与面粉混合发酵，再加入各种添加剂，经烤制生产的。面粉发酵后淀粉结构发生改变，变得易于消化、营养易于吸收。
馒头：以前做馒头的面粉是经自然发酵后蒸制的，如果连续使用面肥发酵，经几代发酵，微生物会因生长优势而单一化。发酵的菌种一般多为乳酸菌。因为发酵产酸，在蒸制前要用碱中和酸，制得的馒头才松软适口、带有特殊香味。现在，大批量生产是采用干酵母发酵，所以不产酸，不需要再用碱中和即可蒸制。
3、如何选育菌种
为了获得适合大规模工业生产所需的优良生产菌种，一般首先是从自然界分离筛选具有产生目标产物能力的菌种，但这样获得的菌种的生产能力往往较低，生理生化特性不一定能满足生产要求，还需要进行大量的诱变选育，进一步提高其生产能力，改善性能；也可以对现有的生产菌种进行改造，即经诱变育种，选育出符合实际生产需要的菌株。
自然界中微生物资源异常丰富，土壤、水、空气、腐败的动植物残骸，都是微生物的主要集居和生长繁衍的场所。其种类之多，至今仍然是一个难于估测的未知数。以其集居环境（包括特殊和极端环境）、营养类型、生存方式、生理类型、代谢途径、合成能力等比较，均居生物界之冠。因此，微生物资源的开发和应用是当今世界瞩目的重大课题。
菌种的分离，不仅是把混杂的各类微生物有效地分开，得到纯种，更重要的是依着生产实际的要求，有的放矢、快速、准确地将能产生所需产物，或具有某种生化反应性能的菌种，从大量的微生物中挑选出来。有时是设计一种在分离阶段便能识别所需菌种的方法，更多的是利用特定的方法分离，获得所需菌种后，再进行识别。为了使获得的菌种能满足工业生产的需要，须考虑各种性能指标。因此，菌种分离和筛选的方法和策略就十分重要。
一般的菌种分离纯化和筛选步骤可分为采样、增殖与分离、发酵与性能测定等几个步骤。
4、微生物发酵应用的最新动态
4.1 淀粉发酵生产微生物多糖的研究现状[2]
近年来，以淀粉为原料利用生物技术开发出的新产品－微生物多糖，因其安全无毒、理化性质独特等优良性质而倍受关注。微生物糖包括胞内多糖、胞壁多糖和胞外多糖。胞外多糖是由微生物大量产生的多糖，易与菌体分离，可通过深层发酵实现工业化生产。一般微生物多糖是以淀粉水解为碳源发酵生产，也可直接利用可溶性淀粉经微生物酶作用制得。据D.E.Eveleigh统计，已经发现49属76种微生物产生胞外多糖，但真正有应用价值并已进行或接近工业化生产的仅十几种。近几年，随着对微生物多糖研究的深入，世界上微生物多糖的产量和年增长量均在10％以上，而一些新型多糖年增长量在30％以上。到目前为止，已大量投产的微生物多糖主要有黄原胶（Xanthan gum）、结冷胶（Gellan gum）、右旋糖酐（Dextran）、小核菌葡聚糖（Scleeroglucan）、短梗霉多糖（Pollulan）、热凝多糖（Curdlan）等。近年来又兴起对一些新型微生物多糖如海藻糖（Trehalose）、透明质酸（Hyaluronic）、壳聚糖（Chitasan）等的研究。微生物多糖具有植物多糖不具备的优良性质，它们生产周期短，不受季节、地域和病虫害条件限制，具有较强的市场竞争力和广阔的发展前景。目前，许多微生物多糖已作为胶凝剂、成膜剂、保鲜剂、乳化剂等，广泛应用于食品、制药、石油、化工等多个领域。据估计，全世界微生物多糖年加工业产值可达50亿－100亿美元。现将以淀粉质为原料发酵制得微生物多糖产品的研究现状及应用情况概述如下。
4.2 微生物发酵法中试生产1,3-丙二醇[3]
1,3-丙二醇是重要的化工和医药中间体原料，是新型聚酯——聚对苯二甲酸丙二酯（PTT）的单体。与聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）和尼龙等
相比，PTT具有染色性好、耐磨性强、低吸水性、低静电等优点，可在地毯、纺织、工程塑料等领域中广泛应用。目前，1,3-丙二醇的生产由杜邦公司和壳牌公司垄断，我国至今尚没有大规模生产1,3-丙二醇的企业，预计未来十年我国对1,3-丙二醇的需求量将超过30万吨/年。针对这一现状，课题组提出了葡萄糖好氧发酵生产甘油与甘油厌氧发酵生产1,3-丙二醇相结合的两步发酵工艺，获得中国发明专利授权，并提出微氧发酵的新工艺，使发酵时间缩短一半，首次提出并采用了酒精沉淀预处理技术，解决了产品难以提取分离的瓶颈问题。
4.3 微生物发酵生产二十二碳六烯酸的研究[4]
DHA 作为多不饱和脂肪酸系列中重要的一种，现已发现其对人类的许多疾病的治疗和预防有着重要的意义。目前它的分离纯化主要来自海洋鱼油，存在着许多不利因素限制其生产及应用，研究表明微生物具有大规模工业化生产DHA 的能力。通过对破囊壶菌
ATCC34304 等四株菌的发酵液的分析，发现ATCC34304 易于培养且DHA含量高，对ATCC34304 的发酵培养基组分和发酵条件进行进一步研究后得出，在以淀粉为碳源的培养基中，28℃170rpm 摇床光照培养6 天，DHA 含量达320.1mg/L。
4.4 利用微生物发酵生产辅酶Q10产物活性好,并可通过规模放大提高生产能力,因而颇受国内外学者的关注[5]。
4.5 微生物发酵法生产DHA 的研究[6]
DHA 是一种人体必需多不饱和脂肪酸，对人体健康有重要意义，微生物发酵法生产DHA 具有稳定性好、易于分离纯化和工业化等优点，是近年来研究的热点。通过对破囊壶菌ATCC34304 等四株菌的发酵液的分析，发现ATCC34304 易于培养且DHA 含量高，对ATCC34304 的发酵培养基组分和发酵条件进行进一步研究后得出，在以淀粉为碳源的培养基中，28℃170r/min 摇床光照培养6d，DHA 含量达320.1mg/L。
4.6微生物发酵法生产L - 丝氨酸的研究[7]
S112 是经诱变获得的抗丝氨酸结构类似物和分解能力缺陷的突变株,丝氨酸产率是116 g/ l 。摇瓶试验初糖50 g/ l ,发酵37 h时补糖40 g/ l ,可有效提高产酸率50 %左右。分批培养补氮试验表明补充氮源同时补糖与只补糖相比,产酸率差异不明显,说明丝氨酸产生菌产丝氨酸过程对氮源的需求不高。经发酵培养基氮源的筛选,认为10%鱼粉水解液是最优的。在7升发酵罐试验,没有补糖的情况下46 h开始产丝氨酸,46、54、58、62、66和72 h产酸率大致相同, 为118 g/l 。
4.7 微生物发酵法生产透明质酸是一种高效的生产方式[8]。
透明质酸又名玻璃酸，是一种天然产生的、高分子量的、独特的线性大分子粘多糖，该
物质在1934年由美国哥伦比亚大学医学院首次从牛眼玻璃体中分离出。它是由?-D-
葡萄糖醛酸和?-D-N-葡萄糖的双糖单位反复交替连接而成的连锁状高分子物质，广泛存在于动物的各种组织细胞间质中，其中在玻璃体液、软骨、皮肤、脐带和鸡冠中含量较高，同时它还是链球菌、绿脓杆菌等类菌株荚膜的主要成分。
总之，组织提取法工艺较成熟，但多种原因生产受到很大限制；微生物发酵法不受原料限制可大规模生产，HA的发酵产量已从以前的100~400mg/L增至1~8g/L,分子量也从106高到(1~5)*106发酵法已进入工业生产阶段，为满足其日益扩大的市场需要，微生物发酵法产透明质酸的研究还需进一步研究，国外研究的焦点已集中在医药级的HA研发上，国内必须加大在药用级HA 研发上的投入，尽快赶上国外先进水平。
4.8 微生物发酵法生产乳清酸[9]
以谷氨酸棒杆菌JSIM 201为出发菌株,通过紫外线和甲基磺酸乙酯诱变处理,得到了一株尿嘧啶营养缺陷型突变体U12菌株,它能以葡萄糖为碳源,硫酸铵为氮源,在发酵液中积累一种紫外吸收物质.该紫外吸收物质经物理、化学分析鉴定,证明是乳清酸.对U12菌株进行了发酵条件优化研究,在最佳发酵工艺条件下,积累乳清酸最高达到8.6g/L.
5、总结
自然界中的微生物能够从它生存的环境中吸取营养物和能量，进行物质的合成与代谢，进行繁衍。其中一种方式就是通过酶来来分解营养物，产生所含能量教低等级有机物，从中获取释放出来的能量差值。这一生命活动几乎都是由酶催化的生物反应完成的。因此，在微生物细胞中存在能够催化各种反应的酶。我们可以从中筛选出能够产生某种酶较多的微生物，利用该微生物的代谢活动，获得某种产品。
人类经过很长一段时间的实践和研究。已经能够很好的利用微生物的这一特性，为自己生产许多通过别的方式很难得到的物质和能量。相信最早的发酵应用应该是酿酒和腌制食品了。随着科学的不断发展，微生物发酵应用进入了一个新的境界。举例来说，微生物多糖、1,3-丙二醇、二十二碳六烯酸、辅酶Q10的生产。这些物质往往因其安全无毒、理化性质独特等优良性质而倍受关注。
为了获得适合大规模工业生产所需的优良生产菌种，一般首先是从自然界分离筛选具有产生目标产物能力的菌种，但这样获得的菌种的生产能力往往较低，生理生化特性不一定能满足生产要求，还需要进行大量的诱变选育，进一步提高其生产能力，改善性能；也可以对现有的生产菌种进行改造，即经诱变育种，选育出符合实际生产需要的菌株。
微生物的数量至今仍然是一个难于估测的未知数，因此，微生物发酵的菌种的选种纯化
是十分重要的。这个过程需经过长期、标准化的筛选和选育。至尽已经形成了一套自成体系的方法。
因此，微生物发酵成为了微生物学科的重要的一个分支。对于在环境工程中的污水处理，目前就需要微生物的酶起分解污染物的作用。这与微生物发酵有相关联的地方。
参考文献：
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[9] 张一平,柏建新,朱晓宏,杜郭君,邓崇亮,微生物发酵法生产乳清酸,无锡轻工大学学
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《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。
工业发酵进展
微生物发酵培养基的优化方法 对于微生物的生长及发酵，其培养基成份非常复杂，特别是有关微生物发酵的培养基，各营养物质和生长因子之间的配比，以及它们之间的相互作用是非常微妙的。面对特定的微生物，人们希望找到一种最适合其生长及发酵的培养基，在原来的基础上提高发酵产物的产量，以期达到生产最大发酵产物的目的。发酵培养基的优化在微生物产业化生产中举足轻重，是从实验室到工业生产的必要环节。能否设计出一个好的发酵培养基，是一个发酵产品工业化成功中非常重要的一步。以工业微生物为例，选育或构建一株优良菌株仅仅是一个开始，要使优良菌株的潜力充分发挥出来，还必须优化其发酵过程，以获得较高的产物浓度（便于下游处理），较高的底物转化率（降低原料成本）和较高的生产强度（缩短发酵周期）。设计发酵培养基时还应时刻把工 实验室最常用的优化方法是单次单因子法，这种方法是在假设因素间不存在交互作用的前提下，通过一次改变一个因素的水平而其他因素保持恒定水平，然后逐个因素进行考察的优化方法。但是由于考察的因素间经常存在交互作用，使得该方法并非总能获得最佳的优化条件。另外，当考察的因素较多时，需要太多的实验次数和较长的实验周期[3]。所以现在的培养基优化实验中一般不采用或不单独采用这种方法，而采用多因子试验。 2.多因子试验 多因子试验需要解决的两个问题: (1)哪些因子对响应具有最大(或最小)的效应，哪些因子间具有交互作用。 (2)感兴趣区域的因子组合情况，并对独立变量进行优化。
3.正交实验设计 正交实验设计是安排多因子的一种常用方法，通过合理的实验设计，可用少量的具有代表性的试验来代替全面试验，较快地取得实验结果。正交实验的实质就是选择适当的正交表，合理安排实验的分析实验结果的一种实验方法。具体可以分为下面四步： （1）根据问题的要求和客观的条件确定因子和水平，列出因子水平表； （2）根据因子和水平数选用合适的正交表，设计正交表头，并安排实验； （3）根据正交表给出的实验方案，进行实验； （4）对实验结果进行分析，选出较优的“试验”条件以及对结果有显著影响的因子。 正交试验设计注重如何科学合理地安排试验，可同时考虑几种因素，寻找最佳因 次 报道。CastroPML报道用此法设计20种培养基，做24次试验，把gamma干扰素的产量提高了45%。 6.部分因子设计法 部分因子设计法与P1ackett-Burman设计法一样是一种两水平的实验优化方法，能够用比全因子实验次数少得多的实验，从大量影响因子中筛选出重要的因子。根据实验数据拟合出一次多项式，并以此利用最陡爬坡法确定最大响应区域，以便利用响应面法进一步优化。部分因子设计法与Plaekett-Burman设计法相比实验次数稍多，如6因子的26-2部分因子设法需要进行20次实验，而Plackett-Burman设计法只需要7次实验。 7.响应面分析法
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？
第五章微生物与发酵工程【菜单】
【精解】 例1．所有细菌都是（） A．异养型 B．寄生 C．腐生 D．以上都不对 解析：细菌的代谢类型和生活方式多种多样，既有化能自养，如硝化细菌，又有光能自养，如光合细菌，还有很多细菌是异养型生物，如大肠杆菌。有的细菌营腐生生活，在生态系统中是分解者，如圆褐固氮菌，有的细菌营寄生生活，在生态系统中是消费者，如使人致病的结核杆菌。所以，关于细菌的代谢类型和生活方式不能一概而论。答案选D。 例2．控制细菌合成抗生素性状的基因，控制放线菌主要遗传性状的基因，控制病毒抗原特异性的基因依次位于（） ①核区大型环状DNA上②质粒上③细胞核染色体上④衣壳内核酸上 A．①③④ B．①②④ C．②①③ D．②①④ 解析：细菌的核区里有一个大型环状的DNA分子，细胞质的质粒也是小型的环状DNA分子。其中，大部分的性状由核区DNA上的基因控制，而控制细菌合成抗生素的基因、抗药性基因和固氮基因等却在质粒上；放线菌也是原核生物，核区内也有大型的DNA分子，控制着放线菌主要的遗传性状，病毒的基因只在核酸上，而蛋白质外壳没有基因。以上三类生物都没有染色体。答案选D。 例3．“非典”的病原体SARS病毒是RNA病毒，据报道，SARS疫苗的研究已取得突破性进展，
不久将进行临床实验。下列关于SARS病毒及疫苗的叙述正确的是（） A．SARS病毒的遗传物质的组成中含有5种碱基，8种核苷酸 B．接种SARS疫苗能增强人体免疫力是因为接种了SARS抗体 C．可用含碳源、氮源、生长因子、水、无机盐的普通培养基培养SARS病毒 D．决定其抗原特异性的是SARS病毒的衣壳 解析：SARS病毒是RNA病毒，因此组成它遗传物质的碱基有A．U．C．G4种，只有4种核苷酸。而病毒只能寄生在活细胞内，因此，用普通培养基是不能培养病毒的；决定病毒抗原特异性的是衣壳部分。若SARS疫苗研制成功，它可能是经过处理的已经没有毒性或毒性极弱的SARS 病毒或者是其衣壳部分，注入人体能起到抗原作用，即能刺激人体产生抗体；因此，接种的是抗原而不是抗体。本题容易错选为C，主要是没有正确掌握病毒的生活方式。答案选D 例4．下列关于病毒的叙述，正确的是（） A．病毒都含单链RNA或单链DNA B．侵染宿主细胞前，病毒自身不带有任何酶 C．病毒结构成分中只有蛋白质和核酸 D．病毒结构中有时可能装配有寄主细胞中的某些成分 解析：病毒的核酸只有一类，有的是DNA，有的RNA；有的病毒DNA是双链的，有的病毒DNA 是单链的。有的病毒RNA是单链的，也有的病毒RNA是双链的；有的病毒在侵染宿主细胞前带有一些酶，如艾滋病病毒自身带有逆转录酶，T2噬菌体带有溶菌酶。简单的病毒如烟草花叶病毒的结构成分只有蛋白质和核酸，而有些病毒如流感病毒除了核衣壳外，还带有囊膜，因此，组成成分中除了蛋白质和核酸外，还有少量脂质和糖类。所以，病毒结构成分不是只有蛋白质和核酸。因为，衣壳和核酸的组装在寄主细胞中进行，所以，有时可能装配有寄主细胞中的某些成分。答案选D 例5．下列有关微生物营养物质的叙述中，正确的是（） A．作为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．除水以外的无机物只提供无机盐 D．无机氮源也能提供能量 解析：碳源是指能给微生物提供碳元素的物质，而氮源是指能给微生物提供氮元素的物质，有的物质如氨基酸中，即有碳元素又有氮元素，因此可作为异养微生物的碳源和氮源。自养微
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
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,
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
. 一、发酵食品微生物及发酵方式 利用微生物的作用而制得的食品都可称之为发酵食品。我国传统发酵食品历史悠久，曾影响着日本、朝鲜等国家。近年来，我国发酵食品工业化水平逐年提高，白酒、啤酒、葡萄酒、酸奶等产品的工业化生产发展迅速，其它产品如腐乳、豆豉、酱油、发酵肠等，工业化程度相对较低。因此必须提高我国传统发酵食品工业化水平，参与国际竞争。 1 发酵食品生产中使用的微生物 用于传统发酵食品的微生物有酵母菌、霉菌、细菌等。如中国的著名大曲酒一茅台酒，其发酵所用的大曲由大麦、小麦等粮食原料保温培菌制得。曲中的微生物由曲霉、红曲霉、根霉等霉菌，假丝酵母、汉逊酵母等酵母菌，以及乳酸菌、丁酸菌、耐高温芽抱杆菌等细菌组成；酸奶及发酵乳饮料是由乳酸杆菌、乳酸球菌、双歧杆菌等发酵制得；啤酒发酵是利用酵母菌；发酵肉制品主要的微生物有乳酸菌、片球菌、霉菌等。黄酒发酵利用毛霉、根霉、酵母；酱油生产则利用米曲霉、酵母菌、乳酸菌；醋的生产主要是醋酸菌的作用。 为提高发酵水平，很多发酵食品应用现代生物技术选育优良菌株进行纯种发酵。如英国采用转基因啤酒酵母进行啤酒的生产，可直接利用淀粉和糊精，提高了发酵产率。目前国内外酸奶生产大多使用直投式乳酸菌粉，发酵剂产品质量均一，接种量可精确控制，同时省去了菌种车间，减少投资，简化了生产工艺。 2 发酵食品的发酵形式 . . 发酵食品的发酵形式主要有液态或固态发酵和自然或纯种发酵。 固态发酵广义上讲是指一类使用不溶性固体基质来培养微生物的工艺过程，既包括将固态悬 浮在液体中的深层发酵，也包括在没有(或几乎没有)游离水的湿固体材料上培 养微生物的工艺过程。多数情况下是指在没有或几乎没有自由水存在下，在有一定湿度的水不溶性固态基质中，用一种或多种微生物发酵的一个生物反应过程。与液态培养方式相比，固态发酵具有如下优点：培养基简单且来源广泛，多为便宜的天然基质或工业生产的下脚料；投资少，能耗低，技术较简单；产物的产率 较高；基质含水量低，可大大减少生物反应器的体积，不需要废水处理,环境污 染较少，后处理加工方便；发酵过程一般不需要严格的无菌操作；通气一般可由气体扩散或间歇通风完成，不需要连续通风，空气一般也不需严格的无菌空气。
微生物制药的一般工艺流程 微生物制药技术 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。 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。 定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。 采样：有针对性地采集样品。 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。
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。
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、兼性厌氧），可以分为好氧性发酵和厌氧性发酵两大类。 （1）好氧性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。 （2）厌氧性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。 （3）兼性发酵酵母菌是兼性厌氧微生物，它在缺氧条件下进行厌气性发酵积累酒精，而在有氧即通气条件下则进行好氧性发酵，大量繁殖菌体细胞。 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性微生物可利用此法。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最适生长环境。 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。 4.2.1 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，尤以土壤中为最多。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
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
微生物发酵中药的相关调查 中药发酵制药技术是在继承中药炮制学发酵法的基础上,吸取了微生态学研究成果,结合现代生物工程的发酵技术而形成的高科技中药制药新技术,是从中药(天然 药物) 制药方面寻找药物的新疗效。传统的中药发酵多是在天然的条件下进行的, 而现在的中药发酵制药技术是在充分吸收了近代微生态学、生物工程学的研究成果 而逐渐形成的。其先进发酵工艺特点是:以优选的有益菌群中的一种或几种、一株 或几株益生菌作为菌种,加入中药提取液中,再按照现代发酵工艺制成产品,它是一 种含有中药活性成分、菌体及其代谢产物的全组分发酵液的新型中药发酵加工制剂。 一、微生物发酵中药的应用历史 早在千余年前,我国已开始用发酵方法制药,直到现在临床仍在应用的发酵(制品) 中药有六神曲、半夏曲、淡豆豉、豆黄等,其工艺均为固体发酵。 1、微生物发酵中药中所应用到的很多微生物是药用真菌或者含有真菌的混合菌群，其中药用真菌很多本身作为中药来应用。因此一定意义上讲，中药与微生物，特别 是与一些药用真菌具有密切的联系。 早在东汉年间《神龙本草经》中，就有灵芝、茯苓、猪苓、雷丸等药用真菌分 别列项论述，这些药物至今沿用不衰。 2、微生物发酵中药应用历史悠久，也是传统中药加工炮制的重要方法之一，一般 主要是起到中药复合炮制的作用。而且很多发酵之后的药物在临床应用上取得了较 好效果。 微生物发酵中药在中医药应用中得到了很大的体现。如片仔癀的主要成分是三 七的微生物发酵物；神曲由面粉、赤小豆、苦杏仁、鲜青蒿、鲜苍耳、鲜辣蓼按一 定比例混匀后经发酵而成的曲剂。 3、某些传统的微生物制剂一直使用至今，其中以不同中药作为辅料，采用微生物 处理后自身成为发酵物组成的一部分，如半夏炮制，神曲制备等。同时随着历史的 发展，微生物发酵中药的应用也在不断变化。 半夏在整个炮制过程中使用到了一些中药，最终形成具有一定功效的以半夏为 主要组成部分的中药炮制品。半夏至汉代始用汤洗去毒，即为炮制品。南北朝时增 加生姜制、热汤洗、白芥子末制、头醋制等炮制品。唐代增加姜汁制，宋代增加麸炒、热洒炒、酸浆浸、米醋炒浸、生姜甘草桑白皮制、猪苓制、白矾制、萝卜制、 姜矾牙皂制和半夏曲。金之时期，增加米泔浸、香油炒、菜油拌炒。明代增加盐水洗、面炒醋制、杏仁炒。清代增加巴豆制、活生姜制、猪胆汁炒、皂荚白矾姜汁竹 沥制，有仙半夏和法半夏。由此可见，半夏的炮制方法繁多，而且种类各异，如仙 半夏、半夏曲等，已经成为含半夏的一个复方 二、微生物发酵中药的研究现状 中药发酵研究开始于80 年代,但仅是对真菌类自身发酵的研究,如灵芝菌丝体、冬虫夏草菌丝体、槐耳发酵等,大都是单一发酵。虽有报道加入中药,但也仅是将中 药当做菌丝体发酵的菌质,同时研究发现,含有中药的菌质对原发酵物的功效有影响,只是未见深入研究。目前,已有学者呼吁中药发酵制药可按新药审批办法规定开发新药。同时也开展了另一项研究,即生物转化,我们认为它与中药发酵是密不可分的 1、利用中药为培养基的组成部分，构建药性菌质，比较发酵前后中药相关成分的
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）