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）
概念：
维持微生物生长所必需的微量有机物，不起碳源和
氮源作用。
种类：
维生素、氨基酸、嘌呤或嘧啶及其衍生物、脂肪酸等。天然成分中含有：一般无需添加。营养缺陷型菌株：必需添加。
6、前体(precursor)
? 概念：
加入到发酵培养基中的某些化合物，被直接结合到目标产物分子中，而自身的结构无多大的变化。? 使用：添加前体是提高抗生素产量的重要措施。
多次少量流加的工艺。
6、促进剂(accelerant)
?概念：
促进产物生成的物质，但不是营养物，也不是前体的一类化合物。
?种类：
氯化物有利于灰黄霉素、金霉素合成。
表面活性剂吐温、清洗剂，脂溶性小分子化合物等，
起诱导作用。
7、消沫剂（defoamingagent）
?概念：降低泡沫的液膜强度和表面黏度，使泡沫破裂的化合物。?种类：表面活性剂，低表面张力。天然动植物油脂类、高分子化合物（高碳醇脂肪酸和酯类、聚醚类、硅酮类）。?作用：消除泡沫，防止逃液和染菌。
6.4.2 培养基种类及其质量控制技术
培养基的种类
按用途：选择性、鉴别性、富营养培养基等按物理性质：固体，半固体、液体培养基
按化学组成：合成、半合成、天然培养基
按发酵过程中所处位置和作用：斜面或平板固体、
种子、发酵和补料培养基。
1、固体培养基
? 概念：（solid medium）
细菌和酵母的固体斜面或平板培养基，链霉菌和丝状真菌的孢子培养基。
? 制备：
液体培养基添加1.0-2.0%琼脂粉。
? 作用：
提供菌体的生长繁殖，形成孢子。
1、固体培养基－要求与质量控制
?单细胞培养基：
营养丰富，满足菌体生长迅速，不能引起变异。?孢子培养基：基质浓度较低，无
机盐浓度适量，以利于孢子形成。
营养不宜太丰富，否则不易产生孢
子。
2、种子培养基
?概念：（seed medium）供孢子发芽和菌体生长繁殖，摇瓶和
作用：
种子罐培养基,为液
体。
使种子扩大培养，增加细胞数目，生长形成强壮、健康和高活性的种子。
2、种子培养基－要求与质量控制
用速效性、容易被利用的碳、
培养基成分必需完全，营养丰富。氮源和无机盐等物质，但浓度
不宜高。
种子培养基要与发酵培养基相适应，主要成分接近，不能差异太大。
缩短发酵的延滞期。
3、发酵培养基
?概念：
(fermentatio n medium) 提供微生物生长、目标
产物生成的
生产用培养基。
作用：不仅要满足菌体的生长和繁殖，还要满足菌体合成目标产物，是发酵生产中最关键和最重要的培养基。
要求?营养物质浓度和粘度适中
?组成上丰富完整
?不同菌种和不同产物，对培养基
的要求差异很大，
组成和配方需要优化
4、补料培养基(fed medium）
?概念：发酵过程中添加补充的培养基。?作用：稳定工艺条件，延长发酵周期，提高目标产物产量?组成：各种必要的营养物质，碳源、氮源、前体
?制备：按单一成分配制，各自独立控制，或按一
定比例制成复合补料培养基。
5、控制发酵培养基质量
（1）控制水质：
恒定水源和恒定的水质。地下深层井水，对水质定期化验检查，使用符合要求的水质配制各种培养基
措施：检测与控制水质参数
pH、溶解氧、可溶性固体、污染程度、各种矿物，特别是重金属的种类和含量。
（2）控制培养基原料的质量：
来源与种类的选择农产副品：因品种、产地、加工、贮存条件不同而质量差异较大。
化学原料：杂质含量也不相同。
措施：保持稳定的原料来源。更换原料时，必需再进行一系列试验，确保产量和质量的控制和稳定性。
原料的选择试验：
不同碳源、氮源对菌种生长的能力和产物的生产能力很不相同。对原料进行试验，选择满足发酵要求的来源。
注意：
????????????碳氮浓度与配比：适宜
??????速效和缓效成分相互配合，发挥综合优势
pH：配制时加入酸碱性物质搭配，甚至使用缓剂。
（3）控制培养基的黏度：
对发酵的影响：?高黏度的培养基，不易彻底灭菌?影响发酵的通气搅拌等物理过程?直接影响菌体对营养的利用?目标产物的分离提取造成困难
措施：固体不溶性成分，淀粉、黄豆粉等增加培养基的黏度，酶水解，降低大分子物质（4）控制灭菌操作：
高压蒸气灭菌影响培养基的有效成分甚至是活性。较高温度下长时间灭菌，营养成分会破坏，甚至产生有毒物质。磷酸盐与碳酸钙、镁盐、铵盐也能反应，生成沉淀或络合物，降低利用度。维生素等不耐高温分解破坏、失活。
6.4.3 制药生产用培养基的配制
一般设计原则
设计思路计算与定量配制优化
1、培养基设计一般原则
? 生物学原则：根据不同微生物营养和反应需求设计。营养物质组成：较丰富，浓度适当。成分之间比例：恰当，C/N比适宜，有机和无机氮原料之间：不能产生化学反应。适宜的pH和渗透压? 工艺原则：不影响通气搅拌、分离精制和废物处理，过程容易控制。? 低成本原则：原料来源方便，质量稳定，质优价廉。? 高效经济原则：满足菌体生长和合成产物的需求，最高得率，最小副产物。
2、培养基设计基本思路
?起始培养基：根据他人的经验和使用。?单因素实验：确定最适宜的培养基成分。?多因素实验：各成分之间最佳配比和浓度优化。?中试放大试验：摇瓶、小型发酵罐，到中试，最后放大到生产罐。?综合考虑各种因素，产量、纯度、成本等后，确定一个适宜的生产配方。
3、理论计算与定量配制
?微生物生长和生产可用下列表达式表示：
碳源和能源＋氮源＋其他营养物质→细胞＋产
物＋CO2＋H2O＋热量
?单位细胞生物量所需最小的营养物质: ?单位产量的最小底物浓度:
碳源和氮源进行转化率计算和分析
?初步计算：参考微生物的化学和元素组成。
?转化率：单位质量原料生产的产物量或细胞量。
?理论转化率：根据代谢途径的物料衡算
?实际转化率：发酵过程中实际测量数值计算。?目标：使实际转化率靠近理论转化率。
无法从生化反应原理来推断和计算出最佳培养基配方根据生理学和生物化学理论参照前人所用的经验培养基
结合菌的特殊生物学和产品特征要求
进行大量细致和周密的试验研究
小结
培养基组成与作用：C、N、无机盐、水、生长因
子、前体与促进剂、消泡剂
培养基制备与质量控制：固体、种子、发酵培养基生产用培养基制备：原则、思路、优化思考题
（1）培养基组成成分有哪些，有何作用？（2）固体培养基、种子培养基、发酵培养基的组成特点及其如何衔接？（3）如何研制生产用培养基？
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 制药微生物生产菌种建立
6.4 培养基制备
6.5 灭菌工艺
6.5 灭菌工艺
灭菌方法与原理
培养基灭菌工艺
空气除菌工艺
几个概念
杂菌：除生产菌以外的任何微生物。污染：感染杂菌的培养或发酵体系。
?消毒：杀灭或清除病原微生物，达到无害化程
度，杀灭率99.9%以上。
?杀菌：杀灭或清除一切微生物，达到无活微生
物存在的过程，杀灭率99.9999%以上。?灭菌：微生物杀灭率99.999999%以上。
6.5.1 灭菌方法与原理
1、化学灭菌
2、物理灭菌
1、化学灭菌
用化学物质杀灭微生物的灭菌操作。
?化学灭菌剂：
氧化剂类等，卤化物类，有机化合物等。
细胞死亡。?应用：皮肤表面、器具、实验室和工厂的无菌区域的台面、地面、墙壁及空间的灭菌。
?机理：蛋白质变性，酶失活，破坏细胞膜透性，
2、物理灭菌
各种物理条件如高温、辐射、超声波及过滤等进行灭菌?紫外线等射线：局部空间?干热灭菌：实验室器皿
?蒸汽灭菌：培养基
效果好，操作方便，广泛使用。
6.5.2 培养基灭菌
1、微生物高温死亡动力学与灭菌的关系微生物受热死亡过程的一级动力学反应：
－dX/dt= kdX
微生物浓度与灭菌时间成正比，浓度越高，灭
菌时间越长。
灭菌时间与比死亡速率之间的关系
kd与微生物种类、生理状态、灭菌温度有关以杀死芽孢的温度和时间为指标。确保彻底灭菌，实际操作中增加50％的保险系数。
2、培养基灭菌的操作方式
(1)分批灭菌操作，间歇灭菌,实罐灭菌：配制好培养基输入发酵罐内，直接蒸汽加热，达到灭菌要求的温度和压力后维持一段时间，再冷却至
发酵要求的温度。?特点：不需其他的附属设备，操作简便，手动。?缺点：加热和冷却时
间较长。营养成分损失较多，罐利用率低。适合小批量生产规模。
分批操作的灭菌过程
?加热升温：?维持灭菌温度：15－30min，121℃；0.09－0.10 MPa ?冷却降温：每段对灭菌的贡献于取决时间长短。
分批灭菌的操作过程
通入蒸汽：空气管、夹套通入蒸汽。
加热升温：70℃，取样管、放料管通入蒸汽。
维持保温：120℃，罐压0.1MPa，排气。调节进
汽和排气量，维持30min。冷却降温：依次关闭排气、进汽阀。罐压低于空气压力后，通入无菌空气，夹套通入冷却水降温。
（2）连续灭菌操作
高温短时灭菌操作，连消：
培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续的加热
灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内的工艺过程。
加热升温、维持灭菌温度和冷却降温三个阶段由不同的设备执行：加热器，保温设备，冷却器。
（2）连续灭菌操作－流程图培养基与高压蒸汽直接混匀，达到灭菌温度（130－140℃）（2）连续灭菌－操作过程
配料：配料罐，配制培养基。预热罐：定容和预加热。70 －90℃。加热器：培养基与蒸汽混合，快速升到130－140℃。维持罐：维持灭菌时间,5－7分钟。冷却管：培养基经过冷却水管冷却。40－50℃。输入灭菌的发酵罐中。
连续灭菌的特点
1）高温快速灭菌工艺，营养成分破坏的少；
2）热能利用合理，易于自动化控制；
3）不适合粘度大或固形物含量高的培养基灭菌；
4）增加了连续灭菌设备及操作环节，增加染菌几率。5）对压力要求高，一般为0.45-0.8 MPa。
6.5.3 空气除菌操作工艺
1、发酵对空气的要求
好氧微生物需要氧气供应，通入空气。连续一定流量的压缩无菌空气。空气流量：一般0.1-2.0。压强：0.2-0.4 MPa。
空气质量：相对湿度小于70％；比培养温度高
10－30℃；洁净度100级，或失败率10－3。
2、工业制备大量空气的方法
加热灭菌：利用空气压缩时所产生的热量除
菌，无菌化程度不高的发酵过程。静电除菌：通过高压电流场，带电粒子被吸附。
介质过滤：捕集粒子及各种微生物。发酵工业采用。
3、空气除菌原理
空气中附着在尘埃上的微生物大小为0.5-5um。离心场作用：颗粒及其微生物沉降
直接被截留：颗粒惯性碰撞，相互集聚成大颗
粒。气流速度越大，惯性越大，截留效果越好。静电引力：有一定作用。
4、空气过滤介质
膜过滤介质：孔径小于被截留微生物体积
硝酸纤维酯、聚四氟乙烯、聚砜、尼龙膜，四氟乙烯、
纤维素树脂微孔滤膜。0.1-0.5um
深层过滤介质：空隙大于被截留微生物体积。纤维状或颗粒状：棉花(50um)、玻璃纤维、活性炭
过滤纸：超细玻璃纤维纸(1-1.5um)
金属烧结管：单根或几十根甚至上百根金属微孔滤
管安装在过滤器内。
5、空气灭菌工艺过程
小结
灭菌方法与原理：化学、物理培养基灭菌：间歇式，连续操作空气除菌：过滤除菌工艺思考题
（1）与灭菌相关的几个概念有何不同？（2）比较分析培养基的间歇和连续灭菌工
艺的优缺点及操作要点。
（3）空气过滤灭菌的工艺过程及其主要关键点是是什么？
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 微生物菌种建立
6.4 培养基制备6.5 灭菌工艺
6.6 培养技术
6.6发酵培养技术
选择合适的培养基；提供适宜的环境条件
微生物发酵工艺过程的三个工段：种子制备接种发酵培养
6.6.1 种子制备
种子的制备：
种子的逐级扩大培养过程。
获得一定数量和质量的纯种过程。
1．孢子制备
种子活化：将保存菌种接种在固体培养基上，
在适宜条件下培养，恢复其固有生物特性。放线菌孢子：采用琼脂斜面培养基。霉菌孢子：大米、小米、玉米、麸皮、麦粒等天然农产品为培养基。
细菌：采用碳源有限而氮源
丰富的配方。
2．生产种子制备
摇瓶种子制备：母瓶、子瓶。
种子罐种子制备：一级、二级、三级种子。种子罐级数：制备种子需逐级扩大培养的次数确定种子级数的因素: 1、菌种生长特性及菌体繁殖速度：生长快，少
2、发酵罐的容积：越大，多
3、产物的品种及生产规模：越大，多
4、所选用工艺条件：有利于生长的工艺，少
种子扩大培养罐
发酵类型的定义
一级发酵：将孢子或菌丝接入直接发酵罐
二级发酵：经过一级种子罐，再到发酵罐；
谷氨酸生产三级发酵：二级种子扩大培养，经过二次种子罐，再接入发酵罐。青霉素
生产
四级发酵：三级种子扩
大培养，经过三级种子罐，再到发酵罐。链霉素生产菌
接种方式
单种法：一只种子罐接种一只发酵罐。
双种法：两只种子罐接种一只发酵罐。倒种法：从发酵罐中取出一定量发酵液，接种到另一个发酵罐。
6.6.2 培养技术
1、固体表面培养技术：Solid surface culture 原始，最早采用。
2、液体深层培养：Liquid submerged culture
主要的发酵培养技术
3、高密度培养（high cell density culture）
概念：菌体浓度（干重）至少达到50g/L以上的一种理想培养，发酵工艺目标和方向明确。
优点:
缩小发酵体积增加表达量成本低，生产率高。
6.6.3 发酵培养的操作方式
1、分批式操作；间歇式操作；不连续操作
2、流加式操作，补料－分批式操作
3、半连续式操作，反复分批式或换液培养
4、连续式操作，衡态操作
5、灌流式操作，不断灌注新营养，取出条件培
养基。
1、分批式操作
概念：培养液一次性装入发酵罐，一次性接种，
经过一段时间培养，一次性卸出全部培养物。
特点：非衡态过程－发酵体系的组成（基质、产
物及细胞浓度）都随发酵时间而变化。缺点：开始时基质浓度很高，到中后期，产物浓度很高，对发酵不利。辅助时间：清洗罐，装料、灭菌，时间长。
2、流加式操作
概念：装入大部分培养液，一次性接种，在培养过程中连续不断补充新培养基，但不取出培养液。特点：流加能源和碳源物质及氨水等。
克服了批式的缺点，使生长和生产保持适宜水平。
缺点：整个发酵体积不断增加
3、半连续式操作
概念：培养液一起装入发酵罐，一次性接种。间歇取出部分发酵培养物（带放），同时补充同等数量的新培养基；然后继续培养，直至发酵结束。
特点：
发酵罐内的培养液总体积保持不变
使生长和生产保持适宜水平。
缺点：丧失部分前体，丧失部分菌体，非生产菌突变
4．连续式操作
概念：培养液一起装入发酵罐，接种后培养过程
中，不断补充新培养基,同时取出包括培养液和菌
体在内的发酵液，直至发酵结束。
特点：
恒定状态的发酵，发酵罐内体积及其物系的组成将不随时间而变。培养基连续稳定流加；产物连续稳定收获；提高菌体密度；自动化。
缺点：时间长，杂菌污染、突变机会增多。
5、灌流（注）式操作
概念：培养液一起装入发酵罐，接种后培养过
程中，不断补充新培养基，取出部分符合条件培
养基，菌体仍然滞留罐内。（与半连续培养不同处）
特点：
除去有毒害的代谢物
补充营养物质
小结
发酵培养的基本过程
培养技术:概念与特点操作方式：区别，特点
思考题
（1）如何种子罐级数确定？（2）各种操作方式的异同点，如何选择应用？
第一章味精 1.谷氨酸发酵机制： 谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经EMP途径或HMP途经生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A，然后进入TCA，再通过乙醛酸循环、CO2固定作用，生成a-酮戊二酸，a-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下生成谷氨酸。 在微生物的代谢中，谷氨酸比天冬氨酸优先合成。谷氨酸合成过量时，谷氨酸抑制谷氨酸脱氢酶的合成，使代谢转向合成天冬氨酸；天冬氨酸合成过量后，反馈抑制磷酸烯醇丙酮酸羧化酶的活力，停止草酰乙酸的合成。所以，在正常情况下，谷氨酸并不积累。 2.谷氨酸的大量积累： 代谢调节控制；细胞膜通透性的特异调节；发酵条件的适合 3.GA生物合成的内在因素 ①产生菌必须具备以下条件：α—KGA脱氢酶酶活性微弱或丧失（为什么α—KGA是谷氨酸发酵的限制性关键酶？这是菌体生成并积累α—KGA的关键，从上图可以看出，α—KGA是菌体进行TCA循环的中间性产物，很快在α—KGA脱氢酶的作用下氧化脱羧生成琥珀酸辅酶A，在正常的微生物体内他的浓度很低，也就是说，由α—KGA进行还原氨基化生成GA的可能性很少。只有当体内α—KGA脱氢酶活性很低时，TCA循环才能够停止，α—KGA才得以积累。）； ②GA产生菌体内的NADPH的再氧化能力欠缺或丧失（1、NADPH是α—KGA还原氨基化生成GA必须物质，而且该还原氨基化所需要的NADPH是与柠檬酸氧化脱羧相偶联的。2、由于NADPH的再氧化能力欠缺或丧失，使得体内的NADPH有一定的积累，NADPH对于抑制α—KGA的脱羧氧化有一定的意义。）； ③产生菌体内必须有乙醛酸循环（DCA）的关键酶——异柠檬酸裂解酶（该酶是一种调节酶，或称为别构酶，其活性可以通过某种方式进行调节，通过该酶酶活性的调节来实现DCA循环的封闭，DCA 循环的封闭是实现GA 发酵的首要条件） ④菌体有强烈的L—谷氨酸脱氢酶活性（L—谷氨酸脱氢酶，实质上GA产生菌体内该酶的酶活性都很强，该反应的关键是与异柠檬酸脱羧氧化相偶联） 4.GA发酵的外在因素
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）
《一次性筷子与可循环餐筷表面微生物的分离与计数》说课文稿一．选材及背景介绍 本课题选自人教版《生物技术实践》模块，专题二课题1：微生物的实验室培养。 生活中微生物无处不在，我们所使用的物品不可避免地也会携带着肉眼不可见的微生物，这些微生物的存在增加了我们对食品安全问题的担忧。随着人们生活水平的提高，外出就餐的频率日益增加，就餐过程中餐具及食品卫生是我们一直关注的热点。如果餐具中的微生物如大肠杆菌超标，可能引发就餐者急性腹泻或其他疾病。在完成了选修一专题二《课题1 微生物的实验室培养》的学习后，学生们提出了微生物实验生活化的设想。筛选热点问题后，我们拟定题目：《一次性筷子与可循环餐筷表面微生物的分离与计数》。实验通过对一次性筷子与可循环餐筷表面微生物的分离与计数，对一次性筷子和可循环使用餐筷的微生物数量有一定的了解，为以后外出就餐中筷子的选择提供参考。既完成了教学规定的内容，又培养了学生“理性思维”和“科学探究”能力，同时让学生学会关注生活、增强学生的环保意识，一举三得。 二．教学分析 1.新课程标准解读 内容标准： ①阐明“发酵工程中灭菌是获得纯净微生物培养物的前提”。 ②阐明无菌技术是在操作过程中，保持无菌物品与无菌区域不被微生物污染的技术。 ③概述稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的常用方法。 教学提示：通过配制培养基、灭菌、接种和培养等实验操作获得菌落，使学生理解上述“内容标准”要求的基本内容，并获得知识，掌握微生物操作的基本技能。 2.教材分析 “微生物的实验室培养”是研究和应用微生物的前提，其基本操作技术是生物科学、农学、食品科学、医学等领域最基本的实验技术，也是高中生必须掌握的实验操作技术。
氨基酸发酵工艺学要点 1味精厂的主要生产车间：糖化车间、发酵车间、提取车间、精制车间 2淀粉生产的流程 原料→清理→浸泡→粗碎→胚的分离→磨碎→分离纤维→分离蛋白质→清洗→离心分离→干燥→淀粉3淀粉的液化及糖化定义。 在工业生产上，将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的“糖化”所制的的糖液称为淀粉水解糖 液化是利用液化酶使淀粉糊化，黏度降低，并水解到糊精和低聚糖的程度 4淀粉液化过程使用淀粉酶，水解位置1，4糖苷键，糖化过程使用糖化酶，水解位置1，4糖苷键和1，6糖苷键。 5液化结束后，为何要进行灭酶处理，如何操作？ 液化结束后反应快速升温灭酶，高温处理时，通过喷射器快速升温至120~145°，快速升温比逐步升温产生的“不溶性淀粉颗粒”少，所得的液化液既透明又易过滤。淀粉出糖率高，同时由于采取快速升温法，缩短了生产周期 6葡萄糖的复合反应。 7淀粉的糊化、老化定义及影响老化的因素。 （1）糊化 若将淀粉乳加热到一定温度，淀粉颗粒开始膨胀，偏光十字消失。温度继续上升，淀粉颗粒继续膨胀，可达原体积几倍到几十倍。由于颗粒的膨胀，晶体结构消失，体积膨胀大，互相接触，变成糊状液体，虽然停止搅拌淀粉也不会再沉淀，这种现象称为糊化。 （2）老化 分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列成为新氢键的过程。 （3）影响老化的因素①淀粉的成分（直链易老化，支链淀粉难老化）②液化程度③酸碱度④温度⑤淀粉糊浓度 8 DE值与DX值的概念. DE值表示淀粉水解程度或糖化程度。也称葡萄糖值 DE=还原糖浓度/（干物质浓度*糖液相对密度）*100％ DX值指糖液中葡萄糖含量占干物质的百分率。 DX=葡萄糖浓度/（干物质浓度*糖液相对密度）*100％ 9淀粉水解糖的质量要求有哪些？ 1糖液透光率＞90%（420nm）。2不含糊精、蛋白质（起泡物质）。3转化率＞90%。DE值（Dextrose equivalent，葡萄糖当量值）4还原糖浓度：18%左右。5糖液不能变质。6pH4.6-4.8 10 说说酸水解法、酸酶法和酶水解法三种不同水解工艺的优劣？ 酸水解法是利用无机酸为催化剂，在高温高压下，将淀粉转化为葡萄糖的方法。该法具有工艺简单，水解时间短，生产效率高，设备周转快的优点。该水解法要求耐腐蚀，耐高温，耐压的设备。 酸酶法是先将淀粉用酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解为葡糖糖的工艺。采用酸酶法水解淀粉制糖，酸用量少，产品颜色浅，糖液质量高 酶水解法主要是将淀粉乳先用α-淀粉酶液化，过滤除去杂质后，然后用酸水解成葡萄糖的工艺。该工艺适用于大米或粗淀粉原料 11 固定化酶的定义及制备方法有哪几种？ 固定化酶（immobilized enzyme）：由于水溶性酶的缺点,所以将它与固相载体相连,由固相状态催化反应,称酶的固定化. ①吸附法②偶联法③交联法④包埋法 12生物素对谷氨酸生物合成途径影响。 1.生物素对糖代谢的速率的影响（主要影响糖降解速率）
酒精发酵工艺学复习题 一、填空题（请把答案填写到空格处） 1．酒精生产常用的淀粉质原料有玉米、甘薯、木薯等。 2. 酒精生产常用的谷物原料有玉米、高粱、大麦等。 3. 酒精生产常用的薯类原料有甘薯、木薯、马铃薯等。 4．木质纤维素的主要组成成分是纤维素、半纤维素、木质素。 5．常用的原料粉碎方法有湿式粉碎、干式粉碎两种。 6．常用的原料除杂方法有筛选、风选、磁力除铁三种。 7．常用的原料输送方式有机械输送、气流输送、混合输送三种。 8. 酒精厂常用的粉碎设备是滚筒式粉碎机、锤式粉碎机。 9．酒精厂常用的输送机械有皮带输送机、螺旋输送器、斗式提升机三种。 10．玉米淀粉和甘薯淀粉的糊化温度分别是（65~75）℃、（53~64）℃。 11．双酶法糖化工艺中使用的两种酶制剂是耐高温α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶。 12．淀粉质原料连续糖化工艺分成混合前冷却糖化工艺、真空冷却糖化工艺、二级真空冷却糖化工艺三种。 13. 酒精发酵过程中产生的副产物主要有甘油、杂醇油、琥珀酸等。 14．酒精发酵常污染的细菌有醋酸菌、乳酸菌、丁酸菌。 15．酒精蒸馏塔按作用原理可分为鼓泡塔、膜式塔。 16．从精馏塔提取杂醇油的方式可以是液相取油，也可以是气相取油。 17．酒精蒸馏塔按其塔板结构可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔。 18．酒精的化学处理是提高酒精质量的一种辅助措施，常用的化学试剂是高锰酸钾、氢氧化钠。19．无水酒精的制备方法有氧化钙吸水法、离子交换树脂法、共沸法、分子筛法等。 20. 共沸法制备无水酒精常用的共沸剂是苯、环己烷。 21. 连续发酵可分为_全混（均相）连续发酵、梯级连续发酵两大类。 二、判断题（正确打√，错误打×） 1．酒母培养罐和酒精发酵罐的构造是一样的。× 2. 酒化酶是参与淀粉水解和酒精发酵的各种酶和辅酶的总称。（×） 3. 薯干的果胶质含量较多，使发酵醪中甲醇含量较高。（√） 4. 减少发酵过程中二氧化碳的产生量就能提高酒精生成量。（×） 5．采用高细胞密度酒精发酵时，必须定期向发酵罐中供应氧气。（√） 6．异戊醇在酒精中的挥发系数随着酒精浓度的增大而减小，但始终大于1。（×） 7．只要酒精发酵正常，发酵醪中就不会有甘油生成。（×） 8. 玉米中蛋白质含量较多，使发酵醪中杂醇油含量较高。（×） 9. 甲醇不是由酵母菌代谢活动产生的，而是由原料中的果胶质分解而来。（√） 10. 甲醇是由酵母菌代谢活动产生的。（×）
第1节微生物在生物圈中的作用 一、教材分析 （1）教材内容、地位 《微生物在生物圈中的作用》是北师大版八年级生物上册第18章“生物圈中的微生物”中第1节的内容，本节内容包括3个方面：1.微生物的特点；2.微生物的种类；3.微生物的生活。 在初中生物学阶段，本节内容是学生了解微生物的第一课，在课程标准中虽没有独立的体现，却与今后授课的内容有着密切联系，特别对十大主题中的《生物技术》，有一种奠基的作用。 （2）教学目标 知识目标： 1.简述什么是微生物，列举常见微生物的类型； 2.概述微生物的生活及其在生物圈中的作用； 3.发现我们身边的微生物。 能力目标： 通过学生的课外探究活动和收集相关的资料，培养学生的探究能力和团队协作的精神、收集和处理信息的能力；通过让学生课堂发言，提高学生语言表达和信息交流、归纳总结的能力。 情感目标： 增强学生对社会事件的关注，学会辩证地分析事情、看待问题。 （3）教学重点、难点 教学重点： 1.微生物及其种类； 2.微生物的代谢类型、繁殖特点； 3.微生物在生物圈中的作用。 教学难点： 1.发现我们身边的微生物； 2.微生物的代谢方式及其在生物圈中的作用。 二、学情分析
八年级的学生对微生物只是有一个模糊的概念，真正准确认识的学生并不多。而本节知识涉及的几乎都是微观生物，对于学生的掌握理解有一定的难度。抽象的理解有困难，但是形象的理解相对则比较容易。因此，在实际教学中，通过直观的图片演示，在学生已有生活经验、知识的基础上，可以纠正、加强他们的认识。对于教材中安排的探究性活动，平时学生虽然有一定的理论基础，但是缺少足够的实践，虽然有探究的积极性，但探究的科学性把握不到位，需要教师的帮助和引导。 三、教学准备 制作相关多媒体课件；提前准备分发实验材料；提前布置探究性活动。四、教法学法 教法： 本节课结合多媒体直观教学（特别是图片），通过问题衔接知识点，由教师引导，学生归纳，小组合作交流探究活动结论，体现教师的引导作用和学生的学习主体地位。 学法： 小组合作：上课之前学生按事先分组，进行探究活动 课堂交流：师生交流，学生学会在教师引导下归纳总结知识点。 小组交流，学生在交流中学会分析选择，培养综合能力。 自主学习：课后学生收集相关材料，完成“假如地球上没有微生”活动，培养收集和处理信息的能力。 五、教学程序 1.情境导入，激发动机（预计耗时5分钟） 以情境图片、文章开篇，联系生活实际，展示部分生活中比较常见、常接触的微生物现象。简要介绍、讨论这些微生物现象，让学生对微生物有一整体的了解。以问题串的方式，充分调动学生已有的生活经验、经历，激发学习的兴趣，引入教学主题。 2.归纳小结，直击主题（预计耗时10分钟） 通过学生讨论，教师小结，引导学生归纳出“什么是微生物”，即生物圈中，个体微小、结构简单的低等生物。提示学生三个关于微生物的要点，突出重点。
1、菌种扩大培养： 种子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，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程，称为种子扩大培养。这些纯种培养物称为种子。 2、双酶法糖化工艺： 包括淀粉的液化和糖化两个步骤，液化是利用液化酶使淀粉糊化。粘度降低，并水解到糊精和低聚糖的程度，然后利用糖化酶将液化产物进一步水解成葡萄糖的过程。 3、淀粉老化： 分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氢键的过程，也就是复结晶 4、淀粉水解糖： 在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过得称为淀粉的“糖化”，所制得的糖液你为淀粉水解糖。 5、双边发酵工艺： 边糖化边发酵，其持点是采用较低温度使淀粉糖化和酒精发酵同时进行。 发酵周期较长，淀粉利用率低，但产品香气足、风味好，当前一部分厂仍在采用。, 6、二高三低现象： pH高、残糖高、OD值低、温度低、谷氨酸低。 7、发酵转换： 培养条件不适宜，几乎不产生谷氨酸，而得到大量菌体或者谷氨酸发酵转换为累积乳酸，琥珀酸，缬氨酸，谷氨酰胺等。 8、过度氧化作用： 过度氧化作用是指发酵过程中当乙醇即将耗尽而有氧存在时，代谢途径发生改变，醋酸进一步氧化成CO2和水的作用。 9、淀粉糊化： 淀粉乳受热，淀粉颗粒膨胀，当温度上升到一定程度时，淀粉颗粒的偏光十字消失，颗粒急骤膨胀，体积增大几百倍，粘度迅速增高，变成粘稠的糊状物（淀粉糊） 10、双边发酵： 在酿造过程中，在糖化的同时，酒精发酵也同时进行。 11、DE值：
糖化液中的还原糖含量（以葡萄糖计算）占干物质的百分率 %100?=干物质含量 还原糖含量值DE 12、谷氨酸的生物合成途径包括哪些途径？ 以葡萄糖为原料的代谢途径，以醋酸和正石蜡为原料的代谢途径 13、在食醋酿造过程中,工厂最常用的醋酸杆菌是什么？ 醋酸杆菌(AS1.41 沪酿1.01) 14、现有的谷氨酸生产菌主要是有哪些种属？ 短杆菌属 棒杆菌属 小杆菌属 节杆菌属 15、在味精工业谷氨酸发酵中常用的碳源和氮源有什么？ 在谷氨酸发酵中，国内常用的碳源为淀粉水解糖，国外常用的为糖蜜。 氮源为尿素，液氨和氨水。 16、谷氨酸发酵的代谢控制育种有哪些？ 1.日常菌种工作：定期分纯 小剂量诱变刺激 高产菌制作安瓿管 2.选育耐高渗压菌株：耐高糖，耐高谷氨酸，耐高糖、高谷氨酸 17、谷氨酸发酵过程中污染的原因分析。
氨基酸发酵工艺学要点 味精厂的主要生产车间：糖化车间、发酵车间、提取车间、精制车间 淀粉生产的流程。 淀粉的液化及糖化定义。 淀粉液化过程使用淀粉酶，水解位置1，4糖苷键，糖化过程使用糖化酶，水解位置1，4糖苷键和1，6糖苷键。 液化结束后，为何要进行灭酶处理，如何操作？ 葡萄糖的复合反应。 淀粉的糊化、老化定义及影响老化的因素。 DE值与DX值的概念 淀粉水解糖的质量要求有哪些？ 说说酸水解法、酸酶法和酶水解法三种不同水解工艺的优劣？ 固定化酶的定义及制备方法有哪几种？ 生物素对谷氨酸生物合成途径影响。 在谷氨酸发酵中如何控制细胞膜渗透性。 诱变育种概念。 谷氨酸生产菌的育种思路 现有谷氨酸生产菌主要有哪四个菌属。 谷氨酸发酵生产菌的主要生化特点。 日常菌种工作。 菌种扩大培养的概念和任务 谷氨酸发酵一级种子和二级种子的质量要求 影响种子质量的主要因素 氨基酸生产菌菌种的来源有哪些。 工业微生物菌种保藏技术是哪几种？ 冷冻保藏的分类 菌种衰退和复壮的概念 代谢控制发酵的定义 谷氨酸发酵培养基包括哪些主要营养成分。 生长因子的概念 影响发酵产率的因素有哪些。 谷氨酸发酵过程调节pH值的方法 谷氨酸发酵不同阶段对PH的要求：前期pH7.3、中期pH7.2 、后期pH7.0 放罐pH6.8 谷氨酸发酵时,出现泡沫过多,一般是什么原因,该怎样处理? 谷氨酸发酵过程，菌体生长缓慢或不长的原因及解决方法？ 谷氨酸发酵过程，耗糖快,pH偏低, 产酸低原因及解决方法 谷氨酸生产菌最适生长温度为？，发酵谷氨酸最适发酵温度？，最适合生长pH为？。 发酵过程中CO 2迅速下降，说明污染噬菌体， CO 2 连续上升，说明污染杂菌 消泡方法有哪几种？一次高糖发酵工艺 噬菌体侵染的异常现象染菌的分析
第一章概述 1、微生物制药是利用微生物技术，通过高度工程化的综合性技术，以利用微生物反应过程为基础，依赖于微生物机体在反应器内的生长繁殖及代谢过程来合成一定产物，通过分离纯化进行提取精制，并最终制剂成型来实现药物产品的生产。 传统微生物药物: 主要指微生物合成的抗生素。 现代微生物药物: 指由微生物在其生命活动过程中产生的、具有生理活性（抗微生物感染、抗肿瘤、特异性酶抑制剂、免疫调节等作用）的次级代谢产物及其衍生物。 2、微生物药品种类：包括抗生素、维生素、氨基酸、核酸、酶及酶抑制剂、免疫抑制剂、生物制品、甾体激素等药物。 3、掌握微生物制药的一般生产过程。 答：微生物制药工艺过程一般包括菌体生产及代谢产物或转化产物的发酵生产。 其主要内容包括生产菌种的选育培养及扩大，培养基的制备，设备与培养基的灭菌，无菌空气的制备，发酵工艺控制，产物的分离、提取与精制，成品的检验与包装等。 4、微生物制药的工业发酵类型：微生物菌体发酵；微生物酶发酵；微生物代谢产物发酵；微生物转化发酵。 5、了解微生物制药的特点。 答：以活的生命体(微生物)作为目标反应的实现者，反应过程中既涉及特异的化学反应的实现又涉及生命个体的生长发育及代谢，生物反应机理非常复杂，较难控制，反应液中杂质也多，不容易提取、分离； 反应通常在常温常压下进行，条件温和，能耗小，设备较简单；微生物发酵过程是微生物菌体非正常的、不经济代谢过程，生产过程中应为其代谢活动提供良好的环境。因此，需防止杂菌污染，要进行严格冲洗、灭菌，空气需要过滤等；微生物药物生产周期长，生产稳定性差，技术复杂，不确定因素多，废物排放及治理要求高，难度大；现代微生物制药的最大特点是高技术含量、智力密集、全封闭自动化、全过程质量控制、大规模反应器生产和新型分离技术综合利用等。 第二章抗生素概论 1、半合成抗生素：将天然代谢产物再用化学、生物或生化方法进行分子结构改造，制成的各种衍生物。氨苄西林 2、次级代谢：微生物在一定的生长时期(一般是稳定生长期），以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动没有明确功能的物质的过程 次级代谢产物:微生物在细胞分化过程中产生的，往往不是细胞生长所必需的代谢产物，对细胞生长并不具有明显的作用，而且通常由一簇结构相似的化合物组成。 3、抗生素的主要产生菌是：产抗生素的微生物中，以放线菌为最多，其次是真菌和细菌。除微生物外，还有来源于植物、动物和海洋微生物的抗生素。 4、医疗用抗生素应具备的条件：难使病源菌产生耐药性；较大的差异毒力；最小抑菌浓度要低；抗菌谱要广。 5、抗生素剂量的表示法 答：合理使用抗生素的剂量十分重要。 抗生素在应用时剂量很小，因此除质量外，更常用特定的效价单位（简称单位）表示。单位是衡量抗生素有效成分的一种尺度。 目前国际上抗生素活性单位表示方法主要有两种：一是指定单位(unit)；二是活性质量（μg)。 6、管碟法测定抗生素效价的原理：在培养过程中，小管中的抗生素向培养基中呈球面扩散，与此同时试验菌也开始生长。抗生素浓度高于最小抑菌浓度之处，试验菌不能生长，出现抑菌圈，其圈之边缘处就是最低抑菌浓度。 7、抗生素生产工艺过程：菌种→孢子制备→种子制备→发酵→发酵液预处理→提取精制→产品检
大象版科学《寻找微生物》说课稿 说教材： 《寻找微生物》是大象版科学五下教材《形形色色的微生物》单元的第一课。本单元属于综合探究活动单元，本课是这一单元的起始课，旨在通过“食物品尝会”这一活动的导入，引起学生对餐桌上多见到的食物的观察与思考，从而发现问题，进行大胆猜想与假设，再通过对搜集的资料进行阅读、整理、筛选，来验证猜想。最后，得出结论，并交流总结微生物的相关知识，从而对微生物及其与人类的关系有一个整体的认识与了解，为后两节课认识微生物的益处与危害奠定基础。 本课的教学对象是五年级学生，通过两年半的科学课的学习，学生经历了一些较为统统的科学探究活动。已经具备了观察、提问、猜想与自主研究的能力，能够在教师的引导下进行自主探究。同时。本单元涉及的科学知识——微生物对于人的感官来说，多数是看不见也摸不着的，比较抽象，但微生物又与我们的生活息息相关，从这方面来说，更能激发学生的求知欲和好奇心，使学生在课堂上动起来，活跃起来。 说教学目标： 根据上述对教材的简单剖析和对学生的分析，本课的教学目标确定为： 1.能积极提出问题，大胆猜想与假设。在教师指导下，学会搜集资料、验证猜想的方法。 2.意识到重视实验和证据是一种优良的科学态度。 3.知道什么是微生物，以及微生物与人类的关系。 说材料： 教师准备：白萝卜、酸萝卜、白豆腐、霉豆腐、生面团。一次性碗。 多媒体辅助教学课件。 学生准备：面包、一次性筷子（每人一份）
搜集微生物相关知识的资料。 说教学过程： 1.创设情境，激趣导入。 导入部分我充任一个学校餐厅的美食顾问，调查学生都喜欢哪些食物。科学教师被聘为顾问，学校为的是让伙食更加营养丰盛，科学合理，这一情境的设计隐藏着学科学就是为了用科学，为了更好地用科学知识来改善我们的生活的意思。在导入中，让学生说出自己喜欢的食物，目的是让学生明白这些食物多数是用蒸、煮、烤、炸、煎的常用方法制作的，搂着再推出一种特制食物让学生品尝，留有悬念，勾起学生品尝的欲望。 2.品尝讨论，发现问题。 “食品品尝会”虽然是本课的导入，出示的食物有的学生可能经常吃，但学生大凡没有注意思考与观察我们吃的是不是科学，所以品尝这一看似简单的环节是能否达到教学目标的关键。此环节的重点是让学生学会小组合作学习，要有秩序地品尝，要在品尝的同时仔细认真地观察与思考，体会食物加工前后的一些变化。学生在对比品尝后，就会从中发现问题。 3.提出问题，猜想假设。 学生通过品尝，发现食物加工前和加工后在味道、颜色、浓度等方面有很大的变化，纷纷提出感兴趣的问题。有的想了解酸奶的制作过程，有的想知道腌制泡菜时为什么总要用肚大口小的坛子，有的想了解为什么豆腐制成后会变的咸咸的，软软的，也就是“是什么改变了它们的品质和味道”这一问题，我让学生把各自提出的问题存入“问题银行”，课后可以对自己特别感兴趣的进行研究。五年级的同学已经能提出有价值的科学问题，但怎样选择适合各自研究的问题开展研究，仍是一个较难掌握的问题。所以。我在课堂上引导学生对“是什么改变了这些食物的品质和味道”这一问题，组织学生猜想，展开探究。究竟学生猜想的是否正确并不关键，只要学生敢于大胆猜想，我就给予鼓励，这是培养学生独立见解的前提。 4.搜集资料，验证猜想。
《氨基酸发酵工艺学》试卷A答案 一、名词解释（每小题3分，共18分） 1、代谢控制发酵：就是用遗传学或其它生物化学的方法，人为的改变、控制微生物的代谢，使有用产物大量生成、积累的发酵。 2、DE值：即葡萄糖值，表示淀粉水解程度及糖化程度。DE值=还原糖/干物质×100％ 3、噬菌体效价：每毫升试样中所含有具有侵染性的噬菌体的粒子数 4、发酵转换：当发酵条件发生改变时，必然会影响到生物代谢途径分支的关键酶的酶量和酶活性的改变，从而导致发酵方向发生转换，从而产生不同的代谢产物 5.淀粉液化：利用α－淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加。 6.临界溶氧浓度：指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。 二、单项选择题（每小题2分，共20分） 1.B 2.B 3.C 4.A 5.B 6.B 7.D 8.C 9.D 10.A 三、填空题（每空1分，共20分） 1.蛋白质水解液抽提法，化学合成法，酶法，微生物发酵法 2.控制磷脂的合成添加表面活性剂油酸缺陷型甘油缺陷型温度敏感型（能写出任意三条即可） 3.长菌型细胞转移期细胞产酸型细胞 4.α-型结晶β-型结晶自然起晶加晶种起晶 5.等电点法离子交换法锌盐法
6.离子交换法菌体钙离子 四、简答题（每小题6分，共30分) 1、淀粉水解糖制备中，酸解法的工艺流程？ 答：淀粉、水、盐酸→调浆→进料→水解→冷却、中和→脱色→过滤→糖化液 2、酸法制备淀粉水解糖的质量要求有哪些？ 答：（1）糖液透光率＞90％（420nm） （2）不含糊精、蛋白质（起泡物质）。 （3）转化率＞90％。 (4) 还原糖浓度＞16％ （5）糖液不能变质 3、氨基酸发酵菌种为什么要定期分离纯化？有什么意义？ 定期分离纯化的原因：因为工业生产菌种酵母自身发生了退化，退化的原因：（1）菌种的自发突变在10-8左右 （2）由于菌种大多为诱变菌种，容易受外界环境的影响，发生回复突变。 菌种纯化的意义：（1）保证产品的稳产、高产 （2）进行生产育种。 4、氨基酸生产中，泡沫对发酵的影响？ ①发酵液逃逸 ②感染 ③降低装填系数，设备利用率降低
名词解释：1.发酵：通过微生物的生长和代谢活动，产生和积累人们所需代谢产物的一切微生物培养过程。 2.发酵工艺：指工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺。 3.前体：在微生物代谢产物的生物合成过程中，有些化合物能直接被微生物利用构成产物分子结构的一部分，而化合物本身的结构没有大的变化，这些物质称为前体。 4.热阻：指微生物在某一特定条件下的致死时间。 5.对数残留定律：指在一定温度下，微生物受热后，活菌数不断减少，其减少速度随残留活菌数的减少而降低，且在任何瞬间，菌的死亡速率与残存的活菌数成正比。 6.实消：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有设备一起进行加热灭菌的操作过程称为实罐灭菌。 7.连消：培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续加热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内，这种工艺过程称为连消灭菌。 8.空消：无论是种子罐、发酵罐还是液氨罐、消泡罐，当培养基尚未进罐前对罐进行预先灭菌，为空罐灭菌。 9.液化：用ɑ-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖。 10.糖化：用糖化酶将糊精和低聚糖转化葡萄糖。 11.种子制备：将固体培养基上培养出的孢子或菌体转入到液体培养基中培养，使其繁殖成大量菌丝或菌体的过程。 12.菌种保藏：根据菌种的生理、生化特性，人工创造条件使菌体的代谢活动处于休眠状态。 13.呼吸临界氧浓度：在溶解浓度低时，呼吸强度随溶氧浓度的增加而增加，当溶氧浓度达到某一值后，呼吸强度不再随溶解氧浓度的增加而变化，把此时的溶解氧浓度称为呼吸临界氧浓度。 14.溶解氧饱和度：在一定温度和压力下，空气中的氧在水中的溶解度。 15.氧传递系数：比表面积与以浓度差为推动力的氧传质系数的乘积。 16.分批发酵：指一次性投入料液，发酵过程中不补料，一直到放罐。 17.补料分批发酵：指在发酵过程中一次或多次补入含有一种或多种营养成分的新鲜料液，以达到延长发酵周期，提高产量的目的。 18.连续发酵：指在特定的发酵设备中进行的，一边连续不断地输入新鲜无菌料液，同时一边连续不断地放出发酵料液。 简答题：1发酵过程有哪些特征谈谈你对发酵工程技术应用前景的想法 特征：1.原料广 2.反应条件温和，易控制 3.产物单一，纯度高 4.投资少，效益好想法：随着生物技术的发展，发酵工程的应用领域也在不断扩大，基因工程及细胞杂交技术在微生物育种上的应用，将使发酵用菌种量达到前所未有的水平；生物反应器技术及分离技术的相应进步将发酵工业的某些神秘特征；由于物理微生物数据库、发酵动力学、发酵传递学的发展，将使人们能够清楚的描述与使用微生物。（个人的，你也可以自已） 2.发酵工业对菌种的要求 答：1.菌种不能是病源菌 2.发酵周期短，生产能力强 3.发酵过程中不产生或少产生与目标产物性质相似的副产物 4.原料来源广泛价格低廉，菌种能高效地将原料转化为产品5.对需添加剂的前体有耐受能力，且不能将前体作为一般碳源利用 6.遗传性状稳定，菌种不易变异退化 7培养条件易于控制 3.菌种选育有哪些方法 答：1.自然选育 2、诱变选育 3.原生质体技术育种 4.基因工程技术育种 4.自然选育、诱变选育的概念，一般步骤，影响诱变的主要因素。
《观察水中的微生物》说课稿 尊敬的各位专家上午好。今天，我说课的题目是《观察水中的微生物》。 说教材： 观察微生物在各类版本的科学教材中都有涉及，其实验器材都是显微镜，显微镜虽然是一种比较专业的观察类仪器，但目前很多农村学校还没有配备齐全，很多孩子没有条件进行实验。而且，就本实验条件来讲，受一些不稳定因素的影响，用显微镜在课堂上直接观察的效果并不明显。那么，有没有可能借助生活中常见的物件，用一种既充满趣味又简单直观的方法让所有孩子们可以进行观察呢？带着这样的思考我将实验器材创新地改为易于购买的激光笔，加上辅助器材注射器，实践证明，这种改良后的方法实验现象清晰，观察效果明显，而且操作简单，不受实验场地限制。 本方法适用于小学科学各版本教材，（PPT出示）人教版科学四年级上册第二单元第四课《肉眼看不见的生物》、教科版科学六年级下册第一单元《微小世界》、湘教版科学五年级下册第三单元《显微镜下的世界》、苏教版科学六年级上册第一单元第一课《水滴中的生物》等等。 说学情： 中高年级的孩子已经具备一定的动手操作能力，有了一些生活经验，对事物的现象也可以进行描述分析。对科学充满了好奇心和求知
欲。 下面我将从这五个方面进行说课。（ppt出示实验教学目标、实验内容设计、实验方法设计、教学过程设计、教学反思与自我评价） 一、实验教学目标 1.知识目标： 了解微生物是个体微小、分布极广的生命体； 2.技能目标： 通过正确使用激光笔改进实验观察方法，对微生物进行观察，并尝试借助这样创新实验方法学会同步对比观察。 3.拓展目标： （1）不仅要让孩子们简单观察、了解微生物，还要对放大镜功能进行拓展应用，将前课放大镜的成像特点、光的折射、和本课微观世界三者结合起来，既跳出教材又紧密联系生活。 （2）树立环保意识。 实验重难点： 1.让孩子们观察到不同水质中微生物的分布特点。 2.克服图像不稳定、画面不清晰、感受不直接，难以达到理想的观察效果的问题。 3、了解激光与水滴之间是如何作用，达成对微生物的观察。 事实上，通过我的实验改良，本实验的重难点完全得到了解决，我将在后面说课内容中详细叙述。 二、实验内容设计
1.大麦的组成 大麦的组织结构及生理作用:大麦主要由胚、胚乳和谷皮三部分组成。 大麦的化学组成: 1.水分:11~20%,储存大麦的水分应在13%以下。 2.碳水化合物 ①淀粉含量:58~65%.直链淀粉:占大麦淀粉的17~24%,支链淀粉:占大麦淀粉 的76~83%. ②纤维素:占大麦干物质重量的3.5~7.0%③半纤维素与麦胶物质:占麦粒干物 质的 10~11%,④低分子碳水化合物:大麦含2%的糖类,主要是蔗糖少量棉子糖、麦 芽糖、葡萄糖和果糖。 3.蛋白质:包括ⅰ麦白蛋白,ⅱ球蛋白,ⅲ醇溶蛋白,ⅳ谷蛋白 4.脂肪:约占大麦干物质的2~3%,95%以上属于甘油三酸脂, 5.磷酸盐:大部分为植酸钙镁,占干重的0.9% 6.无机盐:其含量为干物质的2.5~3.5%,主要成分是钾、磷、硅,其次是钠、 钙、镁、铁、硫等。 7.酚类物质:大麦中的酚类物质只占干物质的0.1~0.3%,如花色苷、儿茶酸等, 2.什么是浸出率
每100公斤原料糖化后的麦汁中,获得浸出物的百分数,即为糖化浸出物收得率,表示为: (麦汁中浸出物数量/投料量)*100% 3.酒花的主要成分有哪些?各部分在啤酒酿造中的作用是什么? ①酒花树脂:成分非常复杂,已经定性的有α-酸、β-酸。α-酸具有苦味力和防腐力,极易异构化成异α-酸,异α-酸具有极强烈的苦味力,啤酒的苦味主要来自于异α-酸。β-酸的氧化物则具有细致而强烈的苦味力,这一部分苦味可以补偿α-酸因氧化而失去的苦味度。②酒花油:是啤酒酒花香味的主要来源.③多酚物质:它是引起啤酒浑浊的主要成分,酒花中的单宁物质易氧化,单宁及其氧化物均易与蛋白质缩合,形成不溶性的复合物而沉淀,因此对麦汁澄清起一定的作用,这是它有利的一面。单宁能减低就得泡持性,增加啤酒色泽,并有苦涩味,这是对啤酒质量不利的一面。 6.麦芽粉碎的目的与要求? 麦芽的粉碎分为干粉碎和湿粉碎二种方式.谷皮主要由纤维素组成,它不溶于水,糖化时酶对它不起作用。谷皮有弹性,是构成麦汁过滤的自然过滤层。麦芽粉碎有利于麦汁过滤,又可增加麦芽浸出率。 对麦芽粉碎度的要求应该是:谷皮破而不碎;胚乳部分则愈细愈好,对溶解不好的麦芽更应如此 9.糖化温度控制分为几个阶段?如何规定的? ⑴35~40 ℃浸渍阶段:有利于酶的浸出和酸的形成,并有利于β-葡聚糖的分解。 ⑵45~55 ℃蛋白分解阶段:此时的温度称为蛋白分解温度,其控制方法如下
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。
发酵工艺学整理资料 1.发酵工程的概念:指利用微生物的生长繁殖和代活动来大量生产人们所需产品过程的 理论和工程体系。 2.发酵工程的容：微生物菌种选育和保藏，培养基和发酵设备的灭菌技术，空气 净化技术，菌种的扩大培养，代产物发酵生产，发酵过程中参数检测、分析和控 制技术，发酵过程中补料技术，产品分离纯化技术 3.巴斯德证明了酒精是由活的酵母发酵引起的 4.发酵产品的类型： A微生物菌体发酵目的：获得微生物菌体细胞例如酵母和藻类、担子菌、 云金芽杆菌、疫苗等特点：细胞的生长与产物积累成平行关系，生长稳定期产 量最高。 B微生物酶发酵目的：获得酶制剂和酶调节剂例如青霉素酰化酶、糖苷酶 抑制剂特点：需要诱导作用，或遭受阻遏、抑制等调控作用的影响，在菌种 选育、培养基配制以及发酵条件等方面需给予注意 C微生物代产物发酵: 包括初级代产物（无种属特异性）和次级代产物（微量、 有种属特异性、特殊活性） D微生物转化发酵 生物转化：是利用生物细胞对一些化合物某一特定部位(基团)的作用，使它转变 成结构相类似但具有更在经济价值的化合物 实质：利用微生物代过程中的某一酶或酶系将一种化合物转化成含有特殊功能集 团产物的生物化学反应。 E基因工程发酵 F 动、植物细胞产物的发酵 5.发酵的方法： A表面发酵培养 固体表面发酵培养：投资小、设备少、简单易行、适于小型化生产 B液体深层发酵培养 微生物细胞在液体深层中进行纯种培养的过程 6.液体深层发酵流程 保藏菌种斜面活化扩大培养种子罐主发酵产物分离纯化 成品7.微生物转化与发酵的区别 发酵是通过微生物的生长繁殖和代活动，产生人们所需产品的过程。其核心是 微生物 8.菌种选育的目的： 提高发酵产量；改进菌种性能；去除多余组分；产生新的发酵产物 9.菌种选育基本理论：遗传与变异;遗传与变异的物质基础；基因突变的本质 10.菌种选育技术： A自然选育用途：分离、纯化、复壮菌种 B诱变育种用途：发酵工业广泛应用 C 原生质体融合用途：有两个合适亲本时的菌种选育 D基因工程育种用途：清楚微生物的遗传背景时的菌种选育 11.菌种退化和变异的原因 A遗传基因型的分离要点：遗传物质的多样化，群体繁殖 B 自发突变的结果可能原因：1）沙土管长期保藏 2)连续传代 3）新代产生的
神奇的微生物教案新版 苏教版 集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]
第三节神奇的微生物 一、教学目标 1.描述病毒和细菌的主要特征。 2.描述真菌的主要特征。 3.举例说出病毒、细菌、真菌与人类生活的关系。 二、教学重、难点 教学重点 1.描述病毒、细菌、真菌的主要特征。 2.举例说出病毒、细菌、真菌与人类生活的关系。 教学难点 1.描述病毒、细菌、真菌的主要特征及它们与人类生活的关系。 2.小组讨论合作学习活动的组织秩序。 三、教学方法：讲述、多媒体演示、讨论 四、学时安排 1学时 五、教学过程 一、导入新课 师：很早以前人们认为世界上只有植物和动物这两类生物。直到电子显微镜的发现，使人们看清了病毒等微生物的“庐山真面目”，从此神奇的微生物世界进入了人类的视野。生命科学是21世纪最前沿的学科，微生物又是生命科学重要组成部分之一。这里有许多你想探索的奥秘，今天让我们一起漫步在微生物辽阔神奇的世界里，揭开微生物神秘的面纱。同学们想知道关于微生物的哪些知识呢？ 生：争先恐后说出自己对微生物感兴趣的问题。 设计思想：富有激励、启发性的语言，很容易激起学生对生命科学的兴趣。我首先让学生说出自己对微生物感兴趣的话题，然后归纳大家的问题，让学生围绕问题来学习，更加激发起他们的参与热情，创设了愉快、活泼的课堂氛围。
二、新课教学 （一）病毒和细菌 师：微生物王国的成员很多，我们先认识第一位成员——病毒。同学们知道有哪些病毒？ 学生活动一：合作学习：小组成员共同努力，写出自己所知道的病毒，比比看哪个小组写的最多、最准确，评为优胜组。（流感病毒、SARS病毒、艾滋病病毒等等） 师：随时点拨、师生互动，展示优胜组的学习成果，点评并表示祝贺！ 设计构想：小组合作讨论，发挥集体智慧来解决问题，民主、和谐的课堂氛围，可调动学生学习的积极性与主动性，激发学生的参与热情和竞争意识。这是他们将来能融入社会的良好心理品质。 师：同学们，这些病毒有哪些特征呢？请观看视频课件《病毒》。 请大家边观看边思考：病毒的形态、结构、生命活动特点各是怎样的？ 学生活动二：交流表达：根据课文，结合视频总结老师提出的问题： 1.病毒个体微小，只有在电子显微镜下才能看到。 2.病毒结构简单，无细胞结构，只有蛋白质外壳和内部的遗传物质核酸。 3.病毒只能寄生在活细胞中，离开寄主不久就会死亡。 师：点评总结：病毒是一类没有细胞结构的、只能寄生生活的特殊生物。 神奇的病毒先学习到这里。感兴趣的同学课后可以继续上网查询相关资料。下面我们来认识下一位成员——细菌：请大家思考、讨论以下问题。 屏幕展示： 1.细菌形态、大小有什么特点？ 2.细菌的基本结构有哪些？与植物细胞结构有什么不同吗？ 3.细菌的营养方式是怎样的？ 4.细菌是如何生殖的？ 学生活动三：自学、生疑、讨论交流。 师：巡视指导、解疑导拨、参与学生的小组讨论、合作探究。 生：小组内讨论后，每小组推荐一人回答问题。
1、食品微生物学的概念 食品微生物学：是微生物学的一个分支学科，它是专门研究微生物与食品之间相互关系的一门科学。食品微生物学是食品类专业的一门重要的专业基础课。 2、食品微生物学的研究内容 （1）研究与食品有关的微生物及其生命活动规律。 （2）研究如何利用有益微生物为人类制造食品。 （3）研究如何控制有害微生物，防止食品发生腐败变质和引起人类的食物中毒。 （4）研究检测食品中微生物的方法，制定食品中的微生物指标（如国标，部标及企业标准），从而为判定食品的卫生质量提供科学依据。 3、微生物在食品中的应用有三种方式 （1）、微生物菌体的应用：食用菌就是受人们欢迎的食品，乳酸菌可引起蔬菜和乳类及其它多种食品的发酵，所以，人们在食用酸牛奶和酸泡菜时也食用了大量的乳酸菌；单细胞蛋白就是微生物体中获得的蛋白质，也是人们对微生物菌体的利用。 （2）、微生物代谢产物的应用：如酒类、食醋、氨基酸、有机酸、维生素等。 （3）、微生物酶的应用：如豆腐乳、酱油等。 第六章微生物在食品生产中的应用 教学目标： 1、了解微生物在食品制造中应用的意义； 2、掌握食品制造中所应用的菌种和适用范围； 3、了解和掌握食品制造中污染微生物。 教学重点： 1、生产菌种及污染菌的种类； 2、发酵机理； 2、工艺流程。 教学难点：食品生产过程中，微生物生长及其代谢过程的控制。 教学方法：本章涉及相关食品微生物的发酵机理和食品生产工艺流程的介绍，将结合多媒体演示重点讲授，结合思考题对重要知识点进行复习和掌握。 讲课学时数4学时
第一节细菌在食品生产中的应用 一、食醋 食醋是我国人民日常生活中主要调味品之一，也是我国利用微生物生产的一个古老的产品。我国食醋著名品牌如山西陈醋、镇江陈醋、江浙玫瑰醋、四川麸醋、福建红曲醋、东北白醋等。 （一）、菌种 食醋是利用醋酸杆菌进行好氧发酵而生产。只以乙醇类物质为原料，单纯利用醋酸杆菌就可完成酿醋作用。如以糖类物质为原料，需加入酵母菌；如以淀粉为原料，还需霉菌和酵母菌的参与。 1、曲霉菌 酿醋先酿酒，曲霉菌的作用是将淀粉水解为葡萄糖，为酒精发酵提高条件。常用的菌种是黑曲霉(Aspergillus niger) AS.3.4309；米曲霉常用菌株有沪酿3.040,沪酿3.042等；黄曲霉菌株有AS3.800、AS3.384等。 2、酵母菌 酵母菌通过其酒化酶系统把葡萄糖转化为酒精和二氧化碳，完成酿醋过程中的酒精发酵阶段。其菌种主要是酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。 3、醋酸菌 醋酸菌具有氧化酒精生成醋酸的能力。醋酸菌的形态为短杆或长杆细胞，单独、成对或排列成链状。不形成芽孢，革兰氏染色，幼龄阴性，老龄不稳定。好氧，喜欢在含糖和酵母膏的培养基上生长。最适生长温度为30o C左右，最适pH 值为5.4-6.3。 目前国内外用于生产的食醋菌种有：奥尔兰醋酸杆菌(Acetobacter orleanwnse)、许氏醋酸杆菌(A.schutzenbachu)、弯曲杆菌(A.curvum)、产醋醋杆菌(A.acetigenum)、醋化醋杆菌(A.aceti)、恶臭醋杆菌(A.ranlens)等。我国目前使用人工纯培养的醋酸菌种，主要有中微所培育出的恶臭醋杆菌的混浊变种(AS1.41)、上海酿造所和上海醋厂从丹东速酿醋中分离而得的巴氏醋杆菌(A.pasteurianus)巴氏亚种（沪酿1.01号）。 （二）、发酵机理 (C6H12O6)N+nH2O nC6H12O6 C6H12O6+2ADP+2Pi 2CH3CH2OH+CO2+2ATP CH3CH2OH+NAD CH3CHO（乙醛）+NADH2 CH3CHO+NAD+H2O CH3OOH+NADH2