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发酵工程复习资料1.发酵工业的特点：1．一步生产：微生物发酵是由一系列极其复杂的生化反应组成，反应所需的各种酶均包含在微生物细胞内。
2.反应条件温和3.原料纯度要求低：常以农副产品作原料，如薯干、麸皮等。
原料来源丰富，价格低廉。
4.设备的通用性高:对微生物发酵来说，无论好氧发酵还是厌氧发酵，它们的发酵设备都大同小异，即好氧的一般都用搅拌式发酵罐加空气过滤系统。
厌氧发酵都用密封式发酵罐。
5.对环境的污染相对较小：发酵所用的原料是农副产品，废水中虽然生物需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）较高，但有毒物质少。
6.生产受自然条件限制小2.发酵工业常用菌种类型：细菌: 枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等放线菌: 链霉菌属、小单胞菌属酵母菌: 啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等霉菌: 根霉、毛霉、犁头霉、红曲霉、曲霉及青霉等未培养微生物3.发酵工业对菌种的要求：1，能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物2，有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作要强3，遗传性能要相对稳定4，不易感染它种微生物或噬菌体5，产生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）6，生长快，发酵周期短，生产特性要符合工艺要求7，培养条件易于控制4.微生物菌种的分离筛选的步骤：样品采集→样品的预处理→目的菌富集培养→菌种初筛→菌种复筛→菌种发酵性能鉴定→菌种保藏。
5.诱变育种的基本步骤：出发菌株的选择处理菌悬液的制备诱变处理中间培养分离和筛选6.菌种变异及退化机理及其防止措施：菌种退化主要指生产菌种或选育过程中筛选出来的较优良菌株，由于进行接种传代或保藏之后，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。
主要原因：基因突变、连续传代。
防止措施:采用减少传代、经常纯化、创造良好的培养条件、用单细胞移植传代以及科学保藏等措施,不但可以使菌种保持优良的生产能力，而且还能使已退化的菌种得到恢复提高。
一、名词解释1传统发酵工程：通过微生物生长的繁殖和代谢活动，产的生物反应过程。
将DNA重组细胞融合技术、酶工程技综合对发酵过程控制、优化及放大指迄今所采用的微生物培养分离及培养微生物。
（特别是极端微生物）4富集培养主要方法：是利用不同种类的微生物其生长繁求不同，如温度、PH、培养基C/N等，是目的微生物在最适条件下迅速生长繁殖，数量增加，成为人工环境下的优势种。
方法：⑴控制培养基的营养成消毒仅仅是杀死生物体或非生物体表死营养细胞，而不能杀死细菌芽孢和真菌孢子等，特别适合与发酵车间的环境和发酵设备、器具的灭菌处理。
灭菌杀灭所有的生命体，因此灭菌特别适的灭菌处理。
法及其区别：湿热灭菌法：指将物品置高压饱和蒸汽、过热水喷淋等手段使微生物菌体中的蛋白质、核酸发生变性而杀灭微生物的方法。
该法灭菌能力强，为热力灭菌中最有效、应用最广泛的灭菌方法。
药品、容器、培养基、无菌衣、胶塞以及其他遇高温和潮湿不发生变化或损坏的物品，均可采用本法灭菌。
干热灭菌法：指将物品置于干热灭菌柜、隧道灭菌器等设备中，利用干热空气达到杀灭微生物或消除热原物质的方法。
适用于耐高温但不宜用湿热灭菌法灭菌的物品灭菌，如玻璃器具、金属制容器、纤维制品、固体试药、液用本法灭菌。
即在规定温度下杀死一定比例的微生物所用8致死温度：杀死微生物的极限温在致死微生物所需要对的致死时间。
制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，基和所用设备一起（实罐灭菌）进行灭菌10连续灭菌：将配制好的培养基向发酵罐等培养装置输热、保温盒冷却等灭菌操作过程。
是指将冷冻干燥管，沙土管中处于休眠状入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养而和质量的纯种的过程纯培养物称为种是指种子的龄：是指种子始移入下一级的培养是指移入的种子液体积和影响呼吸所能允许的最低溶氧浓13稀释度D：单位时间内连续连续流入发酵罐中的新鲜的培养总体积的比值。
把导致菌体开始从系统中洗出时的稀发酵过程中，引起温度变化的原因是由于生的净物在生长繁殖过程中，本身产生的耗氧培养的发酵罐都有一定功率的做机械运动，造成液体之间、液体与设备之间的摩擦，由此产生。
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。
发酵⼯程章节复习资料第⼀章绪论1、发酵及发酵⼯程的概念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。
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、⼯业上的发酵泛指利⽤微⽣物制造或⽣产某些产品的过程包括：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、酶等。
发酵⼯程（Fermentation Biotechnology）: 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、发酵⼯程技术的发展⼤致可分为哪⼏个阶段，每段的技术特点是什么？1. ⾃然发酵时期:嫌⽓性发酵⽤于酒类酿造，好⽓性发酵⽤于酿醋、制曲。
2. 纯培养技术的建⽴：⼈⼯控制环境条件使发酵效率迅速提⾼。
3.通⽓搅拌好⽓发酵过程技术的建⽴：从分解代谢转为⽣物合成代谢，可以利⽤微⽣物合成积累⼤量有⽤的代谢产物。
4.⼈⼯诱变育种与代谢控制发酵⼯程技术的建⽴：遗传⽔平上控制微⽣物代谢。
5. 发酵动⼒学、发酵⼯程连续化、⾃动化⼯程：以数学、动⼒学、化⼯原理等为基础，通过计算机实现发酵过程的⾃动化控制的研究，使发酵过程的⼯艺控制更为合理。
6. 微⽣物酶反应⽣物合成与化学合成反应结合⼯程技术：可⽣产许多过去不能⽣产的有⽤物质。
3、发酵⼯业的应⽤范围1. 酿酒⼯业（啤酒、葡萄酒、⽩酒）2. ⾷品⼯业（酱、酱油、⾷醋、腐乳、⾯包、乳酸）3. 抗⽣素⼯业（青霉素、链霉素、⼟霉素）4. 有机酸⼯业（柠檬酸、葡萄糖酸）5. 酶制剂⼯业（淀粉酶、蛋⽩酶）6. 氨基酸⼯业（⾕氨酸、赖氨酸）7. 核苷酸发酵⼯业(肌苷酸、肌苷)8. 有机溶剂⼯业（酒精、丙酮）9. 维⽣素⼯业(VB2、VB12)10.⽣物能源⼯业（沼⽓、⽣物柴油）11.环境保护产业（废⽔⽣物处理）12.⽣理活性物质发酵⼯业（激素）13. 冶⾦⼯业(微⽣物探矿、⽯油脱硫)14.微⽣物菌体蛋⽩发酵⼯业（酵母、单细胞蛋⽩）4、发酵⼯业的特点与化学⼯程相⽐，发酵⼯程具有以下特点：1、发酵过程是极其复杂的⽣物化学反应，与微⽣物细胞息息相关2、通常在常温常压下进⾏，反应安全，需求条件也⽐较简单3、发酵醪（包括固相、液相、⽓相，还含有活细胞体或菌丝体），属⾮⽜顿流体，其特性影响因素很多，对发酵⼯程都有关联4、具有严格的灭菌系统，以防⽌杂菌污染如空⽓除菌系统、培养基灭菌系统、设备的冲洗灭菌等5、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，在同⼀发酵罐内进⾏6、后处理阶段，为了适应菌体与发酵产物的特点，需采取⼀些特殊的⼯艺措施并选⽤合适的设备。
发酵⼯程复习题发酵⼯程复习资料第⼀章1发酵：利⽤微⽣物再有氧或⽆氧条件下的⽣命活动来⼤量⽣产或积累微⽣物细胞、酶类和代谢产物的过程2发酵⼯程：利⽤微⽣物的特定性状，通过现代⼯程技术，在发酵罐中⽣产有⽤物质的⼀种技术系统。
3发酵⼯程发展史：1传统发酵⼯程——经验发酵技术时期2第⼀代发酵⼯程——纯培养发酵技术时期3近代发酵⼯程——深层培养发酵技术时期4 现代发酵⼯程——定向育种发酵时期第三章1灭菌：利⽤物理或化学的⽅法杀死或除去物料及设备中所有的微⽣物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢⼦。
⽆机盐及微量元素镁、磷、钠、钾、硫、钙和氯钴、铜、铁、锰、锌、钼MgSO4、NaCl 、NaH2PO4、K2HPO41.⼯业发酵对⽣产菌种的⼀般要求★①菌种能在廉价原料制成的培养基上迅速⽣长和繁殖，并且⽣成所需的代谢产物要⾼。
②菌种可以在要求不⾼、易于控制的培养条件下迅速⽣长和发酵，且所需的酶活性⾼。
③菌株⽣长速度和产物⽣成速度应较快，发酵周期较短。
④根据代谢控制的要求，选择单产⾼的营养缺陷型突变菌株、调节突变菌株或野⽣菌株。
⑤选择⼀些不易被噬菌体感染的菌株。
⑥⽣产菌株要纯粹，不易变异退化，以保证发酵⽣产和产品质量的稳定性。
2菌种选育的概念？菌种选育：按照⽣产的要求，根据微⽣物遗传和变异理论，⽤⾃然或⼈⼯的⽅法改造成菌种变异，再经过筛选⽽达到菌种改良的⽬的3.⾃然选育的概念？概念：在⽣产过程中，不经过⼈⼯诱变处理，利⽤菌种的⾃发突变，⽽进⾏菌种筛选的过程，称为⾃然选育或⾃然分离4、⾃然选育的主要步骤？主要步骤：标本采样、标本材料的预处理、富集培养、纯种分离、性能鉴定、菌种保藏。
如果产物与⾷品制造有关，还要对菌种进⾏毒性鉴定1.选择培养分离法适合分离什么菌？答:适⽤于分离某些⽣理类型较特殊的微⽣物2.细菌与⼤型真菌的分离分别适合⽤什么⽅法？答：平板划线法、组织培养法。
3、如何控制营养成分，分离⾃养型微⽣物、固氮菌、纤维素酶菌、⼏丁质酶菌？⽣理⽣化筛选微⽣物平板选择分离的⽅法2、透明圈法3、⽣长圈法4、抑菌圈法液体⽯蜡覆盖保藏菌种中的液体⽯蜡的作⽤是提供碳源( f).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 麦芽汁培养基酵母菌适宜的⽣长pH值为（a ）A 5.0-6.0B 3.0-4.0C 8.0-9.0D 7.0-7.5细菌适宜的⽣长pH值为（ d ）A 5.0-6.0B 3.0-4.0C 8.0-9.0D 7.0-7.5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。
☆要实现发酵过程并得到发酵产品，必须具备的条件：①要有某种适宜的微生物；②要保证或控制微生物进行代谢的各种条件（培养基组成、温度、溶解氧浓度、碱度等）；③要有进行微生物发酵的设备；④要有将菌体或代谢产物提取出来，精制成产品的方法和设备。
发酵生产过程是利用生物体的生命活动来获取产品的，与化学生产过程相比其特点为：1、生产过程通常都是在常温下进行，一般操作条件比较温和，各种设备不必考虑防爆问题，可能使一种设备有多种用途。
2、生产所用的原料常以淀粉、糖蜜等碳水化合物为主，并加入少量的有机和无机氮源，原料只要不含对生物有害的物质，一般不需对原料进行预处理。
3、生产过程中的反应是以生命体的自动调节方式进行的，因此数十个反应过程能够像单一的反应一样，在单一的生物反应器中进行。
4、能够很容易地生产复杂的高分子化合物，其中酶、光学活性体等的生产是发酵生产过程中最有特色的领域。
5、利用生命体特有的反应机制，能够高选择性地进行复杂化合物在特定部位上的氧化、还原、官能团导入等反应。
6、生产产品的生物体有时也是产物，其富含维生素、蛋白质、酶等；除特殊情况外，生物体的培养液一般不会对人和动物造成危害。
7、发酵生产过程中最需要注意的是防止杂菌污染，尤其是噬菌体的侵入危害很大，有时甚至是致命的，因此，生产过程的灭菌十分重要，它决定着生产的成败。
8、通过改良生物体的生产性能，可在不增加设备投资的条件下，利用原有的生产设备使生产能力上升。
发酵工业的优缺点：优点：1.产物结构复杂性和特异性： 2. 过程安全性：水相、常温、常压、中性、不燃不爆3.主要原料可再生性：阳光和土地4.原料可替换性5.反应自控性6.设备通用性7.副产物可综合利用性8.生产能力可提高性：突变与基因扩增9.产物类型可塑性：突变与转基因缺点：1.副产物多，分离精制困难2.反应速度慢3.原料转化率低4.反应浓度低5.生产稳定性差6.设备庞大，辅助设备多，投资大7.废水、废渣排放量大，处理费用高8.生产过程容易受到其他微生物的污染9.通气、搅拌、冷却等能耗大☆发酵工业对微生物菌种的要求1.能在廉价原料制成的培养基上迅速生长和生成所需的代谢产物,产量高的菌种。
一、填空（20分）1.酶的调节控制是代谢调控最重要和最有效的调节方式，涉及酶合成的调节和酶分子催化活性的调节。
2.酶合成的调节是一种通过调节酶的合成量进而调节代谢速率的调节机制，这是一种在基因水平上（原核生物重要在转录水平上）的代谢调节。
一般将能促进酶生物合成的调节称为诱导，而能阻碍酶生物合成的调节称为阻遏。
3.酶分子催化活性调节是一种较灵敏的调节方式，而酶合成的调节是一种相对较慢的调节方式。
4.根据酶的合成是否收到环境中所存在的诱导物的诱导作用，可把酶划提成组成型酶和诱导型酶。
5.组成型酶是微生物细胞生长繁殖过程中一直存在的酶类，其合成不受诱导物诱导作用的影响。
诱导型酶是微生物细胞在诱导物存在的情况下诱导合成的一类酶。
6.阻遏作用有助于生物体节省有限的养料和能量，其类型重要有末端代谢产物阻遏和分解代谢产物阻遏两种。
7.代谢工程育种又称为第三代基因工程，是根据代谢途径进行定向选育，获得某种特定的突变株。
其重要优点是减少育种工作的盲目性，提高育种效率。
8.组成型突变株是指操纵子或调节基因突变引起酶合成诱导机制失灵，菌株不经诱导也能合成酶，或不受终产物阻遏的调节突变型。
9.抗分解调节突变株重要解决分解阻遏和分解克制问题。
在实际生产中，最常见的是解除碳源分解调节突变株和解除氮源分解调节突变株。
10.营养缺陷型是一类代谢障碍突变株，会使发生障碍的前一步中间产物积累。
在分支代谢途径中具有切除不需要的分支而使代谢流集中流向目的产物的特点。
11.渗漏缺陷型是一种特殊的营养缺陷型，是遗传障碍不完全的突变株。
其特点是酶活力下降而不完全消失。
在分支代谢途径中强调优先合成的转换。
12.抗反馈调节突变株是一种解除合成代谢反馈克制的突变株，其特点是目的产物不断积累，不会因其浓度超量而终止生产。
13.细胞膜透性突变株是指通过控制磷脂的生物合成直接改变细胞膜结构，或控制细胞壁的生物合成间接影响细胞膜的结构而达成增长细胞膜通透性，促使细胞内代谢物质往外分泌的突变型。
发酵工程复习题第一章绪论发酵工程：利用微生物特定性状和功能，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，是将传统发酵于现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术集合并发展起来的发酵技术。
二简答题1. 简述发酵工业的特点2. 简述发酵的一般工艺流程（菌种制备、培养基的制备、灭菌、接种、控制发酵条件、产物的提取与精制、回收处理三废物质)。
3．上游技术：优良种株的选育和保藏（包括菌种筛选、改造，菌种代谢路径改造等）。
基因工程和细胞工程（上游生物技术）中游技术：发酵过程控制，主要包括发酵条件的调控，无菌环境的控制，过程分析和控制等下游技术：分离和纯化产品。
包括固液分离技术、细胞破壁技术、产物纯化技术，以及产品检验和包装技术等4．发酵工程的发展1) 1900年前，自然发酵阶段。
2) 1900-1940年，纯培养技术的建立—第一转折点3) 1940年后，深层液体通气搅拌纯种培养—第二转折点4) 代谢控制发酵工程技术的建立—第三转折点5) 开拓发酵原料,发展发酵放大技术6) 采用基因工程菌生产新产物5．发酵工业的研究范畴：发酵食品，微生物菌体，酶制剂，微生物特殊机能利用，代谢产物，生物转化。
6．工业发酵的类型对氧的需求：需氧发酵，厌氧发酵，兼性厌氧发酵培养基物理性状：液体发酵，固体发酵（浅盘固体发酵和深层固体发酵）发酵的工艺流程：分批发酵，连续发酵，补料分批连续发酵第二章发酵工业菌种要求一名词解释菌落，芽孢，荚膜，鞭毛，富集培养，比生长速率，连续培养，诱变育种，菌种退化，菌种的复壮。
二简答题1. 简述酵母菌的形态结构及繁殖方式；2. 菌种分离筛选步骤。
一名词解释菌落芽孢荚膜鞭毛富集培养比生长速率：单位菌体在单位时间内生长所增加的菌体量。
连续培养诱变育种菌种退化菌种的复壮：在菌种的生产性能未衰退前，有意识的进行纯种的分离和性能的测定，以期菌种的性能逐步提高；方法：1、纯种分离；2、在宿主体内生长进行复壮；3、淘汰衰退的个体。
1.生物学基础：微生物学，微生物的代谢调节（代谢调节(regulation of metablism）是指微生物的代谢速度和方向按照微生物的需要而改变的一种作用。
酶量的调节酶活性的调节），酶合成的调节，酶活性的调节方式，初级代谢的调节，次级代谢的调节2.生物化学基础：糖的微生物代谢（糖酵解），脂类和脂肪酸的微生物代谢，氨基酸和核酸的微生物代谢，微生物的次级代谢，芳香族化合物的微生物代谢，H2和CO2等的微生物代谢，微生物的光合作用，常见发酵产品的发酵机制3.淀粉的糖化和糊化P714.培养基怎么配置，原则P67,69，原材料P57常用原料的化学组成•碳水化学物：主要是单糖和双糖，发酵微生物的碳源和能源。
一些多糖则需转化为单糖或双糖后才被利用。
•蛋白质：蛋白质经蛋白酶分解后产生的多肽或氨基酸，是糖化菌和酵母菌生长繁殖的氮源。
•脂肪：针对不同的发酵产品其作用有较大差别•灰分：主要是P、Mg、K、S、Ca等元素，是微生物生长和代谢所必需的培养基设计的基本原则•培养基的组成必需满足细胞的生长和代谢产物所需的元素，并能提供生物合成和细胞维持活力所需要的能量。
如何进行培养基的设计（1）作出细胞生长和产物形成的化学计算的平衡碳源和能源+氮源+其他需要→细胞+产物+CO2+H2O+热量•通过计算可以获得生产一定数量的细胞时所需的营养物的低数量。
在了解一定数量的生物体所能产生的产物数量后；就有可能计算出形成产物时所需的底物数量。
（2）组成微生物的元素包括C、H、O、 N、S、P、Mg和K（见下表），这些元素都要在方程式中予以平衡（3）有些微生物无力的合成特定营养物，如氨基酸、维生素或核苷酸。
一旦测出其中一种是生长因子，就要在培养基中加入适量的纯净的化合物或含有该物质的混合物。
(4)碳源具有生物合成的底物和能源的双重作用，在需氧条件下，对碳源的需要量可以从菌体对底物的产率系数(Yx/s) 推算而得。
–该系数的定义是：细胞干物质的产量／碳源底物的被利用量5.培养基的灭菌，灭菌方式 P79培养基灭菌的定义•是指从培养基中杀灭有生活能力的细菌营养体及其孢子，或从中将其除去。
绪论1. 如何理解发酵技术处于生物工程产业化的基础地位？答：○1发酵工程是生物技术产业化的基础和关键技术，是生物技术四大支柱的核心。
○2是生物技术产品走向工业化的必由之路。
2.为什么微生物发酵能成为一种工业，微生物发酵工程的特点是什么？答：○1.微生物发酵产物种类多样，需求量大，广泛应用于医药、食品、农业等。
○2.微生物发酵产量高、培养周期短、成本低、可控制、可大规模化、完全性好等使发酵能实现工业化。
○1催化作用由细胞完成。
○2巨大的比表面积。
○3原料广、价格低廉天然。
○4反应过程温和、生产安全。
○5设备多能性、代谢途径多样化。
○6易变异性,通过菌种改良，提高产量和生活特性。
3.现代微生物发酵工程研究的内容○1菌种的选育和扩大○2最经济地利用营养物，按需确定培养基○3灭菌○4微生物在最优条件下产物的大规模生产○5发酵产物的提取纯化○6废物的处理、再生和生产环境的净化初级代谢产物：初级代谢产物是与菌体生长相伴随的产物。
主要是构成细胞高分子物质（蛋白质、核酸、多糖、脂类）的单体物质。
次级代谢产物：次级代谢产物是以初级代谢产物、中心代谢产物等为原料而进行合成的，与生长不相伴随，生物功能不明确，其合成易受环境影响，结构远比初级代谢复杂。
发酵工程:（微生物工程，发酵技术），是指利用微生物的特定代谢，通过现代工程技术，在生物的反应器中生产有用物质的一种技术系统。
发酵工程是“研究利用微生物的工业，即微生物参与的工艺过程”。
微生物菌种及其复壮与保藏1.菌种退化有哪些原因?如何避免?答：原因：基因突变、连续移代、质粒的脱落、培养和保藏条件的影响避免：（1）尽量减少传代（2）菌种经常纯化（2）创造良好的培养条件（3）用单核细胞移植传代（4）采用有效的菌种保藏方法2.列举出3种微生物保藏法并说出其适用范围答：斜面保藏法—特点：简便有效，易变异，退化甚至死亡。
适合：不要求长期保藏的及不适合冷冻干燥的。
保存期: 3个月液体石蜡油保藏—特别适合:在固体培养基上不能形成孢子的丝状担子菌，如大型食用真菌和药用真菌以及镰刀菌、红曲霉等.注意：保藏温度，液体石蜡需灭菌和除水保存期: 2-3年，甚至5年传代一次.冷冻干燥保藏—特点：不易发生变异，5-10年。
发酵工程复习资料08生本三班第一章概论一．发酵工业的特点;1.发酵过程一般都是在常温常压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完成的，反应的专一性强，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，能专一性的和高度选择性的对某些较为复杂的化合物进行特定部位的生物转化修饰，也可产生比较复杂的高分子化合物。
5.发酵生产不受自然条件的限制，可根据生产订单来生产多种多样的发酵产品。
二．工业发酵的分类方法：（重点）按微生物对养的不同需求可以分为：需氧发酵，厌氧发酵，兼性厌氧发酵按培养基的物理性状可分为：液体发酵和固体发酵按发酵工艺流程可分为：分批发酵，连续发酵，补料分批发酵三．典型的发酵工艺过程大致可分为六个步骤：（重点）1．用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的配制2．培养基，发酵罐及其附属设备的灭菌3．扩大培养有活性的适量纯种，以一定的比例将菌种接入发酵罐中4．控制最适的发酵条件使微生物生长并形成大量的代谢产物5．将产物提取并精制，以得到合格的产品6．回收或处理发酵过程中所产生的三废物质第二章发酵工业菌种一．未培养微生物研究方法：模拟自然培养法、宏基因组分析法二．发酵工业上使用的微生物菌种，最初都是从自然界中分离筛选出来的。
1 分离与筛选菌种的具体做法一般步骤：样品采集——样品的预处理——目的菌富集培养——菌种初筛——菌种复筛——菌种发酵性能鉴定——菌种保藏三．发酵工业菌种选育的方法：⒈自然选育.2．诱变育种.3.杂交育种 (有性、准性).4.转导和转化.5.原生质体融合育种.6.基因工程育种四．自然选育在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自发突变而进行菌种筛选的过程叫自然选育。
效应和互变异一般认为引起自然突变有两个原因：即多因素低剂量的诱变构效应。
五．诱变育种：诱变育种就是人为地利用物理或化学等因素，使诱变对象细胞内的遗传物质发生变化，引起突变，并通过筛选获得符合要求的变异菌株的一种育种方法保藏方法：1、斜面冰箱保藏法 2、沙土管保藏法 3、菌丝速冻法 4、石蜡油封存法 5、真空冷冻干燥保藏法 6、液氮超低温保藏法（重点）保藏原理：根据微生物的生理、生化特点，人工的创造条件，使微生物的代谢处于不活泼、生长受抑制的休眠状态六．菌种退化的原因： 1。
菌种保藏不妥 .2。
生长要求没有满足 .3。
发生回复突变七．防止菌种衰退的措施：1．从菌种选育方面考 .2。
控制传代次数 .3。
创造良好的培养条件 .4。
利用不易衰退的细胞传代 .5。
采用有效的菌种保藏方法第三章，发酵工业培养基设计一．培养基的各要素的功能和特点1、碳源主要功能：1）为菌体的生长繁殖提供能源和合成菌体所必需的成分；2）为合成目的产物提供所需的碳素成分2．氮源主要功能：用于构成菌体细胞物质和合成含氮代谢物3．无机盐及微量元素：作为微生物生理活性物质的组成或生理活性作用的调节物4．生长调节物质的主要功能：调节产物的形成5．水的主要功能：1）是微生物机体的重要组成部分2）进行代谢反应的介质3）营养物、代谢物、氧气等必须溶解于水后才能通过细胞表面进行正常的活动；4）水的比热高，能有效吸收代谢过程中放出的热，使细胞内温度不致骤然上升；同时水又是热的良导体，有利于散热，可调节细胞温度。
二．培养基依据生产流程和作用分为斜面培养基，种子培养基，发酵培养基（重点）三．发酵培养基的设计原理：一般来讲，培养基的设计首先是确定培养基的组成成分，然后再决定各组分的最佳配比：（1）菌体的同化能力（2）培养基对菌体代谢的阻遏与诱导的影响（3）合适的碳氮比（4）合适的PH第四章发酵工业的无菌技术一．灭菌(sterilization):用化学或物理方法杀死物料或设备中所有有生命物质的过程。
消毒(disinfection):用物理或化学方法杀死空气、地表以及容器和器具表面的微生物。
消毒与灭菌的区别在于，消毒仅仅杀灭生物体或非生物体表面的微生物，而灭菌是杀死所有的生命体。
因此灭菌特别适合培养基等物料的无菌处理，消毒一般只能杀死营养细胞，而不能杀死细菌芽孢和真菌孢子，特别适合发酵车间的环境和发酵设备，器具的无菌处理。
二．加热灭菌原理：每一种微生物都有一定的生长温度范围，当微生物处在最低生长温度以下，代谢作用几乎停止，而处于休眠状态；当温度超过最高限度时，细胞中原生质体和酶的基本成分就发生不可逆的变性，使微生物死亡。
三．发酵工业的灭菌方法：干热灭菌法湿热灭菌法射线灭菌法化学药剂灭菌法过滤除菌法火焰灭菌法四．培养基灭菌温度的选择培养基灭菌过程中，除微生物被杀死外，还伴随着培养基成分被破坏，在加热下氨基酸、维生素等受破坏。
培养基灭菌时，必须选择既能达到灭菌目的，又能使培养基成分破坏减至最少的条件五．培养基灭菌时间的计算t = 2.303 lgN0/Nt/k可见灭菌时间取决于污染程度(N0)、灭菌程度（残留菌数N）和κ值相同温度下，κ值越小，则此微生物越耐热。
六．空气除菌的介质有棉花，活性炭，玻璃纤维，有机合成纤维，有机或无机烧结材料等两级冷却、加热除菌流程图1 ---粗过滤器2 ---压缩机3 ----贮罐 4，6 ---冷却器 5 ---旋风分离器 7--- 丝网分离器 8---加热器 9 ---总过滤器粗过滤器作用：主要是捕集较大的灰尘颗粒型式：空气贮罐作用：消除空压机排出空气量的脉动，维持稳定的压力，分离部分油水冷却器类型： 立式列管式热交换器 沉浸式热交换器 喷淋式热交换器第五章 发酵工业的种子制备一．优良种子应具备的条件:1.生长活力强，延迟期短；2.生理状态稳定；3.浓度及总量能满足发酵罐接种量的要求；4.无杂菌污染，保证纯种发酵；5.适应性强，生产能力稳定二．种子制备的步骤：1。
斜面培养基中活化；2。
扁瓶固体培养基或摇瓶培养基中扩大培养，完成实验室种子制备 3。
一级种子罐，制备生产用种子；4。
视情况确定扩大级数，完成生产车间种子制备；5。
种子转种至发酵罐三．影响种子质量的因素：1。
原材料质量 2。
培养温度 3。
湿度 4。
通气与搅拌第六章 发酵动力学一．分批发酵过程中，微生物生长通常要经历延滞期、对数生长期、衰减期、稳定期（静止期）和衰亡期五个时期。
X —细胞浓度（g/L ）；N —细胞个数； t —生长时间；X0、Xt —初始微生物浓度和t 时细胞浓度；N0、Nt —初始细胞个数和t 时细胞个数； 二．若不存在抑制物时 Monod 模型: Ks —底物亲和常数(也称半饱和速度常数），表示微生物对底物的亲和力 , mol/m3 ； Ks 越大，亲和力越小， µ越小。
三．根据发酵时间过程分析，微生物生长与产物合成存在以下三种关系：与生长相关→生长偶联型 （乙醇发酵）（A ）菌体生长、基质消耗和产物合成大体上呈正比关系与生长部分相关→生长部分偶联型（柠檬酸、氨基酸发酵） 与生长不相关→无关联 抗生素、维生素等的生产属此类型 （土霉素、氯霉素、杆菌肽例外）t t eX X μ0=t t n e N N μ0=或 s K ssm +=μμt ex x μ0=第八章发酵过程控制一．影响发酵温度的因素：1）菌种特性2）培养基（成分及配比）3）发酵阶段4）搅拌类型及搅拌速度5）通气速度（影响Q蒸发和Q显）6）罐内外的温差温度的控制的方法：罐壁调温夹层调温罐内调温二．温度对发酵的影响1）温度影响产物合成的速率及产量2）温度可能会影响终产物的质量3）温度还可能影响生物合成的方向三．pH的控制的方法：1.在基础培养基配方中考虑到维持pH的需要（例如加入CaCO3，使用缓冲液等）2.通过补加酸、碱来调节控制3.通过中间补料来控制引起发酵液中pH变化的因素：①发酵过程中pH的变化取决于微生物的种类、培养基的组成和发酵条件。
②在菌体代谢过程中，菌体本身有建成其生长最适pH的能力，但外界条件发生较大变化时，pH将会不断波动。
引起pH下降的因素（凡是导致酸性物质生成或释放及碱性物质消耗的发酵其pH都会下降）①培养基中碳氮比例不当，碳源过多，特别是葡萄糖过量，或者中间补糖过多加之溶解氧不足，致使有机酸大量积累而pH下降。
②消泡油加得过多③生理酸性物质的存在，氨被利用，pH下降引起pH上升的因素：（凡是导致碱性物质生成或释放及酸性物质消耗的发酵其pH都会下降）①培养基中碳氮比例不当，氮源过多，氨基氮释放，使pH上升。
②生理碱性物质存在③中间补料中氨水或尿素等碱性物质的加入过多使pH上升。
发酵过程中pH的变化1）生长阶段pH有上升或下降趋势（相对于接种后起始pH而言2）生产阶段在生产阶段，pH趋于稳定，维持在最适产物合成的范围3）自溶阶段菌丝自溶阶段，随着基质的耗尽，菌体蛋白酶的活跃，培养液中氨基氮增加，致使pH上升，此时菌丝趋于自溶而代谢活动终止。
四．泡沫对发酵的影响1）降低了发酵罐的装液系数2）增加了菌群的非均一性3）增加了污染杂菌的机会4）导致产物的损失起泡机理当气体通入起泡剂液体，因这些物质具有某些亲水基团和疏水基团，分子带极性的一端向着水溶液，而非极性一端向着空气，并力图在表面作定向排列，增加了泡沫的机械强度五．影响泡沫的因素：1）与通气量、通气速度和搅拌速度等有关2）与所用培养基的成分有关3）与培养基的灭菌方法、灭菌温度和时间有关4）菌种（种子的质量，接种量）六．泡沫的控制方法分为机械消泡和化学消泡剂消泡两类七．发酵液中溶解氧的控制供氧方面（OTR = KL a ( C* －CL )1）增加空气中氧的含量，使氧分压增加，进行富氧通气2）提高罐压3）改变通气速率4）增加搅拌速度需氧方面（rO2=QO2·X）1）调整养料的浓度2）调节控制温度在发酵过程中，当溶氧浓度不变时，氧溶于液相的速率等于微生物对溶氧的需求速率，则：KLa (C* - CL) = QO2 · X = r若供氧速率大于需氧速率，即KLa (C* - CL) ＞r，此时发酵液中溶解氧浓度CL会不断增趋近于C* 。
反之亦反。
九．影响微生物需氧量的因素：a. 微生物种类 b.培养基的组成与浓度 c.菌龄d.培养条件e.有毒产物的形成及积累影响供氧的主要因素是推动力(C* - CL) 和体积氧传递系数KLa。
十．发酵过程控制参数的类型代谢参数按性质可分为三类：物理参数：温度、搅拌转速、罐压、空气流量、溶解氧、表观粘度、排气氧（二氧化碳）浓度等化学参数：基质浓度（包括糖、氮、磷）、pH、产物浓度、核酸量等生物参数：菌丝形态、菌体浓度、菌体比生长速率、呼吸强度、摄氧率、关键酶活力等参数按获取方式可分为两类直接参数：物理参数（温度、压力、搅拌速度、通气流量、泡沫水平、加料速率、生物热、黏度等）；化学参数(pH、溶氧浓度、溶解CO2浓度、碳源含量、氮源含量、代谢物浓度）间接参数：（摄氧率OUR、CO2释放率CER、呼吸商RQ、细胞浓度、比生长速率μ）影响生物热的因素：菌株特性培养基成分和浓度发酵时期第九章发酵罐一．发酵罐厌氧发酵罐（嫌气发酵罐）好氧发酵罐（通风发酵罐）二．通风发酵罐分为机械搅拌式发酵罐、自吸式发酵罐、气升式发酵罐、伍式发酵罐，文氏管发酵罐（用于味精、柠檬酸、抗生素、酵母，酶制剂、氨基酸、SCP等的发酵）三．机械搅拌通风发酵罐的基本要求1．适宜的径高比。
