发酵工程的概念和内容

发酵工程孙再桥生技31101•传统发酵已有相当长的历史，春秋时代的孔子已经借酒助兴了。

传统发酵技术工业化不过是发酵使用的设备的更新带来了规模的扩大。

只有在生物工程到来之后，发酵工业开始采用工程菌，使得通过发酵获得的产品一改过去以酒和调味品为代表的旧貌，开始了以生物制药为代表的大飞跃。

•1857年，法国微生物学家巴斯德发现了发酵原理，人们才认识到发酵是微生物活动的结果。

此后，随着纯种微生物的分离及培养技术的建立，以及密闭式发酵罐的设计成功，使人们能够利用某种类型的微生物，在人工控制的环境条件下，进行大规模的生产，逐步形成了发酵工程。

•生物工程的最终阶段是发酵。

不仅是来自微生物，而且来自动物和植物细胞合成的物质都可以通过发酵来生产。

农牧业工厂化的趋势之一是逐步转向发酵。

•发酵生产周期短，容易调控。

•发酵技术的发展经历了如下几个阶段：•(1)自然发酵阶段：这个阶段为从史前到19世纪末，主要特征为人类利用自然接种的方法进行传统酿造食品的生产。

•(2)纯培养厌氧发酵技术的建立：这个阶段始于19世纪末，20世纪初，主要特征为人类在显微镜的帮助下，把单一的微生物进行纯培养，在密闭容器中进行厌氧发酵生产酒精等工业产品。

•(3)通气搅拌发酵技术的建立：这个阶段始于20世纪40年代，其技术特征为，成功地建立起深层通气进行微生物发酵的一整套技术，有效地控制了微生物有氧发酵的通气量、温度、pH和营养物质的供给，使得抗生素、柠檬酸、酶制剂等好氧发酵产品的生产成为可能，是现代发酵工业的开端。

•(4)代谢调控发酵技术的建立：这个阶段始于20世纪60年代，其技术特征为，以生物化学和遗传学为基础，研究代谢产物的生物合成途径和代谢调节机制，选择巧妙的技术路线，人为地控制目的代谢产物的大量合成，从而得到所需产品。

•(5)现代发酵工程技术的建立：这个阶段始于20世纪70年代，其主要技术特征表现在如下几个方面：•①原生质体融合技术、基因工程技术的发展和在微生物菌种选育方面的应用，为发酵工程技术带来了方法上、手段上的重大变化和革命。

发酵工程原理的概念
发酵工程原理是指利用微生物进行发酵过程中的基本原理和规律。

发酵是利用微生物（如细菌、酵母、真菌等）在合适的环境条件下，通过代谢产生酶、酸、酒精、有机酸、氨基酸、酶解等多种化合物的过程。

发酵工程原理主要包括以下几个方面的内容：
1. 微生物的选择与培养：根据所需产物的特性，选择合适的微生物种类，并进行优化培养，保证微生物的生长和代谢能力。

2. 发酵底物的选择与加工：根据微生物的代谢途径和能源需求，选择合适的发酵底物，并对底物进行预处理，提高底物利用效率。

3. 发酵过程控制与调节：通过对发酵条件的控制和调节，如温度、pH值、氧气供应、营养物质浓度等参数的优化，保证发酵过程的顺利进行，提高产物的产量和品质。

4. 发酵产物的分离与提取：选择合适的分离技术，对发酵产物进行分离、提纯和浓缩，得到所需的纯净产品。

通过对发酵工程原理的研究和应用，可以实现高效、可控和可持续的生物生产过程，广泛应用于食品、医药、环保等领域。

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。

第一章绪论1、发酵的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。

2、发酵工程的概念发酵工程是利用微生物生长与代谢活动，通过现代工程技术手段进行工业规模生产的技术。

由于它以培养微生物（发酵）为主，所以习惯上也称为微生物工程。

3、发酵工程研究的内容1、工业生产菌种的选育。

2、最佳发酵条件的选择和控制。

3、生化反应器（发酵罐）的设计。

4、产品的分离、提取及精制等过程。

4、获得一种发酵产品应具备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;精制成产品的方法和设备第二章菌种选育及种子扩培1、工业微生物菌种的分离筛选方法分离：①平板划线分离法②稀释分离法③简单平板分离法④涂布分离法⑤毛细管分离法⑥小滴分离法筛选：①平板筛选：用水解圈、变色圈、抑菌圈、透明圈等方法②药瓶发酵筛选2、几种鉴别圈的概念和鉴别的原理1. 变色圈：直接用显色剂或指示剂。

在菌体筛选中直接用显色剂或指示剂掺入培养基中或喷洒已生长的菌落的培养基表面，由于培养基中所筛选出的微生物产生酸或碱性物质从而使培养基的pH值降低或升高，由于显色剂在不同pH值条件下显色不同，从而形成围绕菌落周围的变了颜色的圈叫变色圈。

2.透明圈：混浊底物被分解后形成透明圈。

如可溶性淀粉、碳酸钙等。

在固体培养基中加入酶作用的底物或其他物质（都能使培养基产生浑浊）培养微生物，能够利用此底物的酶的产生菌得以生长或微生物能利用此种物质，则在其菌落周围形成一个透明的圈，叫透明圈，也叫水解圈。

3.生长圈：利用某些具有特殊营养要求的微生物为工具菌（如营养缺陷型菌株）若分离的微生物能在一般的培养条件下（缺乏上述营养要求的物质）生长而合成该物质，则能使工具菌生长，则在分离的微生物的菌落周围形成工具菌的生长圈，这种圈叫生长圈。

4.抑菌圈：有害菌与能够产生抑菌物质的微生物菌种一起在固体培养基上进行培养时，则在产生抑菌物质的微生物菌落周围产生一个透明的圈（即有害微生物不能生长的形成的圈）叫抑菌圈。

1. 发酵工程概念：发酵工程是生物技术的重要组成和基础，是生物技术产业化的重要环节。

它将微生物学、生物化学和化学工程的基本原理有机结合起来，广泛而深入地揭示了发酵过程的本质。

狭义的发酵概念：微生物培养和代谢过程。

广义的概念：生物学( ( 微生物学、生物化学) ) 和工程学( ( 化学工程) ) 结合。

2.发酵工程的应用：在食品工业中的应用：食品加工、发酵乳制品、调味品、食品添加剂、检验在医药卫生中的应用：抗生素、氨基酸、维生素、甾体激素、生物制品、治疗用酶在轻工业中的应用：各类酶（糖酶、蛋白酶、果胶酶、脂肪酶等、酶抑制剂）在化工能源中的应用：醇及溶剂，有机酸，多糖，清洁能源在农业中的应用：生物农药，生物除草剂、增产剂，食用菌在环境保护中的作用在细菌冶金中的应用在高技术研究中的应用3.微生物代谢产物类型：包括初级代谢产物、中间代谢产物和次级代谢产物。

4.发酵方法的类别：根据对氧的需要区分：厌氧和有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、补料分批发酵按发酵原料来区分：糖类物质发酵、石油发酵、废水发酵5. 发酵生产的条件：•某种适宜的微生物•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•提取菌体或代谢产物并精制成产品的方法和设备6.组成典型的发酵过程可以划分成六个基本组成部分：（1）繁殖种子和发酵生产所用的培养基组份设定；（2 ）培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌；（3）培养出有活性、适量的纯种，接种入生产的容器中；（4 ）微生物在最适合于产物生长的条件下，在发酵罐中生长；（5）产物萃取和精制；（6）过程中排出的废弃物的处理。

7.决定微生物工程工业生产水平的三个要素：生产菌种的性能、发酵及提纯工艺条件、生产设备。

8.工业微生物菌种的基本要求：1. 菌种生长繁殖能力强，能够在较短的发酵周期内产生大量有价值的发酵产物，因为高产菌株的运用可以在不增加投资的情况下大幅度提高生产能力。

发酵工程在环境科学的应用
一、发酵工程的概念及内容
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，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。

发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。

二、发酵工程的应用领域
发酵工程目前已经在很多领域得到了广泛应用，主要体现现在以下几个方面
1、在医药工业上的应用：基于发酵工程技术，开发了种类繁多的药品，如人类生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素－
2、抗血友病因子等。

2、在食品工业上的应用：主要有三大类产品，一是生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等；二是生产食品添加剂；三是帮助解决粮食问题。

3、在环境科学领域的应用：污水处理中微生物的强化。

三、发酵工程在环境科学的应用
随着社会的不断发展和科学技术的不断创新,发酵工程在环境保护中的应用逐渐引起了人们的关注。

同时由于其在环境保护为人们营造了一个更为健康的生活环境,因而在我国经济不断发展的背景下,我国相关部门应采取相应的过程中大力推动发酵工程在环境保护中的进一步应用。

近年来，利用现代发酵及分离技术对大量的农作物麸皮、壳和秸杆以及各种果渣等有机废渣资源进行深层次的研究开发，从而获得高活性、高附加值的天然功能产品，引起了各国学者的广泛重视，其中以有机废渣为基本培养基，选择合适的微生物菌株(酵母、真菌或细菌)进行固态发酵，以获得高附加值的微生物代谢物。

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。