【课堂笔记】《发酵工程》

【课堂笔记】《发酵⼯程》《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)8.7.2分批发酵 (22)8.7.3补料分批发酵 (22)8.7.4连续发酵在⼯业上的应⽤ (23)第九章微⽣物的现代固态发酵（p121） (23)9.1固态发酵 (23)9.1.1固态发酵的特点 (23)9.1.2固体培养的优点 (23)9.1.3固液发酵的⽐较 (23)9.1.4传统固态发酵与现代固态发酵 (24)9.1.5固态发酵分类 (25)9.1.6适合固态发酵的微⽣物 (25)9.1.7固态发酵的界⾯作⽤ (25)9.2固态发酵反应器 (25)9.2.1静态固态发酵反应器 (25)9.2.2动态固态发酵反应器 (26)9.2.3固态发酵反应器 (26)9.3固态发酵的应⽤ (26)第⼗章基因⼯程菌株发酵（p154） (27)10.1⼯业化⽣产的基因⼯程菌应具备的条件 (27)10.2基因⼯程菌的发酵 (27)10.2.1培养操作和发酵设备 (27)10.3讨论与问题 (27)10.3.1基因⼯程菌的不稳定性 (27)10.3.2改善措施： (27)10.3.3⽣产过程: (27)第⼗⼀章发酵过程中氧的溶解、传递、测定及其影响因素（p167） (28)第⼗⼆章发酵控制⼯程（p183） (28)12.1讨论与问题 (28)第⼗三章空⽓除菌（p250） (29)13.1⼏个基本概念 (29)13.2染菌的危害 (29)13.3树⽴⽆菌概念，强调⽆菌操作 (29)13.4灭菌和除菌的基本原理 (30)13.5发酵⼯程的灭菌⼯程（p228） (30)13.5.1化学物质灭菌 (30)13.5.2⼲热灭菌法 (30)13.5.3湿热灭菌法 (31)13.5.4射线灭菌 (31)13.5.5过滤介质除菌 (31)13.5.6静电除菌 (31)13.5.7臭氧灭菌 (31)13.6名词概念 (32)13.7培养基和发酵设备的灭菌 (32)13.7.1温度和时间对培养基的影响 (32)13.7.2影响培养基灭菌的其他因素 (33)13.7.3培养基分批灭菌 (33)13.7.4发酵设备的灭菌 (34)13.8空⽓除菌 (34)13.8.1发酵⽤⽆菌空⽓的概念和质量标准 (34)第⼗四章发酵⼯程设备（p265） (35)14.1通⽓发酵罐 (35)14.1.1机械搅拌通⽓发酵罐 (35)14.1.2⾃吸式发酵罐 (35)14.2嫌⽓发酵罐 (36)14.2.1基本要求 (36)《发酵⼯程》1-14章节笔记第⼀章绪论（p1）1.1概念发酵⼯程利⽤微⽣物或动植细胞的⽣长繁殖和代谢活动以及特定功能，通过现代化⼯程技术⽣产有⽤物质或直接应⽤于⼯业化⽣产的技术体系；是将传统发酵与现代的DNA重组，细胞融合，分⼦修饰，和改造新技术结合并发展起来的现代发酵技术；它是渗透有⼯程学的微⽣物学和细胞⽣物学，是现代⽣物技术产业的基础与核⼼。

第一章发酵工程1．发酵工程定义定义1：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，或直接把微生物细胞作为产品的工业生产过程。

定义2 ：发酵工程是指在最适发酵条件下，在发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的技术。

2．发酵工程的发展历史大致可分为三个阶段：○1传统（古老）发酵技术阶段（纯培养技术建立之前）○2近代发酵技术阶段（20世纪20年代—70年代）○3现代发酵技术阶段（20世纪70年代以后）3．为什么能利用微生物进行发酵生产：微生物繁殖速度快，代谢能力强，易培养，容易改造代谢产物多样，能利用廉价的有机物、无机物。

4．发酵工程的特点（与化学工业相比）1 原料广泛2 生产安全、设备简单3 反应专一性强、副产物少4 代谢多样、应用广泛5 易受污染、无菌要求严格6 菌种的优劣影响较大。

第二章工业用微生物菌种1．工业用菌种的特点及要求：1具有稳定的遗传学特性2能利用低价的原材料3长条件易于满足4于细菌，具有抗Phage的能力5酵周期短，降低生产成本6谢产物无毒无害2．发酵工业常用微生物从菌种的遗传学特征上可以把菌种分为：野生型和改良型从微生物分类学的角度分为：1细菌类2酵母菌3霉菌4放线菌3．菌种选育的目的：防止菌种退化，提高生产能力，简化生产工艺，开发新产品4．菌种选育方法：○1基因突变—自然选育，诱变育种○2基因重组—杂交育种（原生质体融合），基因工程5．自然选育：利用微生物自然突变进行菌种选育的过程，一般习惯称为菌种的分离纯化。

6．自然选育的目的：纯化菌种、复壮菌种、稳定生产、提高产量。

自然选育方法步骤：○1通过表观形态来淘汰不良菌株（初筛）○2通过目的代谢物产量考察（副筛）○3菌种纯度试验（纯度验证）○4传代稳定性试验（传代试验）。

7．各种生产菌适宜的保藏方法——酵母菌：定期移植斜面低温保藏法，石蜡油保藏法曲霉菌：砂土保藏法真菌（只长菌丝不长孢子的菌）：采用液氮超低温冻结保藏，石蜡油保藏法细菌：斜面低温保藏法，冷冻干燥保藏法放线菌：砂土或冷冻保藏法8．菌种的退化：生产菌株遗传标记的丢失，导致生产能力下降，即负突变,称为菌种的退化9．菌种退化的原因：内因—基因突变，分离现象，质粒脱落；外因：保藏方法不当，营养条件不适，传代次数过多10．防治菌种退化的措施：从菌种选育方面考虑：控制传代次数,合理传代，采用不易衰退细胞传代，采用有效的保藏方法11．菌种衰退时应采取的提纯复壮措施：分离纯化，通过寄主体进行复壮，淘汰衰退的个体12．种子扩大培养:指将保存的处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纯种的过程。

第一章发酵工程1．发酵工程定义定义1：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，或直接把微生物细胞作为产品的工业生产过程。

定义2 ：发酵工程是指在最适发酵条件下，在发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的技术。

2．发酵工程的发展历史大致可分为三个阶段：○1传统（古老）发酵技术阶段（纯培养技术建立之前）○2近代发酵技术阶段（20世纪20年代—70年代）○3现代发酵技术阶段（20世纪70年代以后）3．为什么能利用微生物进行发酵生产：微生物繁殖速度快，代谢能力强，易培养，容易改造代谢产物多样，能利用廉价的有机物、无机物。

4．发酵工程的特点（与化学工业相比）1 原料广泛2 生产安全、设备简单3 反应专一性强、副产物少4 代谢多样、应用广泛5 易受污染、无菌要求严格6 菌种的优劣影响较大。

第二章工业用微生物菌种1．工业用菌种的特点及要求：1具有稳定的遗传学特性2能利用低价的原材料3长条件易于满足4于细菌，具有抗Phage的能力5酵周期短，降低生产成本6谢产物无毒无害2．发酵工业常用微生物从菌种的遗传学特征上可以把菌种分为：野生型和改良型从微生物分类学的角度分为：1细菌类2酵母菌3霉菌4放线菌3．菌种选育的目的：防止菌种退化，提高生产能力，简化生产工艺，开发新产品4．菌种选育方法：○1基因突变—自然选育，诱变育种○2基因重组—杂交育种（原生质体融合），基因工程5．自然选育：利用微生物自然突变进行菌种选育的过程，一般习惯称为菌种的分离纯化。

6．自然选育的目的：纯化菌种、复壮菌种、稳定生产、提高产量。

自然选育方法步骤：○1通过表观形态来淘汰不良菌株（初筛）○2通过目的代谢物产量考察（副筛）○3菌种纯度试验（纯度验证）○4传代稳定性试验（传代试验）。

7．各种生产菌适宜的保藏方法——酵母菌：定期移植斜面低温保藏法，石蜡油保藏法曲霉菌：砂土保藏法真菌（只长菌丝不长孢子的菌）：采用液氮超低温冻结保藏，石蜡油保藏法细菌：斜面低温保藏法，冷冻干燥保藏法放线菌：砂土或冷冻保藏法8．菌种的退化：生产菌株遗传标记的丢失，导致生产能力下降，即负突变,称为菌种的退化9．菌种退化的原因：内因—基因突变，分离现象，质粒脱落；外因：保藏方法不当，营养条件不适，传代次数过多10．防治菌种退化的措施：从菌种选育方面考虑：控制传代次数,合理传代，采用不易衰退细胞传代，采用有效的保藏方法11．菌种衰退时应采取的提纯复壮措施：分离纯化，通过寄主体进行复壮，淘汰衰退的个体12．种子扩大培养:指将保存的处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纯种的过程。

发酵工程知识点绪论1.传统发酵：最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。

1857年法国化学家、微生物家巴斯德提出了著名的发酵理论：“一切发酵过程都是微生物作用的结果。

”2.生化和生理学意义的发酵：指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式，或者更严格地说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。

如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出CO2。

3.工业上的发酵：在微生物工业中，把所有通过微生物或其他生物细胞（动、植物细胞）的培养，统称为发酵。

包括：1. 厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。

2. 通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。

产品有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶以及转化产物等。

现代生物技术─分子生物学与发酵工程氨基酸发酵工业──谷氨酸、赖氨酸核酸发酵工业──肌苷酸、乌苷酸微生物变异株通过代谢调节──代谢控制发酵技术切断支路代谢转折点: 酶的活力调控, 酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏) →解除菌体自身的反馈调节,提高终产物水平。

细胞融合技术、基因操作技术等生物技术发展，打破了生物种间障碍，能定向地制造出新的有用的微生物：增加微生物体内控制代谢产物产量的基因拷贝数，可以大幅度地提高目标产物的产量；酒曲是我国酿酒技术的重大发明，也是世界上最早的一种复合酶制剂。

三、发酵工程的组成从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵控制、下游工程四、微生物发酵产品的类型:1,菌体、酶，2 初级代谢产物，3 次级代谢产物，4 外源物质转化产物。

五、发酵方法的类别与流程（1）类别：根据对氧的需要区分：厌氧和好氧发酵根据培养基物理性状区分：液体和固体发酵根据从微生物生长特性区分：分批发酵和连续发酵按发酵原料来区分: 糖类物质发酵, 石油发酵, 废水发酵按发酵产物区分：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(2)发酵流程：保藏菌种---活化---扩大培养---种子罐---主发酵---产物分离纯化---成品第二章菌种选育理论与技术微生物的特点有些微生物能在厌氧的条件下生长有些微生物能够利用简单的有机物和无机物满足自身的生长有些微生物能进行复杂的代谢有些微生物能利用较复杂的化合物有些微生物能在极端的环境下生长常见的工业微生物（一）抗生素生产有关的微生物（二）氨基酸生产有关的微生物（三）食品酶制剂生产有关的微生物a-淀粉酶：黑曲霉、米曲霉、米根酶、枯草牙孢杆菌和地衣牙孢杆菌工业化菌种的要求1生产菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）2能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物3有关合成产物的途径尽能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强4遗传性能要相对稳定5不易感染它种微生物或噬菌体6生产特性要符合工艺要求一、育种的目的（一）科研方面1．获得有遗传标记的菌株；2．得到生物合成阻断变株，以研究抗生素生物合成途径。

发酵工程知识点总结高中生物发酵工程是一种利用微生物的代谢活动来生产有用物质或转化物质的技术。

在高中生物课程中，发酵工程的知识点主要集中在微生物的类型、发酵过程的基本条件、发酵过程中的物质变化、以及发酵技术的应用等方面。

以下是对这些知识点的总结：一、微生物的类型与作用1. 细菌：在发酵过程中，某些细菌如乳酸菌、醋酸菌等能够通过其代谢活动产生特定的有机酸，从而影响食品的味道和保存性。

2. 酵母菌：酵母菌在无氧条件下能够将糖分解为酒精和二氧化碳，这一过程称为酒精发酵，广泛应用于酿酒和面包制作。

3. 霉菌：霉菌在发酵过程中可以产生多种酶，参与物质的分解和转化，如在酱油和豆瓣酱的生产中起到关键作用。

二、发酵过程的基本条件1. 温度：不同的微生物对温度的适应性不同，发酵过程中需要控制适宜的温度以保证微生物的生长和代谢活动。

2. pH值：微生物的生长和代谢活动对环境的酸碱度有一定的要求，pH 值的控制对于发酵过程的成功至关重要。

3. 氧气：有些发酵过程需要充足的氧气（好氧发酵），而有些则在无氧条件下进行（厌氧发酵）。

三、发酵过程中的物质变化1. 糖类的代谢：在发酵过程中，糖类物质可以被微生物分解为酒精、乳酸、醋酸等不同的有机酸，这些有机酸赋予食品特有的风味。

2. 蛋白质的代谢：蛋白质在微生物的作用下可以分解为多肽、氨基酸等小分子物质，这些物质对食品的营养价值和风味有重要影响。

3. 脂肪的代谢：脂肪在发酵过程中可以被微生物分解为甘油和脂肪酸，这些物质对食品的口感和营养价值有一定的影响。

四、发酵技术的应用1. 食品工业：发酵技术在食品工业中有广泛应用，如酿造酒类、制作面包、酸奶、酱油等。

2. 医药工业：通过发酵技术可以生产抗生素、维生素、酶等医药产品。

3. 化工工业：发酵技术也可以用于生产化工原料，如生物柴油、生物塑料等。

五、发酵工程的未来发展1. 基因工程的应用：通过基因工程技术，可以对微生物进行改造，使其具有更强的发酵能力和更高的产品选择性。

1发酵工程：利用生物的特定性状，通过现代的工程技术手段产生人们所需的物质或直接应用于工业化生产的技术体系，是将传统的发酵与现代的基因工程，细胞工程等新技术结合并发展起来的现代发酵技术。

2发酵本质：是生命体进行的多种多样的生物化学反应，根据生命体固有的遗传信息，在复杂而精细的条件下进行的一系列动态反应的集合，而发酵产物则是在发应过程中或发酵终点形成的。

3富集培养：是在目的微生物含量较少时，根据微生物的生理特点，设计一种选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适的环境下迅速生长繁殖，数量增加，由原来自然环境下的劣势种变成人工环境下的优势种，以利于分离到所需菌株。

4诱变育种：人为地，有意识地将对象置于诱变因子中，使该生物体发生突变，从这些突变体中筛选具有优良性状的突变株的过程。

5诱变剂：用来处理微生物并能提高生物体突变频率的物理化学因素。

6营养缺陷型菌体：通过诱变而产生的缺乏合成某些营养物质的能力，必须在其基本培养基中加入相应缺陷的营养物质才能正常生长繁殖的突变菌株。

7杂交育种：将两个基因型不同的菌株通过接合，使遗传物质重新组合，从中筛选出具有新性状的菌株过程。

8基因重组：将两个不同性状菌株的基因转移到一起，经重新组合后形成新的遗传型个体的过程。

9原生质体：用酶学方法使细胞的细胞壁溶解后，释放出来的只有半透明性细胞膜包裹着的球状体，它们虽没有了细胞壁但仍具有和完整细胞基本相同的生理生化和遗传特性，并在适当条件下可再生细胞壁，回复为一个完整细胞。

10原生质体融合：通过酶解作用将两个亲株的细胞壁去除，释放出原生质体，将两亲株原生质体在高渗条件下混合，加入融合促进剂（聚乙二醇等）或通过电融合等助融，使它们相互凝集，通过细胞质融合促进两套基因组之间的接触，交换，遗传重组，在适宜条件下使细胞壁再生，在再生细胞中获得重组体的过程。

11基因工程技术：是指用人为的方法，将所需供体生物的遗传物质分子提取出来，在离体条件下切割，与载体连接后导入受体细胞，使遗传物质在其中进行正常复制和表达，以获得新物种的育种技术。

第一章微生物的现代发酵技术1.1固态发酵按照培养基物理性状的不同，分为固体发酵和液体发酵1)固态发酵是以气相为连续相的生物反应过程2)液态发酵是以液相为连续相的生物反应过程固体发酵：微生物在固态培养基上生长和代谢的一种发酵方式。

是指没有或几乎没有自由水存在，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进行的一个生物反应过程。

固态发酵（曲法培养）：分为浅盘固体培养和深层固体培养此法最大的特点是：酶活力高1.1.1固态发酵的特点1)热量传递困难2)存在明显的营养梯度3)并无大量有机废水产生4)氧气、二氧化碳扩散比较容易1.1.2固体培养的优点1)原料多是谷物和农业废物，来源广泛，成本低廉2)防止污染：霉菌在水分较低的基质表面可以增殖3)通气：使用循环的冷却增湿无菌空气调控温度1.1.3固液发酵的比较1.1.4传统固态发酵与现代固态发酵根据固态发酵过程中是否能实现限定微生物纯种培养，分为传统固态发酵与1.1.5固态发酵分类1.1.5.1按微生物的情况和形成的产品条件自然富集固态发酵强化微生物混合固态发酵限定微生物混合固态发酵单菌固态纯种发酵1.1.5.2按固态发酵固相的性质分类固体底物基质固态发酵惰性载体吸附固态发酵1.1.6适合固态发酵的微生物固态发酵的最佳微生物即为丝状微生物，即为真菌或放线菌1)能够利用多糖的混合物2)有完整的酶系3)能够深入到料层中，也能够穿入基质细胞内4)不容易孢子化5)生长迅速，染菌较少6)可以在含水量比较低的基质中生长7)能够耐受高浓度的营养盐8)耐受基质预处理中产生的苯类等有毒物质1.1.7固态发酵的界面作用意义1)提供给微生物生长繁殖的场所2)营养物质通过界面作用吸附在界面表面，供给微生物的生长利用。

1.2固态发酵反应器固态发酵的放映基质以固态形式存在，反应体系内的传递极其复杂。

包括气固、气液、液固等形式，气相是最主要的流动介质。

以基质的运动情况分类静态固态发酵反应器动态固态发酵反应器1.2.1静态固态发酵反应器包括浅盘式和塔柱式反应器;优点:结构简单，操作方便，放大问题小;缺点:由于发酵基质的相对静止，热量、氧气和其他营养物质的传递困难，从而导致基质内部温度、湿度、酸碱度和菌体生长状态的严重不均匀。

《微生物发酵工程》第一章概述一、发酵的定义（fermentation)1、传统发酵“fervere” 发泡酵母菌在无氧条件下作用于果汁或麦芽汁中的糖类物质产生气泡（CO2）的现象。

2、生化意义的发酵（狭义的定义）指微生物在无氧条件下，降解各种有机物质，同时积累简单的有机物并产生能量的生物氧化过程。

3、工业上的发酵泛指利用微生物制造或生产有用产品的过程。

酿造产品举例：啤酒、葡萄酒、酸奶、酱油、腐乳等；发酵产品举例：有机溶剂、抗生素、氨基酸、酶制剂、维生素等。

●酿造：我国人民对一些特定产品发酵生产的特殊称法，是未知的混合微生物系参与的一种自然发酵。

（1）发酵分类按照对氧气的需求分类：1)厌氧发酵的生产过程，如酒精，乳酸等。

2)好氧（通气）发酵的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。

3)兼性厌氧发酵，如酵母产酒精按照培养基的物理状态分类：①液体发酵；②固体发酵。

（2）获得发酵产品的条件⏹优良的微生物⏹保证或控制微生物进行代谢的各种条件⏹进行微生物发酵的设备（3）发酵产品的类型⏹菌体；⏹酶；⏹代谢产物；初级代谢产物，次级代谢产物⏹生物转化二、发酵工业的发展历史1、传统生物技术的追溯天然发酵/传统发酵阶段中国早在公元前22世纪就能用发酵法来酿酒。

传统发酵的产品：酒类、醋、酱油、泡菜、干酪、面包、臭豆腐、沼气发酵等。

古埃及人在公元前4000年~3000年就熟悉酒、醋的酿造；古希腊人和古罗马人酿造葡萄酒。

2、初期出现的生物技术产品纯培养技术的建立/第一代发酵技术1680年，列文虎克显微镜微生物的存在1857年，巴斯德（Pasteur）发酵原理随后，柯赫（Koch）发明固体培养基，建立了微生物纯培养技术，为此获得了1905年诺贝尔生理学医学奖。

产品：主要是厌氧发酵和发酵产生的初级代谢产物，如酒精、丙酮、丁醇、柠檬酸和酶制剂等。

特点：开创了人为控制发酵过程的时期。

3、近代生物技术产品深层培养技术/第二代发酵技术1928年，弗莱明发现青霉素，于1945年大规模投入生产；20世纪50年代氨基酸发酵；60年代石油发酵、有机酸发酵、酶制剂发酵。

高三生物发酵工程知识点总结在高三的生物学课程中，我们学习了许多有关生物发酵工程的知识。

发酵工程是一门将微生物和有机物结合起来产生有用产物的科学，涉及到了微生物学、生物化学、和工程学的多个领域。

本文将总结高三生物学中所学习的一些发酵工程的重要知识点。

1. 发酵工程的定义和应用发酵工程是利用微生物进行发酵生产的一门科学。

它可以用于食品工业、制药工业和环境工程等领域。

在食品工业中，我们通常利用微生物发酵来制作酸奶、啤酒、面包等食品。

在制药工业中，发酵可以用来生产抗生素、维生素和其他药物。

在环境工程中，发酵是处理废物和产生可再生能源的重要方法。

2. 发酵过程的基本原理发酵是一种有氧或无氧条件下的微生物代谢过程。

它通常分为三个阶段：生长阶段、发酵阶段和产物分离和纯化。

在生长阶段，微生物需要合适的温度、pH值和营养物质来进行生长。

在发酵阶段，微生物利用底物进行代谢反应，并产生所需的产物。

在产物分离和纯化阶段，通过一系列的分离和纯化步骤，得到纯净的产物。

3. 杀菌技术在发酵工程中，杀菌是一项重要的步骤。

杀菌可以去除微生物中的杂质和竞争微生物，以确保发酵过程的顺利进行。

常见的杀菌方法包括高温杀菌、紫外线辐射和滤过。

4. 发酵过程监控发酵过程的监控对于产物的得率和品质至关重要。

常用的发酵过程监控方法包括测量发酵生物体积、氧气和二氧化碳浓度、底物浓度以及产物浓度。

这些监控手段可以帮助工程师调整发酵条件，以达到最佳的产物结果。

5. 常见的发酵工程应用在生活中，我们能够接触到许多发酵工程的应用。

例如，酵母菌发酵是制作面包的基础过程。

当酵母菌在面团中进行发酵时，它们分解葡萄糖，产生二氧化碳气泡，使面团发酵膨胀。

啤酒的制作也是通过酵母菌发酵产生的。

此外，酸奶、味精、红曲米等都是通过发酵工程制造的。

6. 发酵工程的未来发展随着科学技术的进步，发酵工程在未来将有更广阔的发展前景。

例如，通过基因工程技术，可以改良微生物的代谢途径，增强产物产量和质量。

发酵工程知识点高三发酵是一种重要的生物过程，通过利用微生物和其分泌的酶，将有机物质转化为更有价值的产物。

发酵工程作为生物工程的一个分支，涉及到许多知识点。

在高中生物学课程中，我们通常会学习一些发酵工程的基础知识。

下面是一些高三学生应了解的发酵工程知识点。

1. 发酵的定义和分类发酵是指在没有外源性氧气的条件下，利用微生物或其酶的作用，使有机物质发生氧化或还原作用，并产生特定的化合物或能量。

根据发酵过程中产物的种类，我们可以将发酵分为乳酸发酵、酒精发酵和醋酸发酵等。

2. 发酵的基本原理发酵是一个复杂的生物过程，涉及到微生物的生长、繁殖和代谢。

在发酵过程中，微生物通过分解有机物质来获取能量和生长所需的营养物质。

同时，微生物还会分泌酶来加速发酵反应的进行。

3. 发酵工程的应用发酵工程在许多领域有着广泛的应用。

其中，食品工业是最常见的一个领域。

比如，酿造啤酒、酱油、豆腐等都离不开发酵过程。

此外，制药工业、化妆品工业和环保工业等领域也需要应用发酵工程的知识。

4. 发酵过程的控制在发酵工程中，控制发酵过程是非常重要的。

通过调控发酵的温度、pH值、氧气输送速率等参数，可以达到理想的发酵效果。

此外，还要注意对微生物的营养需求和抑制不良微生物的措施。

5. 发酵的优缺点发酵作为一种生产技术，具有其独特的优点和局限性。

其中，优点包括反应速度快、资源利用率高、产品纯度高等。

但是，发酵过程的控制较为复杂，易受到微生物的感染、高温热失活等问题的影响。

6. 发酵过程中的问题及解决方法在发酵过程中，可能会出现一些问题，如微生物的感染、营养物质的不足等。

为了解决这些问题，可以采取预防微生物感染的措施，调整培养基的成分，提高发酵过程中的氧气供应等方法。

以上就是高三学生应了解的发酵工程知识点。

通过学习发酵工程，我们可以更好地理解微生物的生长过程，同时也能够在相关领域有更广阔的应用前景。

希望同学们能够通过学习掌握这些知识，为未来的学习和职业发展打下坚实的基础。

新人教版生物学选择性必修3《生物技术与工程》知识梳理第一章 发酵工程第一节 | 传统发酵技术的应用1. 发酵与发酵技术 发酵工程：是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品，它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。

2. 发酵（1）发酵概念发酵是指人们利用_微生物_，在_适宜_的条件下，将原料通过_微生物的代谢_转化为人类所需要的产物的过程。

（2）发酵原理不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力 ，因此利用它们既可以生产出人们所需要的多种产物。

（3）发酵类型好氧发酵：醋酸发酵厌氧发酵：酒精发酵 、乳酸发酵 3. 尝试制作传统发酵食品 （1）乳酸菌 ①代谢特点_厌氧_细菌，代谢类型为_异养厌氧型_；在_无氧_的情况下能将_葡萄糖_分解成_乳酸_； ①发酵原理（反应简式）C 6H 12O 6――→酶2C 3H 6O 3（乳酸）+能量①生产应用可用于_乳制品的发酵_、_泡菜的腌制_等 ①分布_空气_、_土壤_、植物体表_、_人或动物的肠道内_ ①常见类型_乳酸链球菌_和_乳酸杆菌_ （2）酵母菌 ①代谢特点是一类_单细胞真菌_，是_兼性厌氧_微生物；在_无氧_的条件下能进行_酒精发酵_ ①重要影响因素__温度__是影响酵母菌生长的重要因素；酿酒酵母的最适生长温度约为_28①_； ①发酵原理（反应简式）①生产应用可用于_酿酒_、_制作馒头和面包_等 ①分布在一些_含糖量较高_的_水果_、蔬菜表面_ （3）醋酸菌 ①代谢特点_好氧_细菌，代谢类型是异养需氧型 ；当_O2、糖源都充足 时，能将_糖_分解为_醋酸_； 当_缺少糖源_时则将_乙醇_转化为_乙醛_，再将_乙醛_变为_醋酸 ；多数醋酸菌的最适生长温度为_30-35①_；①发酵原理（反应简式）①生产应用醋酸菌可用于制作各种风味的_醋_探究.实践一：泡菜的制作1．发酵原理(1)菌种：乳酸菌。

(2)原理：在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。

第1章发酵工程1.1传统发酵技术的应用一、发酵与传统发酵技术1. 发酵: 人们利用微生物, 在适宜的条件下, 将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物。

2. 传统发酵食品——腐乳:(1) 原料: 豆腐。

(2) 参与发酵的微生物: 酵母、曲霉和毛霉等, 起主要作用的是毛霉。

(3) 物质变化: 蛋白质小分子的肽和氨基酸。

毛霉是怎样将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸的?提示: 毛霉产生的蛋白酶将蛋白质分解。

3. 传统发酵技术:(1) 概念: 直接利用原材料中天然存在的微生物, 或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。

(2) 特点: 以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主, 通常是家庭式或作坊式的。

4. 下列食品是传统发酵食品的是②③④⑥⑦⑧⑨。

①豆腐②腐乳③酱油④香醋⑤豆油⑥泡菜⑦豆豉⑧馒头⑨米酒⑩豆浆酸奶米饭二、尝试制作传统发酵食品(一) 制作泡菜1. 菌种来源: 植物体表面天然的乳酸菌。

2. 原理: 无氧的情况下, 乳酸菌将葡萄糖分解为乳酸。

反应简式: C 6 H 12 O 6 2C 3 H 6 O 3 (乳酸) +能量。

3. 方法步骤:4. 结果分析与评价:判一判: 结合泡菜的制作原理和过程, 判断下列实验分析的正误:(1) 用水密封泡菜坛可以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境。

(√)(2) 随着发酵时间的延长, 泡菜中乳酸含量逐渐增加, 所以泡菜腌制时间越长越好。

(×)提示: 当乳酸含量为0. 4%～0. 8%时, 泡菜的口味、品质最佳, 如果发酵时间过长, 乳酸含量过高,口味不佳, 还需考虑亚硝酸盐含量的问题。

(3) 制作泡菜时配制的盐水可以直接使用。

(×)提示: 盐水应该煮沸冷却后再使用。

(4) 蔬菜和香辛料不能装满泡菜坛, 只能装八成满。

(√)蔬菜中含有较多的硝酸盐, 试从泡菜的制作过程分析亚硝酸盐产生的原因。

提示: 泡菜是新鲜蔬菜经过乳酸菌等微生物的发酵制作而成的, 蔬菜中的硝酸盐在某些微生物的作用下被还原成亚硝酸盐。

第一部分：微生物工程原理1、概论1.1发酵工程的概念和特点1.2发酵工业的发展简史1.3发酵工程的应用2、生产菌种来源3、微生物代谢调节和代谢工程4、优良菌种选育5、菌种保藏6、培养基7、发酵工艺控制8、参数检测第二部分：微生物工程下游加工工程第三部分：微生物工程生产设备第四部分：微生物工程生产工艺和产品举例第一章概论掌握本章知识点：1、发酵及发酵工程的定义；2、发酵工程研究的内容；3、发酵技术的发展阶段及其技术特点；4、发酵产物类型。

1、发酵、发酵工程的概念和特点1）传统发酵：最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。

2）生化和生理学意义的发酵：指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式，或者更严格地说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。

巴斯德：发酵是酵母菌在无氧状态下的呼吸过程，即无氧呼吸，是“生物获得能量的一种方式”。

3）工业上：泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程。

包括：厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。

通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。

4）发酵工程：利用微生物的生长代谢活动来生产各种有用生物化学产品的技术过程。

5）发酵工程研究的内容①一条主线：菌种，培养基，种子扩大培养，发酵过程控制，后处理；②两个重点：发酵过程优化，发酵过程放大；③三个层次：反应器水平，细胞水平，分子水平；④四个目标：高转化，高产量，高效率，低成本；6）利用发酵工程进行生产的优点：安全生产，可持续发展。

7）发酵过程存在的问题和缺陷：发酵过程会产生副产物；菌种易发生变异和退化；发酵过程的控制相当复杂；原料主要是农副产品，质量和价格波动较大；与化工过程相比，反应器的效率低；发酵废水量大，并含较高的COD和BOD；；生产过程易受杂菌污染的影响。

8）上游工程：菌种培养发酵工程：发酵罐下游工程：产物提纯2、发酵工业的发展简史1）古老的发酵工业-1900年前（白酒酿造；面包发酵、奶酪制造；酱油、泡菜）特点：多菌混合天然发酵2）早期的发酵工业1900-1940（酒精，乳酸）1680荷兰列文虎克观察到微生物。

高中生物发酵工程的知识点总结目录高中生物发酵工程的知识点如何学好高中生物成绩高考前注意事项高中生物发酵工程的知识点发酵无氧呼吸如果不用于高等动植物和人体，而用于微生物则叫作发酵。

发酵与无氧呼吸的共同点是：H+和e的最终受体都不是氧，并且呼吸底物只是部分地被氧化，所以最终形成的产物有酒精、乳酸等需要指出的是，发酵工业上所说的发酵，并非完全是无氧的，如醋酸发酵就是需要氧的。

1.酒精发酵酵母菌和其他一些微生物，在缺氧的情况下，以酒精发酵的形式进行无氧呼吸，这是因为它们的细胞内含有乙醇脱氢酶。

酒精发酵的第一个阶段，与糖酵解的步骤完全相同。

然后在缺氧的情况下，丙酮酸就在丙酮酸羧化酶的作用下，脱羧形成乙醛，乙醛则在乙醇脱氢酶的作用下，被糖酵解产物——NADH还原为酒精(乙醇)。

酒精发酵的总反应式是：C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2+2ATP概括地说，1分子葡萄糖经过酒精发酵后所提供的可利用的能量，只是糖酵解过程中净得的2分子ATP，该葡萄糖分子中原有的大部分能量则存留在酵母菌不能利用的酒精中。

所以说，酒精发酵是产生ATP的一条低效途径。

2.乳酸发酵乳酸发酵也不需要氧的参与，1分子葡萄糖经乳酸发酵后，形成2分子乳酸，所提供的可利用的能量，同样只是糖酵解过程中净得的2分子ATP。

葡萄糖分解成丙酮酸的情况与上述酒精发酵相同，只是丙酮酸是在乳酸脱氢酶的作用下还原成乳酸，同时还原型辅酶I(NADH)被氧化成氧化型辅酶I(NAD+)，从而保证了乳酸发酵的持续进行。

乳酸发酵的总反应式是：C6H12O6+2ADP+2Pi→2C3H6O3+2ATP乳酸菌可以使牛奶发酵而成酸牛奶或奶酪。

此外，泡菜、酸菜、青贮饲料能够较长时间地保存，也都是利用乳酸发酵积累的乳酸抑制了其他微生物活动的缘故。

重点知识：1.发酵工程:是根据生物学,化学和工程学的原理进行工业规划的经营和开发微生物,动植物细胞及其亚细胞组分,进而利用生物体所具有的功能元件来提供商品而服务于社会的一门综合性科学技术.2.发酵动力学:研究微生物生长,产物合成,底物消耗之间动态定量关系,定量描述微生物生长和产物形成的过程.3.生物反应过程特点：①发酵原料的选择和预处理②菌种的选育和扩大培养③微生物发酵和控制④产品的分离和纯化1、菌种培育由于从自然界分离的菌种不一定能满足生产的要求，因此必须对菌种进行改造，如何改造培育优良菌种呢?第一，生产微生物直接合成的产物，即微生物的天然产品，如抗生素、氨基酸等，先从自然界分离出相应的菌种，再用物理或化学的方法进行诱变育种，从中筛选出产量高的菌株用于生产。

名詞解釋3'*51.微生物工程微生物工程是研究微生物生长、繁殖及代谢活动、代谢产物合成及其控制规律的科学2.发酵是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3.野生菌株指直接从自然界筛选得到的菌株4.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5.调节突变株指菌株因受外界条件影响,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6.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7.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8.培养基是指供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;9.前体在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10.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11.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12.发酵机制是指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13.同功酶是指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14.调节组成酶指酶的合成不依赖于环境中的物质存在而存在的一类酶15.诱导组成酶是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16.初级代谢指微生物合成它们在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。

17.次级代谢是指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18.发酵动力学是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。

第一章（补料）分批发酵；高密度发酵1.1讨论1.1.1什么是补料粉批发酵？使用范围是哪几个方面（1）补料分批发酵是指以某种方式定向向培养系统补加一定营养物质的发酵方式，是介于分批发酵和连续发酵之间的发酵形式。

（2）适用范围：1)高菌体浓度培养（高密度培养）系统；2)存在高浓度底物抑制的系统；3)存在Crabtree效应的系统；4)受异化代谢物阻遏的系统；5)利用营养突变体的系统；6)希望延长反应时间或补充损失水分的系统。

1.1.2分批发酵和补料粉批发酵有哪些联系和区别？（1）联系：补料分批发酵是介于分批发酵和连续发酵之间的发酵形式。

（2）区别：分批发酵不补不排，无菌要求高，菌种变异稳定，发酵罐体积是恒定值，成本低，而补料分批发酵只补不排，无菌要求低，菌种变异退化少，发酵罐的体积随着时间增加，成本高。

1.1.3分批发酵的流程由种子培养开始进行工作，先进行生产菌种活化，实验室扩大培养，种子罐扩大培养，包括种子罐、高压蒸汽灭菌空罐，再加入培养基灭菌，然后接入采用摇瓶等形式培养好的发酵菌种进行种子罐培养，在种子罐开始进行发酵培养的同时，以同样的方式进行发酵罐的准备工作，对于大型发酵罐而言，一般不在罐内对培养基进行灭菌，而是利用专门的灭菌装置，对培养基进行连续灭菌，培养过程需要控制好发酵温度和发酵液pH，对于好氧微生物而言还需要通气和搅拌。

1.1.4分批发酵包括哪些时期1)延迟期或延滞期；2)指数增长期；3)减速期；4)稳定期或静止期；5)衰亡期。

1.2课堂问题1)微生物生长包含两个层次，哪两个层次？（微生物细胞个体生长，胞内各化学成分含量同步增加，微生物群体数量增长。

）2)分批发酵的发酵罐属开放系统，判断对错（X）3)下述那个时期细菌群体倍增时间最快（对数生长期）4)发酵初期提高底物浓度可以延长微生物的（对数生长期），从而提高发酵的容量产率和产物浓度。

5)Monod方程是一种（A）。

A.假设状态下的描述细胞生长规律的数学模型B. 微生物死亡的动力学模型C. 培养基质消耗规律的数学模型。

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，一般无精制的必要，微生物本身就有选择的摄取所需物质③反应以生命体的自动调节方式进行因此数十个反应过程能够像单一反应一样,在称为发酵罐的设备内很容易进行④能够容易的生产复杂的高分子化合物，是发酵工业最有特色的领域⑤由于生命体特有的反应机制，能高度选择性的进行复杂化合物在特定部位的氧化还原官能团导入等反应⑥生产发酵产物的生物物质菌体本身也是发酵产物，富含维生素、蛋白质、酶等有用物质，因此除特殊情况外，发酵液等一般对生物体无害。