发酵过程的生物学基础

高三生物知识点：微生物发酵及其应用功能技成，庖丁解牛久练而技进乎道；路在脚下，荀子劝学博学则青出于蓝。

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发酵工程的发展简史20世纪20年代的酒精、甘油和丙酮等发酵工程，属于厌氧发酵。

从那时起，发酵工程又经历了几次重大的转折，在不断地发展和完善。

20世纪40年代初，随着青霉素的发现，抗生素发酵工业逐渐兴起。

由于青霉素产生菌是需氧型的，微生物学家就在厌氧发酵技术的基础上，成功地引进了通气搅拌和一整套无菌技术，建立了深层通气发酵技术。

它大大促进了发酵工业的发展，使有机酸、微生素、激素等都可以用发酵法大规模生产。

1957年，日本用微生物生产谷氨酸成功，如今20种氨基酸都可以用发酵法生产。

氨基酸发酵工业的发展，是建立在代谢控制发酵新技术的基础上的。

科学家在深入研究微生物代谢途径的基础上，通过对微生物进行人工诱变，先得到适合于生产某种产品的突变类型，再在人工控制的条件下培养，就大量产生人们所需要的物质。

目前，代谢控制发酵技术已经与核苷酸、有机酸和部分抗生素等的生产中。

20世纪70年代以后，基因工程、细胞工程等生物工程技术的开发，使发酵工程进入了定向育种的新阶段，新产品层出不穷。

20世纪80年代以来，随着学科之间的不断交叉和渗透，微生物学家开始用数学、动力学、化工工程原理、计算机技术对发酵过程进行综合研究，使得对发酵过程的控制更为合理。

在一些国家，已经能够自动记录和自动控制发酵过程的全部参数，明显提高了生产效率。

发酵工程的概念和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。

（1）＂发酵＂有＂微生物生理学严格定义的发酵＂和＂工业发酵＂，词条＂发酵工程＂中的＂发酵＂应该是＂工业发酵＂。

（2）工业生产上通过＂工业发酵＂来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺被称为＂发酵工艺＂。

第三节发酵工程简介教学目的1．发酵工程的概念和内容（A：知道）。

2．发酵工程在医药工业和食品工业中的应用（A：知道）。

重点和难点1．教学重点发酵工程的概念和内容。

2．教学难点在发酵过程中，如何保证菌种生长和代谢的正常进行。

教学过程【板书】实例：谷氨酸发酵发酵工程的概念菌种选育发酵工程培养基的配制发酵工程灭菌的内容扩大培养和接种发酵过程产品的分离和纯化在医药工业方面的应用发酵工程的应用在食品工业方面的应用【注解】一、实例：谷氨酸发酵（一）获取菌种：谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌（二）配制培养液：五种因子（三）灭菌：高压蒸汽灭菌（四）接种：无菌条件下加入菌种（五）发酵：在发酵罐中进行，其中的关键步骤是“溶氧”。

通入无菌空气并不断搅拌（六）分离提取产物二、发酵工程的概念（一）概念：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。

（二）发酵工程的内容1．菌种选育：自然分离、人工诱变、基因工程、细胞工程2．培养基的配制：物质种类、比例、适宜的PH3．灭菌：去除杂菌，主要杀灭培养基中和发酵设备中的杂菌4．扩大培养和接种：菌种多次培养达到一定数量5．发酵过程：控制各种条件生产发酵产品菌体：用过滤、沉淀等方法6．产品的分离和纯化代谢产物：用蒸馏、萃取、离子交换等方法在医药工业方面：生产药品和基因工程药品三、发酵工程的应用在食品工业方面：生产传统发酵产品、食品添加剂、单细胞蛋白（菌体）等【同类题库】发酵工程的概念和内容（A：知道）．工业上利用谷氨酸棒状杆菌大量积累谷氨酸，应采用（C）A．加大葡萄糖的投放量 B．加大菌种的密度C．改变菌体细胞膜通透性 D．改变培养基碳源和氮源的比例．发酵是指（D）A．微生物的呼吸过程 B．一种微生物的繁殖过程C．微生物的新陈代谢 D．微生物产生代谢产物和菌体的过程．暴露在空气中，下列哪种微生物不能生存（D）A．酵母菌 B．真菌 C．放线菌 D．产甲烷杆菌．发酵过程中，用一定的转速搅拌，除能使菌种和发酵液充分接触提高原料利用率外，还能增加（D）A．放料速度 B．冷却水循环 C．进料速度 D．溶解氧．关于菌种的选育不正确的是（C）A．自然选育的菌种不经过人工处理 B．诱变育种的原理是基因突变C．通过有性杂交可以形成工程细胞 D．采用基因工程的方法可构建工程菌．有关谷氨酸发酵的叙述中，正确的是（B）A．发酵中要不断通入空气（无菌） B．培养条件不当将得不到所需要的产品C．搅拌的唯一目的是使空气成为小泡 D．冷却水可以使酶的活性下降．谷氨酸发酵过程中，如果环境条件控制不当，则可能使代谢产物成为乳酸，那么乳酸是下列哪种条件下的产物（D）A．PH值过小 B．PH值过大 C．溶氧过多 D．溶氧不足．当谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸时，发现产物中出现了谷氨酰胺，则应当加入（C）A．新培养基 B．缓冲液 C．碳酸氢钠 D．盐酸．在谷氨酸发酵过程中，必须不断地调整培养液的PH值，原因是（B）①谷氨酸发酵的最适PH值是7．0-8．0 ②在发酵过程中，培养液的PH值会发生变化③当PH呈酸性时，谷氨酸的产量会下降④不调节PH值，培养液中生成的谷氨酸会变成其他物质A．①②③ B．①②③④ C．①② D．①④．谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的培养基中，五大类营养要素物质不可缺少。

发酵的基本原理
发酵是一种利用生物发酵技术，运用微生物的酶反应，将原料物中的有机物氧化分解成分解产物，从而";获得各种有益物质的生物技术过程。

发酵技术诞生于多种因素的综合因素，除了人们应用了比较多的化学原理，也应用了生物学研究的精髓，将其有效地综合起来，让发酵技术在发展中更加突出原有的功能，甚至形成了一种全新的发酵产业。

发酵的基本原理是利用微生物的代谢作用来分解原料有机物，运用酶反应，将该原料有机物氧化分解成丰富的多种分解产物，从而获得丰富的有益物质。

在这一过程中，原料物被微生物分解为乳酸、乙醇等可消化有机物，同时还可以转化为各类酶、维生素等物质。

此外，酶的作用也是发酵的基本原理之一。

一般而言，微生物在发酵过程中产生的酶有助于其不断的发酵,能够促进有效物质的释放，从而改善这种发酵的效率体现出最大的价值。

最后，应该指出的是，发酵的基本原理紧紧依赖水分、料温、酚酸以及其他微生物的平衡，它是以特定温度、特定湿度为理论基础，将特定温度和容器条件决定的特定水量与特定浓度的菌种组合在一起，这种容器条件下将微生物引入到发酵介质中，并在特定温度、湿度和酸碱度的条件下有条件的发酵，使它们以更高的价值得到了完整的分解转化。

因此，发酵的基本原理是结合微生物代谢作用，运用酶反应分解原料物质，最终以高价值物质产物为结果。

除此之外，还要注意水量、料温、酚酸和微生物等平衡，以此作为发酵过程中统一调节有效性的前提和基础条件。

初中生物酿米酒知识点总结米酒，作为一种传统的发酵饮品，其制作过程涉及到许多生物学知识，尤其是在初中生物课程中所学的发酵技术、微生物学以及生物化学反应等方面。

以下是对初中生物酿米酒知识点的总结。

一、发酵技术基础发酵是一种生物化学反应，通常由微生物如酵母菌引起。

在无氧条件下，酵母菌可以将糖类转化为酒精和二氧化碳。

这一过程在酿酒中至关重要，是制作米酒的基础。

二、微生物学在酿米酒中的应用1. 酵母菌的作用：酵母菌是酿米酒的主要微生物，它能将米中的淀粉转化为糖，再将糖转化为酒精。

不同的酵母菌株会带来不同的风味。

2. 菌种的选择与培养：为了保证酒的品质，需要选择适合的酵母菌种，并在适宜的温度和湿度条件下培养。

三、米酒的制作流程1. 选米与洗米：选择质量好的糯米或粳米，通过清洗去除杂质和多余的淀粉。

2. 浸泡与蒸煮：将洗净的米浸泡一定时间后进行蒸煮，使其充分糊化，便于酵母菌作用。

3. 冷却与接种：将煮熟的米冷却至适宜的温度，然后接种酵母菌。

4. 发酵：在无氧条件下，让米饭在酵母菌的作用下发酵，产生酒精。

5. 过滤与装瓶：发酵完成后，将酒液与酒糟分离，过滤后的酒液装瓶保存。

四、生物化学反应在酿米酒中的作用1. 淀粉的水解：米中的淀粉在酵母菌产生的酶作用下水解成糖。

2. 酒精的生成：糖分在酵母菌的发酵作用下转化为酒精和二氧化碳。

3. 风味物质的形成：除了酒精，发酵过程中还会产生一些风味物质，如酯类、醇类等，这些物质赋予米酒特有的香味。

五、品质控制1. 温度控制：整个发酵过程中，温度的控制非常重要，过高或过低都会影响酵母菌的活性和酒的品质。

2. 时间控制：发酵时间的长短会影响酒精的浓度和风味物质的形成，需要根据实际情况适时终止发酵。

3. 卫生条件：保持酿制过程中的卫生条件，避免杂菌污染，确保米酒的品质和安全。

六、米酒的营养价值米酒不仅口感独特，还具有一定的营养价值。

它含有人体所需的多种氨基酸、维生素和矿物质，适量饮用对健康有益。

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。

微生物生物技术重点第一章1 发酵的概念传统概念：指酵母作用于果汁或发芽谷物，进行酒精发酵时产生CO2的现象。

生物学概念：发酵是指微生物在无氧条件下分解代谢有机物质开释能量的过程。

（生化）工业生物学家概念：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现代概念：培养生物细胞（含动植物和微生物）来制取产物的所有过程2 生物工程（Microbial engineering ）是利用微生物的特定性状和功能，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；是将传统发酵与现代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现代发酵技术。

发酵工程的发展简史1、传统的发酵时期——天然发几千年酒（古埃及龙山文化）啤酒、黄酒、酱油、泡菜等特点多数产品为嫌气性发酵非纯种培养单凭体会传授技术，使产品质量不稳固（不了解微生物与发酵的关系）2、近代发酵工程时期——纯培养技术1665 英国物理学家Robert Hooke（罗伯特·胡克）细胞壁1680 荷兰列文·虎克(Antonie vanLeeuwenhoek) 活细胞人类认识到微生物的存在特点多数产品为嫌气性发酵非纯种培养单凭体会传授技术，使产品质量不稳固（不了解微生物与发酵的关系）由天然发酵阶段转向纯培养发酵（第一次转折过程特点产品的生产过程较为简单，对生产要求不高，规模不大3、近代发酵工程时期——深层培养技术显现于20世纪40年代，以抗生素的生产为标志青霉素的发觉与大量需求表面培养法(surface culture) 效价40U/mL，纯度20%，收率30%二战期间，青霉素发酵生产成功青霉素发酵生产的成功，给发酵工业带来两大功绩：开拓了以青霉素为先锋的庞大抗生素发酵工业建立深层培养法（submerged fermentation），把通气搅拌技术引入发酵工业。

它使得需氧菌的发酵生产从此走上了大规模工业化生产途径。