发酵工程
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发酵工程的名词解释发酵工程是一门综合性科学,涵盖了生物学、化学、工程学和食品科学等多个学科的知识。
它借助于微生物和酶等生物媒介,通过控制条件促使有机物质发生生物化学反应,从而产生特定的代谢产物。
发酵工程的应用十分广泛,涉及制药、食品、饮料、化妆品等多个领域。
首先,发酵工程的基本原理是利用微生物来转化有机物质。
微生物是一类非常小巧的生物体,包括细菌、真菌和酵母等。
它们具有很强的代谢能力,并且在适宜的环境下,能够分解和转化复杂的有机物质。
发酵工程中常用的微生物包括乳酸菌、酵母菌和大肠杆菌等。
在发酵工程中,关键的一步就是培养和增殖微生物。
微生物的培养需要提供合适的培养基,其中包含了养份、碳源、氮源和微量元素等。
培养基的配方对于微生物的生长和产物的合成至关重要,因此需要根据具体的微生物种类和应用目的进行调整和优化。
另外,发酵工程中的温度、pH值、氧气供应等条件也对发酵过程起着至关重要的作用。
温度的控制能够影响微生物的生长速度和产物的合成效率。
pH值的调控则可以影响微生物酶的活性和代谢产物的组成。
此外,氧气供应也能够影响微生物的生长和代谢过程。
发酵工程的最终目的是获得特定的代谢产物。
常见的代谢产物包括酒精、有机酸、氨基酸和维生素等。
通过控制发酵过程中的微生物种类、培养条件和培养时间等因素,可以实现对产物种类和产量的调控。
在食品行业中,发酵工程被广泛应用于食品加工和保鲜等领域。
例如,酸奶的生产过程就是发酵工程的应用之一。
酸奶中含有很多对人体有益的活性物质,如乳酸菌和益生菌等。
通过控制酸奶发酵过程中的温度和时间等条件,可以促使乳酸菌发酵乳糖产生乳酸,从而使牛奶变酸,并且延长了酸奶的保质期。
另外,发酵工程在制药工业中的应用也非常广泛。
许多药物的合成都需要通过微生物进行发酵反应。
例如,青霉素的合成就是利用青霉菌在适宜的培养条件下发酵产生的。
总的来说,发酵工程是一门综合性的科学,通过控制微生物代谢过程实现有机物质的转化。
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。
发酵工程的名词解释解释发酵工程是一门研究利用微生物进行发酵生产的科学与技术。
发酵工程可以追溯到人类历史中早期的食品制作和酿酒过程。
近年来,随着生物技术和微生物学的快速发展,发酵工程也不断拓展应用领域,包括药物、食品、化工等各个领域。
发酵可以定义为微生物在正常生理条件下生长和代谢产物的制备过程。
而发酵工程则是将发酵过程可控化、高效化、工艺化的一门学科,涵盖了微生物学、生物工程、化学工程、食品科学等多个学科的知识与技术。
发酵工程的研究对象包括微生物菌种的筛选、发酵过程的调控、代谢产物的优化和提取等。
在发酵工程中,微生物起着至关重要的作用。
发酵工程需要选择适宜的微生物菌种,这些微生物能够在特定的环境条件下进行有效的发酵。
常见的微生物菌种包括酵母菌、乳酸菌、大肠杆菌等。
这些微生物能够通过奈米级的代谢改变原料,产生各种有用的代谢产物,如酒精、酸类、酶等。
因此,选择适宜的微生物菌种对于发酵工程的成功至关重要。
发酵过程的调控也是发酵工程中的关键环节。
为了获得高产、高效的代谢产物,需要对发酵过程进行严格的控制和调节。
控制发酵过程的一种常见方法是调节培养基的成分和条件。
合理的选择基质成分可以促进微生物的生长和代谢活性,提高发酵过程的产量和效率。
此外,调节温度、氧气供应、pH值等操作参数也对发酵过程的效果起到重要作用,需要根据具体微生物和发酵产物的特点进行精确的调控。
发酵工程的另一个重要方面是代谢产物的优化和提取。
代谢产物的优化是指通过调节发酵条件和菌种的选择,使得目标产物在发酵过程中的产量和纯度达到最佳状态。
而代谢产物的提取则是指从发酵液中将目标产物分离出来,以便进一步的利用和加工。
不同的发酵产物可能需要不同的提取方法,包括离心、超滤、浓缩、溶剂萃取等。
还可以利用生物技术手段从微生物中提取基因,用于进一步改良和优化发酵产物。
除了食品和饮料领域的应用,发酵工程在医学、药物、环保和能源等领域也有广泛的应用前景。
例如,发酵工程可以用于生产抗生素、酶、生物燃料等,为人们的生活和工作带来巨大的便利和效益。
发酵工程及其应用知识点发酵工程及其应用知识点1. 发酵工程的定义发酵工程是一门综合性的学科,它研究微生物在合适培养基条件下生长和代谢所产生的产物,通过合适的发酵工艺控制微生物的生长和代谢,从而获得所需要的产物。
2. 发酵工程的基本原理发酵工程主要利用微生物的生长、代谢特性,以及合适的发酵工艺控制,来实现所需产物的生产。
其基本原理包括:- 微生物生长与代谢特性:包括微生物的生长曲线、生长速率、代谢产物的合成途径等。
- 发酵工艺控制:包括发酵培养基的选择和优化、气体供应和搅拌的控制、温度、pH 值等环境因素的控制。
- 发酵工程设备:包括发酵罐、气体供应系统、温度、pH 值控制系统等。
3. 发酵工程的应用领域发酵工程广泛应用于食品、制药、化工等领域,主要包括以下几个方面:- 食品工业:发酵工程用于葡萄酒、啤酒、面包、味精等食品的生产,通过微生物的代谢产生的产物,提高产品品质。
- 制药工业:发酵工程用于抗生素、维生素、酶、多肽等药物的生产,通过微生物大规模培养来获得药物原料。
- 化工工业:发酵工程用于合成某些化学品,如有机酸、氨基酸等,在提高产量和降低成本的同时,减少了对传统化工工艺的依赖。
- 环境保护:发酵工程利用微生物的代谢能力,对有机废水、有机废气等进行处理,达到净化环境的目的。
4. 发酵工程中的微生物发酵工程中常用的微生物有细菌、真菌、酵母、嗜热菌等。
根据不同的生产需求和工艺特点,选择不同的微生物进行培养。
其中,酵母菌在食品工业和酒精工业中应用广泛,细菌如大肠杆菌在制药工业中应用较多。
5. 发酵培养基的选择和优化发酵培养基是微生物生长的营养物质来源,其组成的选择和优化对发酵工程的成功至关重要。
发酵培养基的组成包括碳源、氮源、无机盐、微量元素等。
优化发酵培养基的目的是提高产量、降低生产成本。
常用的优化方法包括统计优化方法、响应面法等。
6. 发酵工艺的控制发酵工艺的控制包括温度、pH 值、气体供应和搅拌等方面。
发酵工程全部知识点总结一、发酵工程的基本概念1. 发酵的定义发酵是指利用微生物或其代谢物来改变物质的过程。
主要包括酵母、细菌、真菌等微生物。
2. 发酵工程的定义发酵工程是指利用发酵微生物代谢特性,通过合理调控环境条件,进行微生物发酵过程中的相关技术。
二、发酵微生物1. 酵母酵母是发酵工程中最常用的微生物,广泛应用于酒类、面包、啤酒等食品工业中。
2. 细菌细菌在发酵工程中也有重要的应用,如益生菌、酸奶中的乳酸菌等。
3. 真菌真菌发酵应用广泛,包括酵素生产、抗生素生产、食品添加剂等。
三、发酵工程的基本过程1. 液体发酵液体发酵是将发酵微生物培养在液体培养基中,通过控制培养基成分、通气、温度等条件来进行微生物代谢产物的生产。
2. 固体发酵固体发酵是将发酵微生物培养在固体底物中,通过控制底物成分、湿度、通气等条件来进行微生物代谢产物的生产。
3. 半固体发酵半固体发酵是将发酵微生物培养在半固体底物中,采用液态和固态发酵的优点来进行微生物代谢产物的生产。
四、发酵工程的主要设备和工艺1. 发酵罐发酵罐是发酵工程的主要设备之一,根据不同的发酵工艺和需求,可以采用不同类型的发酵罐。
2. 发酵工艺发酵工艺是指在发酵过程中,针对不同的微生物和产物特性,进行合理的发酵条件控制和操作流程。
3. 发酵控制系统发酵控制系统是指在发酵工程中,通过自动化设备和仪器,实现对发酵条件如温度、pH 值、通气、搅拌等的精确控制。
五、发酵工程的应用范围1. 食品工业发酵工程在食品工业中应用广泛,如酿造啤酒、制作酸奶、发酵面包、制作酱油等。
2. 医药工业发酵工程在医药工业中应用广泛,如生产抗生素、激素、酶制剂等。
3. 燃料工业发酵工程在燃料工业中也有应用,如生物乙醇、生物柴油等。
4. 化学工业发酵工程在化学工业中也有应用,如生产乳酸、丙酮、丙二醇等。
六、发酵工程的发展趋势1. 发酵工程技术的进步随着科技的不断进步,发酵工程的技术也在不断提高,发酵设备和工艺不断更新。
高中发酵工程的知识点总结一、发酵工程的基本概念1. 发酵工程的定义发酵工程是以微生物或酶等生物催化剂为基础,通过控制合适的环境条件,利用微生物或酶的代谢作用,进行有选择地生产物质或提取有用产品的工程技术。
2. 发酵工程的原理发酵工程利用生物催化剂在适宜的温度、pH、氧气供应等条件下对原料进行代谢作用,使其产生有用的化学产物。
发酵过程分为有氧发酵和无氧发酵,有氧发酵是指微生物在充分供氧的情况下进行代谢作用,而无氧发酵则是微生物在缺氧条件下进行代谢作用。
3. 发酵工程的应用发酵工程在食品、医药、酒类、饲料、化工等领域都有重要的应用,可以生产出酒精、乳酸、维生素、抗生素、酶等多种产品。
二、微生物学基础1. 微生物的分类微生物是一类极小的生物体,包括细菌、真菌、酵母菌、病毒等。
其中,细菌可分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌,酵母菌主要是酵母菌科的酵母菌,真菌包括霉菌和酵母菌。
2. 微生物的生长特性微生物的生长需要适宜的温度、pH值、氧气供应等条件,不同微生物的生长特性有所不同。
典型的微生物生长曲线包括潜伏期、对数生长期和平稳期。
3. 微生物的代谢特点微生物的代谢分为呼吸代谢和发酵代谢两种形式。
呼吸代谢需要有氧气,产生CO2和H2O,而发酵代谢不需要氧气,产生乳酸、酒精、醋酸等产物。
4. 微生物的培养方法微生物的培养方法包括液体培养和固体培养两种形式,培养基的选择对微生物的生长有重要影响。
三、发酵工程的工艺流程1. 发酵工程的基本流程发酵工程的基本流程包括发酵菌种的培养和保存、发酵罐的设计和运行、发酵过程的控制和调节、产品的分离和提取等步骤。
2. 发酵工程的发酵罐发酵罐是进行微生物发酵的设备,按照不同的设计要求可分为批式发酵罐和连续式发酵罐。
3. 发酵工程的发酵菌种发酵菌种是进行发酵的微生物,可以是细菌、酵母菌、真菌等。
合适的发酵菌种是发酵工程成功的关键。
4. 发酵工程的发酵过程控制发酵过程的控制包括温度、pH值、氧气供应、营养物质的添加等方面,需要根据不同的菌种和发酵产品进行调节。
发酵工程的基本步骤一、发酵工程简介发酵工程是一种利用微生物来生产有用物质的工艺过程。
在发酵工程中,微生物通过对底物进行代谢,产生出所需的产品。
发酵工程的基本步骤包括菌种培养、发酵过程控制和产物提取等。
二、菌种培养菌种培养是发酵工程的第一步,其目的是获得高质量的菌种以进行后续的发酵过程。
菌种培养需要选择适合的菌株,并提供合适的培养条件。
培养基的选择要考虑到菌株的生长需求,包括碳源、氮源、微量元素和pH值等。
培养条件的控制也十分重要,如温度、pH值、氧气供应和搅拌速度等。
三、发酵过程控制发酵过程控制是发酵工程的核心环节,它直接影响着发酵产物的质量和产量。
发酵过程控制需要对发酵参数进行监测和调节,以满足菌株的生长和产物的合成需求。
常用的发酵参数包括温度、pH值、溶解氧浓度和搅拌速度等。
发酵过程控制一般分为两个阶段,即生长阶段和产物合成阶段。
生长阶段主要是为了增殖菌体数量,而产物合成阶段则是为了产生所需的物质。
四、产物提取产物提取是发酵工程的最后一步,其目的是将发酵产物从发酵液中分离出来。
产物提取需要根据产物的性质选择合适的方法,如离心、过滤、蒸馏和萃取等。
此外,还需要对产物进行纯化和浓缩,以得到纯净的产物。
五、发酵工程的应用领域发酵工程广泛应用于食品、饲料、药品、化工等领域。
在食品工业中,发酵工程常用于酿造食品,如啤酒、酱油和酸奶等。
在饲料工业中,发酵工程可用于生产饲料添加剂,如酶制剂和益生菌等。
在药品工业中,发酵工程可用于生产抗生素、酶制剂和乳酸菌制剂等。
在化工工业中,发酵工程可用于生产有机酸和溶剂等。
六、发酵工程的前景发酵工程作为一种高效、环保的生产工艺,具有广阔的发展前景。
随着生物技术的不断发展,发酵工程在新药研发、能源生产和环境修复等领域的应用将会越来越广泛。
同时,发酵工程还有助于实现资源的可持续利用,促进可持续发展。
七、结论发酵工程是一种利用微生物进行有用物质生产的工艺过程,其基本步骤包括菌种培养、发酵过程控制和产物提取等。
发酵工程(西农生技复习)——望海1973整理第一章发酵工程概述发酵的现代概念: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统称为发酵。
发酵工程的概念:利用微生物或其他生物细胞,在特定的生物反应器内生产某种特定的产品的工业化生产过程和技术体系。
发酵工程反应过程的特点——与化学工程相比核心过程是生物学过程而非化学过程(系统性、间接控制性、非线性)条件温和、特别注重生产过程的无菌发酵工程:就是化学工程中各有关单元操作结合了微生物特性的一门学科。
与化学工程相比,发酵工程的特点是:1.常温常压反应2.原料无毒,很多发酵行业生产比较粗放3.遵循生物代谢规律4.较易生产复杂的高分子化合物5.发酵液下游提取常需预处理6.注重发酵过程染菌的防止7.育种是提高产量的重要途径发酵罐的分类按微生物生长代谢需要分类:分为好氧和厌氧二类按照发酵罐设备特点分类:分为机械搅拌通风发酵罐和非机械搅拌通风发酵罐按容积分类:实验室用(1~50L)中试用(50~5000L)生产用(5000L 以上)按微生物生长环境分类:悬浮生长发酵罐和支持生长发酵罐机械搅拌通气发酵罐1.通用型机械搅拌通气发酵罐为发酵工厂最常用的发酵罐,特点:由压空系统负责通气,机械搅拌系统机械搅拌。
缺点:能耗较大,机械剪切力较大,容易产生死角。
2.自吸式发酵罐空气靠叶轮带动发酵液高速流动或液体喷射形成的真空自行吸入,无需通风装置。
优点:传质效率高,能耗低;缺点:罐内为负压,机械剪切力大,应用范围有限。
分批发酵又称分批培养,是指将所有的物料(除空气、消沫剂、调节pH值的酸碱物外)一次性加入发酵罐,然后灭菌、接种、培养,最后将整个罐的内容物放出,进行产物回收。
清罐结束后,重新开始新的装料发酵的发酵方式分批发酵的特点:1.半封闭体系,非稳态过程2.发酵周期长,工作重复3.微生物体现典型生长曲线,生产效率没有最大化补料分批发酵补料分批发酵又称半连续培养或半连续发酵,是指在分批发酵过程的中后期,给发酵罐间歇或连续地补加某些成分的发酵方式。
一、发酵工程发酵工程(Fermentation Engineering)属于生物技术的范畴。
最初是由一位匈牙利工程师Karl Ereky于1917年提出的。
生物技术的定义:应用自然科学及工程学原理依靠生物催化剂的作用将物料进行加工以提供产品或社会服务的技术。
发酵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、酶以及维生素和单细胞蛋白等。
发酵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(1) 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罐和发酵原料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无菌空气的空气过滤技术;(2)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;(3)种子培养和生产培养的不同的工艺技术。
(4)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。
(5)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。
在发酵技术中一般包括微生物细胞或动植物细胞的悬浮培养,或利用固定化酶,固定化细胞所做的反应器加工底物(即有生化催化剂参加),以及培养加工后产物大规模的分离提取等工艺。
主要是在生物反应过程中提供各种所需的最适环境条件。
如酸碱度、湿度、底物浓度、通气量以及保证无菌状态等研究内容。
发酵工程的发展历史•我国的传统发酵产品酱油、醋、腐乳等享誉世界•我国的酿酒已经有4000多年的历史•我国的酱油距今已有3000年的历史•1857年巴斯德证明发酵是由于微生物的作用微生物学的奠基人——伟大的巴斯德•1857年法国化学家、微生物学的奠基人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。
‖巴斯德认为,酿酒是发酵,是微生物在起作用;酒变质也是发酵,是另一类微生物在作祟;随着科学技术的发展,可以用加热处理等方法来杀死有害的微生物,防止酒发生质变。
同时,也可以把发酵的微生物分离出来,通过人工培养,根据不同的要求去诱发各种类型的发酵,获得所需的发酵产品。
•1929年Flemming爵士发现了青霉素,从此生产技术产品中增加一大类新的产品—抗生素•20世纪40年代,以获取细菌的次生代谢产物—抗生素为主要特征的抗生素工业成为生物发酵工业技术的支柱产业•20世纪50年代,氨基酸发酵工业又成为生物技术产业的又一个成员。
实现了对微生物的的代谢进行人工调节,这又使生物技术进了一步•20世纪60年代,生物技术产业又增加了酶制剂工业这一成员•70年代,为了解决由于人迅速增长而带来的粮食短缺问题,进行了非碳水化合物代替碳水化合物的发酵,如利用石油化工原料进行发酵生产,培养单细胞蛋白,进行污水处理,能源开发等•80年代以来,随着重组DNA技术的发展,可以按人类社会的需要,定向培养出有用的菌株,这为发酵工程技术引入了遗传程的技术,使生物技术进入了一个新的阶段History of Fermentation engineering•Ancient times–food preservation (vinegar, cheese)–flavour (bread, soy sauce)–brewing (beer, wine)•1861 Louis Pasteur–first phase industrial biotechnology•1940 penicillin (Fleming)–antibiotic industry–production of fine chemicalsHistory of Fermentation engineering•1973 rec DNA technology (Boyer & Cohen)•1982 rec human insulin(胰岛素)–post recombinant DNA area•since 1982 rec therapeutic agents(治疗剂)•1990 rec bakers yeast•1992 rec chymosine (凝乳酶)(from yeast)三、发酵工程的特点•酶水平上研究微生物细胞内(外)的生物化学反应,即小规模的研究形式。
如大量摇瓶在实验室里观察限制反应速率的因素和最适的培养方法。
•过程放大,即大规模的研究形式。
利用小型和中型反应器(培养罐)进行培养试验,并进一步在工业规模上研究生产物的分离和精制方法,以确定在细胞水平上的综合的最适培养条件。
四、发酵的流程五、利用微生物的特点• 发酵工程所利用的微生物主要是细菌、放线菌,酵母菌和霉菌利用微生物的特点:(1)对周围环境的温度、压强、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力(2)有极强的消化能力(3)有极强的繁殖能力六、生物反应过程的组成部分(1) 原材料的预处理(2) 生物催化剂的制备(3)生物反应器及反应条件的选择与监控(4) 产品的分离纯化(1) 原材料的预处理包括原材料的选择,采用必要的物理和化学方法加工,此过程是为提供微生物细胞可以生长和产物形成的基本原料,即培养基的制备过程,包括其配制和灭菌等。
(2)生物催化剂的制备生物反应的催化剂—酶基本上是由微生物产生的。
因此,要选择高产、稳定、高效、容易培养的菌株,并以此菌株再经过多次逐级扩大培养后达到足够的数量并具有理想质量的微生物培养液作为―种子‖接到反应器中。
也可以利用固定化酶或固定化细胞,这就要通过一定的固定化技术来制备。
(3 生物反应器及反应条件的选择与监控生物反应器是进行生物反应的核心设备,生物反应主要是在生物反应器中进行的,它为微生物细胞或酶提供合适的反应条件以达到细胞增殖或产品形成的目的。
反应器的结构、操作方式和操作条件对反应原料的转化率、产品质量和产品成本有着密切关系。
根据发酵周期长短、培养条件等,可采取间歇式操作、多级反应器串联的连续操作等。
同时反应参数的检测与控制对生物反应过程的顺利进行也是十分重要的。
(4)产品的分离纯化这一工序也叫下游加工程序,其目的是用适当的方法和手段将含量较低的产物从反应液中空气 空气净化处理保藏菌种 斜面活化 扩大培养种子罐主发酵碳源、氮源、无机盐等营养物质灭菌产物分离纯化成品提取出来(指胞外产物)或从细胞中(指胞内产物)提取出来,并加以精制以达到规定的质量要求。
包括物理方法、化学方法、生物方法等。
七、生物反应过程的特点a.采用可再生资源作为主要原料,因而来源丰富,价格低廉,过程中废物的危害性较小,但由于原料的成分复杂,往往难以控制会给产品质量带来一定的影响。
b. 由于采用的是生物催化剂,反应过程一般在常温常压下进行。
但生物催化剂易受环境的影响和杂菌的污染,因而很易失活,难以长期使用。
c. 与一般化工产品相比,其生产设备比较简单,能耗较低。
但某些生物反应由于其特殊性质而使反应基质浓度和产物浓度均不能太高,这是因为微生物细胞或生物酶受底物浓度或产物浓度的抑制或不能耐高渗透压所致,不仅使反应器体积增大,而且也加大了提取的困难,因而反应器生产效率较低。
d.尽管生物反应过程成本低,应用广。
但反应极力复杂,较难检测与控制。
反应液中杂质多,给分离提纯带来了困难。
八、生物反应过程分类•酶催化反应过程•微生物反应过程•废水的生物处理过程1. 酶催化反应过程•采用游离酶或固定化酶为催化剂时的反应过程。
生物体中所进行的反应几乎都是在酶的催化下进行的。
工业生产中所用的酶,或是经提取分离得到的游离酶,或是固定在多种载体上的固定化酶。
2. 微生物反应过程•采用活细胞为催化剂时的反应过程。
这既包括一般的微生物发酵反应过程,也包括固定化细胞反应过程和动植物细胞的培养过程。
3. 废水的生物处理过程•它是利用微生物本身的分解能力和净化能力,除去废水中污染物质的过程。
废水的生物处理过程特点•由细菌等菌类、原生动物、微小原生动物等各种微生物构成的混合培养系统•几乎全部采用连续操作系统•微生物所处的环境条件波动大•反应的目的是消除有害物质而不是代谢产物和微生物本身九、发酵工业•发酵工业的定义:指利用生物的生命活动产生的酶,无机或有机原料进行酶加工,获得产品的工业。
•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。
•开拓发酵原料时期:石油发酵,醋酸生产谷氨酸•基因工程阶段:采用酶学的方法,将不同来源的DNA进行体外重组,再把重组DNA设法转入受体细胞内,并进行繁殖和遗传下去。
人们能够根据自己的意愿将微生物以外的基因件导入微生物细胞中,从而达到定向地改变生物性状与功能创新的物种,使发酵工业能够生产出自然界微生物所不能合成的产物。
发酵工业产品种类•发酵食品•有机酸•氨基酸•核酸类物质•酶制剂•医药工业(抗生素…)•饲料工业(单细胞蛋白)•环境工程(废物处理)•其它(冶金工业…)Fermentation Industry•Fermented Foods•Organic Acids•Amino Acids•Nucleotides•Enzymes•Pharmaceutical (Antibiotics…)•Feedstuff (eg. SCP)•Environmental Application(Waste Treatment)•Others (eg. Metallurgical industry)十、获得发酵产品的条件•适宜的微生物•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•精制成产品的方法的设备菌种的选育•要想通过发酵工程获得在种类、产量和质量等方面符合人们要求的产品,最重要的是要有优良的菌种。
怎样才能得到优良的菌种呢•1、如果生产的是微生物直接合成的产物可以从自然界中先分离出相应的菌种,再用物理或化学的方法使菌种产生突变,从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。
•2、如果生产的是一般微生物不能合成的产品可用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造,以构建工程细胞或工程菌,从而达到生产相应产品的目的培养基的配制•要进行发酵生产,有了优良的菌种还需要有与菌种相适应的培养基。