发酵工程研究的内容

1发酵工程：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技术。

其研究内容包括菌种选育、培养基的配置、灭菌、种子扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯（生物分离工程）等方面。

2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，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。

3菌种衰退：菌种经过长期人工培养或保藏，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。

4前体：指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。

5促进剂：是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后可以影响微生物的正常代谢，促进中间代谢物的积累，或提高次级代谢产物的产量。

6微生物代谢的控制：指运用人为的方法对微生物的代谢调节进行遗传改造和条件的控制，以期按照人们的愿望，生产有用的微生物制品。

7生物热：生物热是生产菌在生长繁殖时产生的大量热量。

培养基中碳水化合物，脂肪，蛋白质等物质被分解为CO2, NH3时释放出的大量能量。

8发酵热：所谓发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。

在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。

这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量。

发酵热引起发酵液的温度上升。

发酵热大，温度上升快，发酵热小，温度上升慢。

9搅拌热：在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵液作机械运动，造成液体之间，液体与搅拌器等设备之间的摩擦，产生的热量。

搅拌热与搅拌轴功率有关。

10分批培养：简单的过程，培养基中接入菌种以后，没有物料的加入和取出，除了空气的通入和排气。

整个过程中菌的浓度、营养成分的浓度和产物浓度等参数都随时间变化。

发酵工程知识点总结归纳一、发酵工程概述1. 发酵工程的定义发酵工程是一门研究微生物、酶等生物催化剂在工业生产中广泛应用的工程学科。

2. 发酵工程的历史发酵工程的历史可以追溯到几千年前，最早的酿酒技术可以追溯到古代民族。

随着人类对微生物的认识和技术的发展，发酵工程逐渐成为一门系统的学科。

3. 发酵工程的应用领域发酵工程广泛应用于食品、饮料、医药、生物制药、环保等领域，对人类的生活和健康有着重要影响。

二、发酵过程及机理1. 发酵过程发酵过程是利用微生物或酶对有机物进行生物催化反应，产生有机产物或能量的过程。

发酵过程通常包括菌种培养、发酵产物的分离提纯等步骤。

2. 发酵机理发酵的基本机理包括微生物的生长和代谢过程，包括物质的代谢途径、酶的作用、生理生化特性等。

三、发酵工程中的微生物1. 发酵微生物的分类发酵微生物包括细菌、真菌、酵母等。

不同的微生物在发酵过程中起到不同的作用。

2. 发酵微生物的培养发酵微生物的培养包括培养基的配制、发酵罐的设计等环节，培养条件对微生物的生长和代谢具有重要影响。

3. 发酵微生物的选育发酵工程中常用的微生物包括大肠杆菌、酵母菌等，针对不同的产品需要选择适合的微生物用于发酵生产。

四、发酵工程中的酶1. 酶的分类酶是生物催化剂，可以促进化学反应的进行。

按照其作用方式可以分为氧化酶、还原酶、水解酶等。

2. 酶的应用酶在发酵工程中有着广泛的应用，可以用于生产食品、医药、生物燃料等产品。

3. 酶的工程化酶的工程化包括酶的产生、提纯、改良等步骤，使其更好地适用于实际生产。

五、发酵工程中的设备1. 发酵罐发酵罐是用于放置和滋生微生物的设备，包括灭菌、通气、控温等功能。

2. 排气系统排气系统可以有效地排除产生的二氧化碳和其他代谢产物，以保证发酵过程的正常进行。

3. 分离设备分离设备包括离心机、膜分离等，用于分离提纯发酵产物。

六、发酵工程中的工艺控制1. 发酵条件的控制发酵过程中需要控制pH、温度、氧气供应等参数，以保证微生物的生长和产物的产生。

发酵工程教学大纲发酵工程教学大纲导言：发酵工程是应用微生物学和生物工程原理研究发酵过程的科学和技术。

它涉及微生物活性、生物传热和质量传递、筛选和改造微生物、发酵材料的预处理等方面的内容，是一门综合性强的学科。

本大纲旨在提供一种系统和全面的教学方式，使学生全面了解和掌握发酵工程的基本知识和技能。

一、教学目标1.了解和掌握发酵工程的基本概念和原理。

2.熟悉发酵过程中的微生物特性和工程参数。

3.掌握发酵工程的实验操作技能。

4.培养学生的团队协作能力和创新精神。

二、教学内容和课程安排1.发酵工程概论1.1 发酵工程的发展历程和应用领域1.2 发酵工程的基本概念和定义1.3 发酵工程与生物工程的关系2.微生物学基础2.1 微生物的分类和特性2.2 微生物的培养和繁殖2.3 微生物对环境的要求3.发酵过程和工程参数3.1 发酵过程的分析和优化3.2 发酵过程中的传热和质量传递3.3 发酵工程的参数控制和调节4.发酵工程的实验室操作技能4.1 发酵工程实验室设备的使用和维护4.2 发酵过程中的微生物培养和发酵操作4.3 实验结果的分析和处理5.发酵工程的创新应用5.1 新型发酵菌种的筛选和改造5.2 发酵工程在食品工业中的应用5.3 发酵工程在生物药物生产中的应用三、教学方法1.理论授课通过讲授基本概念、原理和实例，向学生介绍发酵工程的基本知识。

2.实验操作训练组织学生进行发酵过程中的微生物培养和发酵操作训练，培养其实验操作能力。

3.案例分析通过案例分析，引导学生进行发酵工程问题的分析和解决，培养其创新思维能力。

4.小组讨论组织学生进行小组讨论，让学生合作解决问题，培养其团队协作能力。

四、教学评价1.平时表现包括课堂参与度、实验报告撰写和小组讨论成果等。

2.期中考试对学生对基本概念和原理的理解进行测试。

3.实验成绩评价学生在实验操作中的理解和技能水平。

4.期末考试对学生对整个课程内容的掌握和理解进行综合测试。

【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。

生物发酵工程的研究进展生物发酵工程已经成为当今世界生物技术领域的重要分支之一，不断推动着人类的发展和进步。

随着科技的不断革新和创新，生物发酵工程也在不断的研究和探索，取得了许多重要的进展。

一、生物发酵工程的概念和分类生物发酵工程是指利用微生物、生物体细胞或其代谢产物作为催化剂进行化学反应的工程技术。

根据发酵生产的物质而分为发酵制酸、发酵制碱、发酵制酒、发酵制醋、发酵制酪、发酵制酵母和发酵制药等几个方面。

二、生物发酵工程的技术特点生物发酵工程具有广泛的适应性和高效的生物转化功能，具有很多传统工业无法比拟的优势。

接下来将从几个方面探讨生物发酵工程的技术特点。

（一）高效性生物发酵工程使用微生物菌株进行催化，能够在操作简单的情况下获得高质量、高产率的产品，并且使用的成本相对较低。

（二）环保性生物发酵工程与传统工业相比，在各种环保指标上都有极大的优势，例如，可通过深度处理提高水质小模索度的开发，降低废气排放量等。

（三）可控性生物发酵工程能够通过调节菌落生长条件，如温度、pH值、浓度等因素，能够对反应过程进行管控，从而达到适宜反应的水平，并且，在该过程中会保持非常高的能量利用率。

（四）生物多样性将生物体作为催化剂进行反应，具有非常强的学科交叉性，在不同的学科和领域上有着很高的应用价值。

三、生物发酵工程的应用生物发酵工程在生产中有着广泛的应用，包括生产食品、饮料、药品、生物燃料以及化学品等。

（一）食品和饮料以发酵工艺生产的食品和饮料有很高的口感和营养价值，如酸奶、面包、啤酒、葡萄酒、酱油、醋、陈皮酒、的士高等。

（二）药品生物发酵工程在生物制药和分子生物学等领域中广泛应用，已发展成为一门高质量医药的主导技术，大量的生体反应在生物制药工程中得到体现。

（三）化学品生物发酵工程在化学工业中也有着特殊的应用价值。

可根据该学科的特性生产纤维素、纤维素的生物质制品和产生高附加值化的废弃物等。

四、生物发酵工程的未来生物发酵工程在未来几年将会得到进一步的拓展和发展。

生物发酵工程与酶工程的研究进展生物发酵工程和酶工程是生物技术领域中的两个重要分支，它们在工业生产、医药研发、环境治理等方面发挥着重要作用。

本文将分析近年来这两个领域的研究进展。

一、生物发酵工程的研究进展生物发酵工程是指将微生物、细胞或其代谢产物应用于工业、农业、环保等领域的生产过程。

其主要研究内容包括发酵微生物的筛选、培养和代谢调控等方面。

近年来，生物发酵工程在产业升级、绿色化生产等方面取得了许多进展。

1. 发酵菌株的筛选和基因改造发酵菌株的选择是发酵工程成功的关键之一。

近年来，基于高通量筛选技术的发酵菌株选择方法得到了广泛应用。

同时，通过基因工程技术对微生物代谢通路进行调控，提高产物水平，同时减少废物排放，实现了绿色化生产。

例如，人工合成新酶、构建复合菌群等技术手段已经成为生物发酵工程研究的新热点。

2. 发酵条件的优化和控制发酵条件的优化和控制是提高发酵产物水平和改善发酵过程稳定性的关键措施。

近年来，基于机器学习、人工智能的优化算法得到了广泛应用。

同时，利用传感器和自动控制技术，可以实现对发酵过程的实时监测和控制，提高发酵的产出率和产品质量。

3. 应用范围的拓展生物发酵工程在食品、饮料、医药等领域的应用已经非常广泛，但这些领域的发酵产物不可避免会涉及到一些争议，如转基因食品的安全性等。

因此，近年来研究人员还在考虑如何将发酵工艺应用于化妆品、纺织品和生物燃料等领域，以拓展其应用范围。

二、酶工程的研究进展酶工程是指利用酶催化剂的特异性和高效性进行生物反应，以解决工业、医药等领域中的问题。

酶催化反应本身是非常简单高效的，近年来，研究人员通过基因工程和生物化学手段进一步提高了酶的活性、特异性和稳定性。

1. 酶催化反应的优化酶催化反应通常是以环境温和、反应速度快、副反应少等优势著称的。

近年来，研究人员通过基因工程和蛋白工程技术，对酶的催化活性和特异性进行了进一步提高。

同时，通过对酶结构的解析和模拟，也能够更好地预测反应产物的结构和性质。

发酵工程教案（打印）第一章：发酵工程的概述1.1 发酵的定义和意义1.2 发酵工程的起源和发展1.3 发酵工程的研究内容和应用领域第二章：发酵过程的基本原理2.1 微生物的生长与代谢2.2 发酵条件的控制2.3 发酵过程中的物质变化第三章：发酵设备及其设计3.1 发酵罐的设计与选择3.2 发酵过程的自动化控制3.3 发酵设备的清洗与消毒第四章：发酵条件的优化与控制4.1 发酵条件的优化方法4.2 发酵过程的监控与控制4.3 发酵过程中的问题与解决方法第五章：发酵工程的应用实例5.1 微生物肥料的生产与应用5.2 生物农药的发酵生产5.3 食品工业中的发酵应用第六章：发酵工程在药品生产中的应用6.1 抗生素的发酵生产6.2 维生素的发酵生产6.3 重组蛋白的发酵生产第七章：生物化工领域的发酵工程7.1 氨基酸的发酵生产7.2 有机酸的发酵生产7.3 生物酶的发酵生产第八章：发酵工程在环保领域的应用8.1 生物滤池技术8.2 生物脱硫技术8.3 生物降解技术第九章：发酵工程的产业化与发展9.1 发酵工程的产业化流程9.2 发酵工程的技术创新与挑战9.3 我国发酵工程产业的发展现状与趋势第十章：发酵工程的可持续发展10.1 发酵工程与资源利用10.2 发酵工程与环境保护10.3 发酵工程的循环经济模式第十一章：发酵工程在生物制药中的应用11.1 重组蛋白药物的发酵生产11.2 疫苗的发酵生产11.3 基因治疗的发酵工程应用第十二章：发酵工程技术在农业中的应用12.1 微生物肥料的发酵生产12.2 生物农药的发酵生产12.3 动物疫苗和生物兽药的发酵生产第十三章：发酵工程在生物能源中的应用13.1 燃料酒精的发酵生产13.2 生物柴油的发酵生产13.3 生物气体的发酵生产第十四章：发酵工程在生物材料中的应用14.1 发酵生产生物塑料14.2 发酵生产生物纤维14.3 发酵生产生物复合材料第十五章：发酵工程的案例分析与实践操作15.1 发酵工程案例分析15.2 发酵工程的实践操作技巧15.3 发酵工程的实验设计与数据分析重点和难点解析本文教案涵盖了发酵工程的概述、基本原理、设备设计、条件优化与控制、应用实例、药品生产、生物化工、环保领域应用、产业化发展、技术创新、可持续发展以及案例分析和实践操作等多个方面。

生物发酵工程技术在产业和生活中的应用研究随着人们对生活质量的要求越来越高，生物制品的需求量也越来越大。

生物发酵工程技术是一种利用微生物进行大规模生产的技术，在医药、食品、能源等众多领域与生活息息相关。

本文将从生物发酵工程技术的基础原理、应用研究以及未来发展方向三个方面探讨其在产业和生活中的应用。

一、生物发酵工程技术的基础原理生物发酵工程技术是通过选择并利用微生物、发酵工艺和设备等手段，使原料在微生物的作用下转化为所需的产品。

微生物是生物发酵的关键，微生物在发酵过程中通过代谢作用将原料转化为目标产物，同时释放相应的能量。

发酵的基础原理主要是利用微生物在生长和繁殖中产生的代谢产物，生成所需的目标产物。

其中微生物的产生和培养、培养基的选择和设计、代谢产物的识别和分离纯化等技术都是发酵工艺中关键的环节。

二、生物发酵工程技术的应用研究1.医药制造医药制造是生物发酵工程技术较为重要的应用领域之一。

在医药制造中，生物发酵工程技术主要用于制备抗生素、激素、酶及多肽类等重要药物。

通过选择适宜的微生物及培养条件，生产出高质量的药品，满足人们对药品的需求。

2.食品加工食品加工业中有很多产品都需要生物发酵技术来生产，如酸奶、酱油、味精、酒类等。

生物发酵技术能够发挥微生物转化和代谢特性，使这些食品呈现出特有的香味和口感。

3.能源生产生物发酵工程技术在能源领域有广泛的应用，如生物燃料、发酵氢气等。

微生物可以将生物质转化为燃料，生产出高质量的生物燃料，提供清洁且可再生的能源。

三、生物发酵工程技术的未来发展方向未来，生物发酵工程技术的发展方向主要是技术先进化，产品多样化和工业化生产。

一方面，随着技术的不断提高，会有更多更好的微生物被开发，为工艺提供更多的选择；另一方面，也要将已有的生物发酵产品从实验室转移到实际工业化生产中。

总之，生物发酵工程技术已经成为了生产生物产品中的一个重要工具。

在未来，生物发酵技术将持续发展，围绕着工业化高效生产、能源领域开发新型生物燃料等方向不断探索，使人们的生活更加美好。

一、实验目的1. 了解发酵工程的基本原理和操作方法。

2. 掌握发酵过程中菌种培养、培养基配制、发酵条件控制等基本技能。

3. 熟悉发酵过程中产物生成的监测方法。

二、实验原理发酵工程是指利用微生物的代谢活动，将生物质资源转化为人类所需产品的一门综合性工程技术。

本实验以谷氨酸棒杆菌为研究对象，通过摇瓶发酵的方式，探究其在适宜条件下对葡萄糖的转化率及谷氨酸的生成情况。

三、实验仪器与试剂1. 仪器：摇床、锥形瓶（250ml）、移液管、pH计、生物传感仪、分析天平、发酵培养基、葡萄糖、酵母膏、胰蛋白胨、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、苯甲酸钠、EDTA钠、氯化钠等。

2. 试剂：葡萄糖、酵母膏、胰蛋白胨、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、苯甲酸钠、EDTA钠、氯化钠等。

四、实验步骤1. 培养基配制：按照实验要求，称取葡萄糖、酵母膏、胰蛋白胨、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、苯甲酸钠、EDTA钠、氯化钠等试剂，加入适量的去离子水，充分溶解后，调节pH至7.0，定容至1000ml。

2. 菌种活化：从菌种保藏管中取出谷氨酸棒杆菌，接种于装有适量培养基的锥形瓶中，置于摇床上，37℃恒温培养24小时。

3. 接种：将活化后的菌种以1%的接种量接种于新鲜培养基中，置于摇床上，37℃恒温培养。

4. 发酵过程监测：每隔2小时取样，测定还原糖含量、谷氨酸含量、pH值等指标。

5. 数据处理与分析：将实验数据绘制成曲线，分析发酵过程中还原糖消耗、谷氨酸生成、pH值变化等规律。

五、实验结果与分析1. 还原糖消耗曲线：在发酵过程中，还原糖含量逐渐降低，表明谷氨酸棒杆菌在消耗葡萄糖的同时，产生谷氨酸。

2. 谷氨酸生成曲线：在发酵过程中，谷氨酸含量逐渐升高，表明谷氨酸棒杆菌在适宜条件下能够高效地将葡萄糖转化为谷氨酸。

3. pH值变化曲线：在发酵过程中，pH值逐渐下降，表明谷氨酸棒杆菌在代谢过程中产生酸性物质。

六、实验结论1. 本实验成功实现了谷氨酸棒杆菌的摇瓶发酵，为谷氨酸生产提供了实验依据。

生物选修三发酵工程知识点知乎发酵工程是一门研究利用微生物进行发酵生产的学科，涉及到微生物学、化学、生物工程等多个学科领域。

以下是发酵工程的一些重要知识点：1.发酵过程及其条件：发酵是一种利用微生物或酶催化剂进行有机物转化的生物过程。

发酵过程通常需要一些基本条件，如适宜的温度、pH值、氧气供应、营养物质等。

2.微生物的选择：发酵过程中，选择适宜的微生物对于产品的质量和产量起到至关重要的作用。

常见的发酵微生物包括酵母菌、乳酸菌、大肠杆菌等。

3.发酵基质：发酵基质是微生物生长和代谢所必需的营养物质，它包括碳源、氮源、矿物质、维生素等。

发酵过程中需要根据不同微生物的需求来设计合适的发酵基质。

4.发酵过程的控制：发酵过程是一个相对复杂的过程，需要通过控制发酵温度、pH值、氧气供应、基质浓度等参数来实现最佳的发酵效果。

5.发酵设备及操作：发酵工程中使用的设备包括发酵罐、搅拌器、气体供应系统、温控系统等。

发酵操作需要严格控制发酵过程中的各个参数，并采取相应的措施来确保发酵过程的成功进行。

6.剪切力与氧气传递：在发酵过程中，剪切力的作用可以促使混合物更加均匀地分布在发酵液中，从而提高氧气传递效率，有效促进微生物的生长和代谢。

7.发酵产物的分离与纯化：发酵产物的分离与纯化是发酵工程中的关键步骤之一、常用的分离技术包括离心、滤过、透析、薄层层析、凝胶层析等。

8.发酵中的计量和控制：发酵过程的计量和控制是发酵工程中的重要内容之一、通过监测和调控发酵过程中的各个参数，可以实现发酵过程的优化和控制。

9.发酵工程的应用：发酵工程在食品工业、医药工业、化工工业等领域有广泛的应用。

例如，酿酒、饮料、乳制品、药物、酶制剂等都是通过发酵工艺生产的。

10.发酵工程的发展：随着生物技术的迅猛发展，发酵工程的研究和应用也得到了广泛的推广。

发酵工程的发展方向包括发酵过程优化、新型发酵设备开发、生物传感器等。

总结起来，发酵工程是研究利用微生物进行发酵生产的学科，涉及到微生物学、化学、生物工程等多个学科领域。

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。

发酵工程的原理和实践发酵工程是一门应用学科，主要研究如何利用微生物、酶和其他生物体来生产有用的物质或改善原有物质的品质。

发酵工程的应用范围广泛，包括食品、医药、生物材料等多个领域。

本文将从原理和实践两个方面介绍发酵工程的基本知识。

一、发酵工程的原理发酵工程的主要原理是利用微生物、酶等生物体在特定的条件下进行代谢作用，从而生产出有用的物质。

微生物和酶通常是一种或多种生物催化剂，能够在特定的温度、PH值、氧气含量、营养物质等条件下发挥作用。

微生物的种类非常丰富，主要包括细菌、真菌、酵母等。

其中，酵母是发酵工程中最常用的微生物之一，因为它们的代谢能力强，且具有较高的生长速度和生理适应性。

酵母在发酵过程中能够产生一些有机酸、酯类、醇类等化合物，这些化合物在食品工业、医药工业等多个领域有重要的应用价值。

实际上，发酵是一种复杂的生化反应过程，其中包括氧化还原、聚合、水解、脱羧、酯化等多种化学反应，这些反应都是由微生物和酶催化完成的。

在发酵工程中，合理选择催化剂和控制反应条件，对于提高反应速率和产物质量有着重要的意义。

二、发酵工程的实践发酵工程的实践通常包括3个方面：选材、培养和操作。

选材方面，需要选择适合发酵的微生物或酶，同时考虑生产成本和目标产物的品质等因素。

不同的产物通常需要不同的菌株或酶种，因此选材环节是发酵工程中非常重要的一环。

培养方面，需要确定微生物的合适培养基和培养条件，使其能够有效生长和产生目标产物。

培养基的选择和制备需要考虑到营养成分的供给、pH值的调节、氧气传递量的控制等因素。

培养条件中的温度、湿度、搅拌速度等参数也需要合理控制。

操作方面，需要根据产物性质和工艺流程的要求，进行发酵反应的控制和后续步骤的操作。

反应过程中需要实时监测pH值、溶氧量、温度等参数，并进行合理调节。

后续步骤包括分离、纯化、贮存等环节，其中纯化环节尤其关键，它直接影响到产物的质量和成本。

总体来说，发酵工程是一门综合性强、实践从容的应用学科。

发酵⼯程实验⽅案⽣物发酵⼯程实验实验⼀................................ 利⽤酵母富集培养基分离酵母菌实验⼆... ......................... 分离纯化酵母菌实验三... ......................... 酵母菌的保藏实验四............................... ⼤肠杆菌⽣长曲线测定及pH对⽣长曲线的影响实验五.............................. 发酵罐的构造及操作实验六.............................. 发酵罐实灌灭菌操作实验七.............................. 利⽤7L发酵罐对地⾐芽孢杆菌进⾏补料分批发酵培养实验⼋..............................淀粉酶⽣成曲线的测定实验⼀、利⽤酵母富集培养基分离酵母菌⼀实验⽬的1、通过本实验加深理解酵母富集培养基的原理和应⽤；2、掌握涂布分离技术；3、熟悉从⾃然样品⼟壤中分离酵母菌的具体操作⽅法⼆实验原理酵母菌主要分布于含糖⾼和酸度较⾼的⾃然环境中，在果园表⼟和浆果、蔬菜、花蜜和蜜饯等的表⾯很容易找到它们。

在⼟壤中，由于各种微⽣物混杂在⼀起且酵母菌的数量相对⽐较少，故可以利⽤酵母菌富集培养基进⾏富集培养，该培养基含有较⾼的葡萄糖（5%）和较酸（pH为4.5）的环境，以及能抑制多种杂菌（许多细菌、放线菌和快速⽣长霉菌）的孟加拉红（玫瑰红），故⼗分有利于酵母菌的增值。

三实验材料⼟壤（标注采集地点）培养基：酵母富集培养基（5%葡萄糖、0.1%尿素、0.1%硫化铵、0.25%磷酸⼆氢钾、0.05%磷酸氢⼆钠、0.1%七⽔合硫酸镁、0.01%七⽔合硫酸铁、0.05%酵母膏、0.003%孟加拉红、1.9%琼脂 pH4.5）移液枪、培养⽫、天平、涂布棒、棉绳、250ml三⾓瓶、75%酒精棉花、摇床等四实验步骤1、采集⼟样：采集葡萄园或其他果园、菜地等的⼟壤若⼲（要求：先铲去2~3cm 的表⼟，再采集⼟样）适当研碎。

➢名词解释（每个3分）➢填空题➢单项选择题➢计算题（2题）➢简答题（4-5题）➢分析题（1-2题）➢论述或问答题(1题）第一章1发酵和发酵工程的概念发酵狭义：利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动，来制备微生物菌体或其代谢产物的过程。

广义：凡是培养细胞（动、植物和微生物细胞）来制得产品的过程。

发酵工程研究发酵工业生产过程中，各个单元操作的工艺和设备的一门科学2、发酵工程研究的内容※发酵工业用生产菌种的选育：◆自然选育◆诱变育种◆基因工程育种※发酵条件的优化与控制※生物反应器的设计※发酵产物的分离、提取和精制3、发酵类型1 按发酵产品的类型划分2 按发酵工艺是否需氧划分※厌氧发酵：如酒类发酵、酒精发酵、丙酮丁醇发酵、乳酸发酵和甲烷发酵※通风发酵：如酵母菌生产、抗生素发酵、有机酸发酵、氨基酸发酵和酶制剂生产等3 按发酵工艺培养基的状态划分※固态发酵：主要应用于传统酿造业。

※液态发酵：，是目前发酵工业所采用的主要工艺。

4、发酵工艺培养方法发酵工艺培养方法有：固态发酵工艺和液态发酵工艺1固态发酵工艺※固态薄层发酵※固态厚层（通风）发酵2 液态发酵工艺※液态表面发酵（浅盘发酵）工艺※液态深层通风发酵(Submerged fermentation)液态深层通风发酵是指在无菌条件下，在液体培养基内部进行微生物培养，获得产品的过程。

它包括向发酵罐中通入大量无菌空气、搅拌使空气均匀、培养基灭菌和无菌接种。

液态深层通风发酵是发酵工业使用的主要工艺。

5、分批发酵，分批补料发酵分批发酵(batch-process)：在生物反应器内投入限量培养基后，接入微生物菌种进行培养，完成一个生长周期，获得产品的微生物培养方法。

是目前传统发酵工业所采用的主要发酵形式。

在分批补料发酵：发酵的开始投入一定量的培养基，在发酵过程的适当时期，开始连续补加碳或（和）氮源或（和）其他必需基质，直至发酵液体积达到发酵罐最大操作容积后，将发酵液一次放出，这种操作方式称为补料分批发酵。

发酵工程的研究和应用发酵工程是近年来备受关注的学科，它的应用范围涉及到生物学、医学、食品工业等领域，具有非常广泛的用途。

本文将从发酵工程的定义、发酵工程的基本原理、发酵工程的应用三个方面来探讨这一学科的研究和应用。

一、发酵工程的定义发酵工程是指利用微生物在适宜条件下进行繁殖、代谢，从而得到所需产品的一种生物技术。

发酵工艺是从原料的处理开始，通过微生物的代谢反应将原料转化为目标产物的工艺，需要掌握微生物生理、营养代谢、工艺参数等知识，同时也包括了生物化学、微生物遗传、发酵动力学、传质和传热等多个学科的内容。

二、发酵工程的基本原理发酵工程是利用微生物在适宜条件下进行繁殖和代谢，从而得到所需产品的技术。

微生物的代谢反应包括了有机物的降解、生物合成以及能量利用等过程，其中的代谢产物就是发酵工艺得到的产品。

而微生物的代谢反应受环境条件、营养物质的供应和代谢产物的累积等因素的影响。

为了提高发酵工艺的产量、质量和效率，需要掌握以下三个方面的基本原理：1.微生物生理及代谢反应的规律微生物的生长和代谢需要控制环境条件，其生长和代谢产物的产生规律是发酵工程的基础。

由于微生物的不同，对环境条件的要求也不同，因此需要根据不同微生物的特性来调节环境条件。

2.发酵动力学发酵动力学是对微生物发酵过程的量化研究，明确发酵过程中关键参数如菌群数量、代谢产物浓度等的动态变化规律。

通过对发酵反应动力学特征的研究，可以确定相关的发酵参数及其控制策略。

3.传质和传热的原理传质和传热是发酵工艺中必不可少的环节，其优劣直接影响发酵过程中产物的质量以及收益。

通过掌握传质和传热的原理，可以选择适宜的微生物、工艺参数，进而提高发酵工艺的效率和产品质量。

三、发酵工程的应用发酵工程应用广泛，包括食品、医药、化工等多个领域。

以下分三个领域介绍发酵工程的应用：1.食品工业食品工业中的发酵工程应用多，如工艺酸奶、酱油、豆腐等等。

在酸奶制作中，发酵工程主要作用是使乳中的乳糖转化为乳酸，从而使牛奶成为酸奶；在酱油制作中，发酵工程则是利用大豆、小麦等原料，通过蛋白质和淀粉的水解、氧化和糖化等反应，制成酱油。

发酵工程的理论和应用研究引言发酵是一种广泛应用于生产、医药、食品、环保等领域的生物技术，也是一项具有重要经济价值和社会意义的学科。

发酵工程作为发酵实践的工学化体系，主要研究生物反应过程的工艺参数及其对产品的影响，以及发酵工艺的优化与调控。

本文将从发酵工程的基本概念、理论模型、生产实践以及应用前景等多个方面详细探讨发酵工程的理论和应用研究。

一、发酵工程的基本概念发酵是一种微生物利用有机物质，产生各种化学产物的过程。

发酵微生物常见的有酵母、乳酸菌、醋酸菌、醋酵母等。

发酵产物有酸、碱、酯、醇、酮、醛、酮等多种有机化合物。

发酵工程是一门运用微生物生理学、分子生物学、经济学、过程工程学等学科研究发酵过程，开发生产具有经济活力的化学品、医药品、饲料、食品等。

二、发酵工程的理论模型发酵过程中，不仅微生物本身的特性会对发酵效果产生重要影响，更重要的是工艺参数的优化和控制。

发酵工程中较为重要的工艺参数有氧气传输率、pH值、温度、搅拌速率、营养物质和微生物数量等。

氧气传输率是发酵中每个微生物生长的必要条件，有助于微生物生长和产生多种有机分子。

该参数应根据微生物的特性和产物的需求进行调控。

同时，不同环境下氧气浓度的变化会影响微生物代谢方式，从而影响产物的生成效率或选择性。

pH值也是一个非常重要的工艺调节参数，pH对微生物的生长和代谢有较大影响。

不同微生物对pH范围的适应能力不同，所以调节时应根据微生物的特性进行相应选择。

合理调节pH值，可促进微生物生长、提高产物的收率、优化酸碱环境，有利于过程的稳定。

温度是发酵过程中的另一个重要工艺参数。

微生物的生长和代谢都与温度密切相关。

微生物的温度极限范围内，温度越高，生长速率越快。

但较高的温度容易致死，太高的温度也会影响产物的结构和功能。

搅拌速率是发酵过程中产生奇技淫巧的一种方式。

它满足氧气传输，促进物质的混合，促进微生物的营养、代谢和生长，有利于产物的生成。

但应该根据不同微生物和产物的特性，选择不同的搅拌速率以优化酵母种中微生物生物量分布的合理性。

发酵工程中的代谢工程技术研究发酵工程是一门利用微生物将有机物转化成有用化学品的学科，不仅在生物制药、食品工业、环境保护等领域中广泛应用，也是生物能源和化工生产中不可或缺的一环。

而在发酵工程中，代谢工程技术则是其中至关重要的一部分，它涉及到微生物的代谢特征、代谢通路的设计与优化、代谢物的分析等诸多方面，对于发酵过程的控制、优化和产物的开发具有重要意义。

一、微生物代谢特征研究发酵过程中微生物的代谢特征是非常重要的研究内容，它影响着微生物对基质的选择、代谢通路的选择和代谢产物的合成。

而对于不同微生物的代谢特征了解，有助于在发酵中选择更合适的微生物、优化培养条件和代谢通路的设计。

通过对微生物代谢特征的分析可以得到氧气需求的量、pH值、基质使用速率和特定代谢产物的生成量等数据，这些数据则有助于后续的代谢通路的优化和产物的筛选。

二、代谢通路的设计与优化在微生物代谢过程中，代谢通路是决定代谢产物合成的关键因素，因此代谢通路的设计和优化至关重要。

代谢通路的优化可以通过基因工程、自然进化和化学选育等方式进行，这些策略有助于提高代谢物产量、降低代谢物副产物的产生、提高微生物的生长速率和增加微生物对不同基质的利用能力。

通过代谢通路的优化还可以对微生物进行培育和改造来使其对逆境环境的适应性更强、代谢产物的产量更高和更具有市场价值，这些工作为代谢工程技术的开发提供了契机和基础。

三、代谢产物的分析代谢产物的分析同样是代谢工程技术中的一个重要标准，它与代谢通路的设计、微生物培育和产物筛选等环节息息相关。

代谢产物的分析包括代谢产物的种类、分子结构、相对分子量、产量、纯度、特异活性、生物学活性等内容。

通过代谢产物的分析，可以确定代谢通路和微生物培育条件是否达到了预期效果，找出代谢产物合成的瓶颈，为下一步的产物提取和纯化提供依据和参考。

同时，代谢产物的分析也是对微生物代谢功能和代谢产物潜力的评估、预测和探索。

在实验过程中，代谢产物的分析还需要考虑分析方法的可靠性和可重复性等方面。