发酵工程课程设计_酵母菌高密度发酵
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酵母发酵课程设计
酵母发酵课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握酵母发酵的基本原理和应用，通过学习，学生应能：1.描述酵母的基本结构和特性。
2.解释酵母发酵的化学过程。
3.分析酵母在食品制作（如面包、啤酒制作）中的作用。
4.设计实验来探究酵母发酵的影响因素。
5.培养对生物学的兴趣和好奇心，提高观察和实验能力。
二、教学内容本课程的教学内容将围绕酵母的基本知识、酵母发酵的化学原理、酵母的应用以及相关的实验操作展开。
具体包括：1.酵母的结构和功能：介绍酵母的基本细胞结构，如细胞壁、细胞膜、细胞核等，并讨论其功能。
2.酵母发酵过程：详细讲解酵母如何将糖转化为酒精和二氧化碳的化学过程。
3.酵母的应用：介绍酵母在食品和饮料制作中的应用，如面包制作、啤酒酿造等。
4.实验操作：安排至少一次实验课，让学生亲手操作，观察酵母发酵的过程，并学习如何控制实验条件。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：用于讲解酵母的基本知识和发酵过程。
2.实验法：通过实验课让学生直观地观察酵母发酵过程，并学习实验操作技巧。
3.小组讨论：分组进行讨论，让学生分享对酵母发酵的理解，并从不同角度进行思考。
4.案例分析：分析具体的酵母应用案例，如面包店如何使用酵母等，让学生了解理论知识在实际中的应用。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用合适的生物学教材，提供关于酵母的基础知识。
2.参考书：提供相关的参考书籍，供学生深入研究。
3.多媒体资料：制作PPT和视频，生动展示酵母发酵的过程。
4.实验设备：准备实验室所需的设备，如显微镜、培养皿、试管等，确保实验课的顺利进行。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试和实验报告。
具体来说：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的情况来评估。
2.作业：布置相关的作业，如练习题、小论文等，评估学生的理解和应用能力。
高中生物发酵工程实验教案
高中生物发酵工程实验教案实验目的：1. 了解发酵工程的基本原理和应用。
2. 掌握发酵工程实验中的操作技能。
3. 熟悉实验室安全操作规范。
实验器材与试剂：1. 发酵罐2. 酵母菌培养基3. 酵母菌4. 厌氧罐5. 恒温槽6. 蒸馏水7. 酵母菌培养皿8. 培养皿针管9. 安全手套、护目镜实验步骤：1. 准备工作：洗手、穿戴实验室用具，准备好实验所需的器材和试剂。
2. 实验前操作：将酵母菌培养基均匀涂抹在培养皿上。
3. 发酵罐操作：将酵母菌埋在发酵罐里，放入恒温槽中，控制温度。
4. 培养皿操作：取一定量的酵母菌培养基，注入培养皿中，用培养皿针管均匀涂抹在培养皿上。
5. 结果观察：观察培养皿和发酵罐中酵母菌的生长情况，记录相关数据。
实验注意事项：1. 操作时注意个人安全，保持实验室清洁整洁。
2. 操作实验器材时要轻拿轻放，避免损坏。
3. 实验结束后，将实验器材清洁干净，妥善归还。
4. 发酵罐操作时要注意控制温度，避免温度过高或过低影响实验结果。
实验总结与讨论：1. 通过观察实验结果，分析酵母菌在不同条件下的生长情况。
2. 总结发酵工程实验中的关键操作技巧和注意事项。
3. 探讨发酵工程在生物工程领域中的应用及意义。
扩展实验：1. 可以尝试不同的酵母菌培养基，比较其对酵母菌生长的影响。
2. 可以调节发酵罐中的温度和湿度，观察其对酵母菌生长的影响。
3. 可以尝试使用其他微生物进行发酵实验，比较它们的生长情况。
以上为发酵工程实验的教案范本，教师可根据实际情况进行适当调整和完善。
毕赤酵母工程菌高密度发酵的研究进展_夏姗
毕赤酵母工程菌高密度发酵的研究进展夏姗1,2，武福军2,3，赵洪亮2，薛冲2，刘志敏21.安徽大学生命科学学院，安徽合肥230039；2.军事医学科学院生物工程研究所，北京100071；3.山西康宝生物制品股份有限公司，山西长治046000［摘要］近年来毕赤酵母已成为一种优越的异源蛋白表达系统。
而提高目的蛋白的表达水平，高密度发酵已成为关键技术环节之一。
我们从毕赤酵母工程菌的选择、培养基的优化设计，以及发酵工程过程控制等方面简要阐述毕赤酵母的高密度发酵，并提出了工程菌在高密度发酵过程中存在的问题。
［关键词］毕赤酵母工程菌；高密度发酵；培养基优化；发酵过程控制［中图分类号］Q78［文献标识码］A［文章编号］1009-0002（2013）01-0109-04Progess of Pichia pastoris Engineering Bacteria on High-Density Fer⁃mentationXIA Shan 1,2,WU Fu-Jun 2,3,ZHAO Hong-Liang 2,XUE Chong 2,LIU Zhi-Min 2*1.School of Life Science,Anhui Uniservity,Hefei 230039;2.Beijing Institute of Biotechnology,Beijing 100850;3.Shanxi Kangbao Biological Product Co.Ltd,Changzhi 046000;China*Corresponding author,E-mail:liuzhm@［Abstract ］Pichia pastoris has been utilized widely as an excellent heterologous gene expression system recently.High-density fermentation has been a key technique tache to improve the expression level of the protein of inter ⁃est.In this paper,we expounded the choose of engineering bacteria,designation and optimization of culture medi ⁃um,and control of fermentation course to increase P.pastoris on high-density fermentation.Moreover,the questionsexisting in industry high-density fermentation were put forward.［Key words ］Pichia pastoris ;high-density fermentation;optimization of culture medium;control of fermentationcourse综述doi:10.3969/j.issn.1009-0002.2013.01.02620世纪80年代以来，随着生物技术药物在人类疾病治疗和预防中的广泛应用，大大加速了微生物细胞表达产品的产业化进程。
高密度发酵
但比生长速率也应根据菌株、培养条件、细胞生 长阶段和外源蛋白是否表达等实际情况而作相应 调节。
2.6 代谢副产物
（以大肠杆菌为例）
大肠杆菌高密度培养最关键的问题是代谢 副产物乙酸积累所引起的抑制和毒害作用。 针对这个问题，可以从以下几方面予以考 虑： 发酵过程调控：指数流加；pH、DO在线监 测反馈调节；透析发酵偶联。 代谢工程调控：代谢工程以提高细胞产量、 生产效率及细胞综合生理功能，降低或避 免副产物为目的。与DNA重组技术结合有 目的地改进代谢流流向及中间代谢物。
温度的பைடு நூலகம்控
目前主要的控温策略是手动调节冷却水的 流量 针对不同的发酵过程，罐温控制方式也不 相同。大致分为两类（据发酵过程中最适 温度是否变化）：
定值控制 程序设定控制（例如：自适应PID等）
2.3 pH
发酵体系pH值是发酵液成分与细胞代谢综 合作用的结果。C源消耗而产生的有机酸， CO2的溶解，补料的流加，次级代谢产物的 积累，菌体自溶裂解等都可导致pH的变化。
（2） 定性调控方法（许多公司采用） 集成分析 模式识别 Knowledge-based systems（KBS） Expert systems（专家系统）
pH不仅是反映细胞生长代谢的指标，也是 调控高密度培养的手段
pH调节
pH的调节需要从发酵初始培养基开始，初 始pH不同，最终发酵效果可能也会有很大 差异。发酵过程中pH的调节，可分为两种： 内源性调节：过程中通过补加C、N源调节 （C源经代谢产酸使pH降低；供能不足时， N源的C骨架作为能源参与代谢，产生NH+4, 使pH升高） 调外节源。性氨调水节还：可流以加作酸为（NH源3P。O4）碱（氨水）
3. 补料策略
培养基营养成分过高会抑制细胞的生长， 采用流加补料是提高细胞浓度和外源蛋白 产量的有效方式，高密度培养通过调节限 制性底物的流加速率来调控细胞生长。 目前报道的最高生物量(Methylobacterium extorquens)已达到233 g(DCW／L)；已报 道的高密度培养大肠杆菌最高生物量为 190g(DCW／L)，非常接近大肠杆菌在液体 培养基中可能达到的理论最高生物量水平 200 g(DCW／L)。
2.6 代谢副产物
（以大肠杆菌为例）
大肠杆菌高密度培养最关键的问题是代谢 副产物乙酸积累所引起的抑制和毒害作用。 针对这个问题，可以从以下几方面予以考 虑： 发酵过程调控：指数流加；pH、DO在线监 测反馈调节；透析发酵偶联。 代谢工程调控：代谢工程以提高细胞产量、 生产效率及细胞综合生理功能，降低或避 免副产物为目的。与DNA重组技术结合有 目的地改进代谢流流向及中间代谢物。
温度的பைடு நூலகம்控
目前主要的控温策略是手动调节冷却水的 流量 针对不同的发酵过程，罐温控制方式也不 相同。大致分为两类（据发酵过程中最适 温度是否变化）：
定值控制 程序设定控制（例如：自适应PID等）
2.3 pH
发酵体系pH值是发酵液成分与细胞代谢综 合作用的结果。C源消耗而产生的有机酸， CO2的溶解，补料的流加，次级代谢产物的 积累，菌体自溶裂解等都可导致pH的变化。
（2） 定性调控方法（许多公司采用） 集成分析 模式识别 Knowledge-based systems（KBS） Expert systems（专家系统）
pH不仅是反映细胞生长代谢的指标，也是 调控高密度培养的手段
pH调节
pH的调节需要从发酵初始培养基开始，初 始pH不同，最终发酵效果可能也会有很大 差异。发酵过程中pH的调节，可分为两种： 内源性调节：过程中通过补加C、N源调节 （C源经代谢产酸使pH降低；供能不足时， N源的C骨架作为能源参与代谢，产生NH+4, 使pH升高） 调外节源。性氨调水节还：可流以加作酸为（NH源3P。O4）碱（氨水）
3. 补料策略
培养基营养成分过高会抑制细胞的生长， 采用流加补料是提高细胞浓度和外源蛋白 产量的有效方式，高密度培养通过调节限 制性底物的流加速率来调控细胞生长。 目前报道的最高生物量(Methylobacterium extorquens)已达到233 g(DCW／L)；已报 道的高密度培养大肠杆菌最高生物量为 190g(DCW／L)，非常接近大肠杆菌在液体 培养基中可能达到的理论最高生物量水平 200 g(DCW／L)。
初中生物发酵技术教案
初中生物发酵技术教案教学目标：
1. 了解发酵技术的基本原理和应用；
2. 掌握发酵实验的步骤和注意事项；
3. 培养学生观察、实验设计和数据分析的能力。
教学内容：
1. 发酵技术的定义和分类；
2. 酵母的发酵产物与食品加工；
3. 发酵实验的步骤和操作技巧。
教学准备：
1. 实验器材：培养皿、试管、橡胶塞、酒精灯等；
2. 实验原料：酵母、砂糖、麦芽提取液等；
3. 实验记录表。
教学过程：
一、导入（5分钟）
介绍发酵技术的定义和作用，引入发酵实验的话题。
二、研究实验（30分钟）
1. 展示发酵实验的步骤和操作技巧；
2. 学生分组进行发酵实验，记录实验现象和数据。
三、讨论与总结（10分钟）
1. 分享实验结果，讨论不同条件下发酵效果的差异；
2. 总结影响发酵效果的因素。
四、作业布置（5分钟）
完成实验报告，总结本节课的学习内容。
教学反思：
本节课通过实验操作和讨论，激发了学生的兴趣，提高了他们对发酵技术的认识和理解。
在以后的教学中，可以结合更多的实例和案例，让学生更好地掌握和应用发酵技术。
第7章 分批发酵、补料分批发酵与高密度发酵
在分批培养中，氧传递系数降低影响微生物生长 提高体积氧传递系数可使微生物由线性生长（1）转变为指数生长（2）
3.分批发酵过程中的代谢变化 （1）菌体生长阶段 发酵前期或菌体生长期。发酵培养基接种后，产生菌经过延迟期，开始 发育、生长和繁殖。直至达到菌体的临界浓度。此阶段的代谢变化，主要是碳、氮源的分解代
第七章 分批发酵、补料分批发酵和高密度发酵
一. 分批发酵 (batch fermentation) 1. 分批发酵概况操作工艺 2. 分批发酵中的菌体生长规律、代谢变化 3. 分批发酵过程的最优化、生产率 二. 补料分批发酵（Fed-batch Fermentation） 1．补料分批发酵技术含义及二者区别 2．补料分批发酵技术特点和类型： 3．补料分批发酵的适用范围 4. 流加物料的方式和补料分批发酵的技术评价
代谢产物的产量与培养基配方之间的关系很复杂，不能用解析函数形式表示时，可采用实验设计法确 定最优初始浓度。实验设计法的详细介绍可参阅有关专著。
意义：利用最优实验设计法，即使不能提高产量，也可以探索培养基组分的最小需要量，从而避免不 必要的浪费。
m S
Ks S
当限制性基质浓度很低时，增加该基质浓度可明显提高细胞的比生长速率，但若该基质浓度与Ks相比已相当高时，再 增大其浓度就不能明显地增加细胞的比生长速率。这时，细胞的比生长速率接近“饱和”。 在培养动植物细胞和微生物细胞生产代谢产物时，产物的最大生产速率往往是在生长受到抑制的情况下得到的。采用 适当的限制性基质限制细胞生长，有时会有利于产物的积累。如：酵母菌Y33::YFD71-3是一株腺嘌呤、组氨酸和亮氨酸缺 陷的基因工程菌. 在进行摇瓶培养时，菌体生长受腺嘌呤限制时菌体分泌的蛋白明显增加，而菌体生长受亮氨酸限制时，蛋白的生产受 到影响。如下表所示。这是因为生长受到腺嘌呤的限制时，过量存在的氨基酸可用于蛋白质合成，而生长受亮氨酸限制时， 蛋白质的合成也受到了限制。
酵母菌的高密度发酵
3.发酵液流变学
一般发酵液视为拟均相,而在高密度发酵时, 不能忽视菌体所占的体积,表现为气液固三相。 另外,高密度发酵液的粘度也会大幅度增加, 表现为非牛顿型流体,对氧的传递和营养物的 传质都产生较大影响。
4.高密度发酵的研究进展
发酵方式 的选择 提高氧的 供应方法 防止乙醇 的产生 发酵液流 变学
4.4发酵液流变学
对气液固三相发酵液来讲,一般文献大多强 调气液传递,而忽略了液固传递的影响。而在 高密度发酵中,菌体成份不能忽视。李佐虎教 授提出的外界周期刺激强化细胞膜传质新理 论无疑对这方面的研究提供了指导意义。对 于高粘度发酵体系,气升式发酵罐较机械式搅 拌罐具有较强的优势。
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酵母菌的高密度发酵
发酵工程 课程设计第四组
1.什么是高密度发酵
指培养液中工程菌的菌体浓度在50gDCW （菌体干重）/L以上，理论上的最高值可达 200gDCW/L的发酵方式。 高密度发酵可以提高发酵罐内的菌体密度， 提高产物的细胞水平量，相应的减少了生物 反应器（发酵罐）的体积，提高单位体积设 备的生产能力，降低生物量的分离费用，缩 短生产周期，从而达到降低生产成本，提高 生产效率的作用。
3.限制酵母菌高密度发酵的因素
营学
1.营养源 高密度发酵的生物量达150g/L到200g/L,需要投入2 倍到5倍于生物量的基质,加上利用率,实际用量远高 于此值。如按葡萄糖计,酵母菌体得率在好氧条件下, 葡萄糖的理论值是菌体的2倍,而实用为4倍到10倍;在 厌氧条件下,理论值和实用值分别为9倍和60倍到80 倍。根据米氏动力学理论,当营养增加到一定量时 (10ks至20ks),生长显示饱和型动力学,进一步增加底 物浓度,就可能发生一种基质抑制区,表现为迟滞期延 长,比生长速率下降,菌体得率下降。对某些常用营养 的极限指标是铵盐5g/L,磷酸盐10g/L,NaCl10g/L至 20g/L,乙醇100g/L,葡萄糖100g/L。
酵母菌的高密度发酵
18g
5g
7g 0.56g 1000ml
总计 （用量）
1015g 99g 1.8g 72g 90g 24.5g 2.4g 7g 0.56g 1000ml 1.8ml
2013.5.23— 2013.5.26 上交课程设计说明书，并由指导老师填写评语和成绩。
任务下达日期：
2013 年 5 月 13 日
任务完成日期：
2013 年 5 月 26 日
指导教师（签名）：
学生（签名）：
酿酒酵母的高密度发酵
摘要：高密度培养酿酒酵母的生长状况，用上海联环生物工程设备有限公司的型号：
-1-
发酵液的流变学 接种量 生长抑制性物质
酿酒酵母发酵条件的确定： 接种量：3% 温度：30℃ PH：5.0 OD 溶解度：20%~80% 罐压：0.05Mpa CO2 溶解度：1%-3% 转速：300-400 调节 PH：氨水 补料时间：有待观察 通气量：100L/h
2.设计方案
2.1 酿酒酵母简介
15g/L,PH5.0. 发酵培养基：（NH4）2SO4 15g/L，KH2PO4 8.0g/L，MgSO4 3.0g/L,酵母膏 15g/L ，消泡剂
0.3ml/L，ZnSO4 0.4g/L. 流加培养基：KH2PO4 9.0g/L,MgSO4 2.5g/L,K2SO4 3.5g/L,Na2SO4 0.28g/L,葡萄糖 500g/L。 调节 PH 的氨水浓度：30%氨水
SGJ-10L 发酵罐，采用分批补料培养技术，维持葡萄糖的浓度处于一定浓度，并用分批 补加氮源，同时溶氧控制在 20%~80%。转速 300~400rpm。培养期间每隔 4h 测一次数据， 主要测量还原糖含量，氨基氮含量，菌体密度。
关键词：酿酒酵母 高密度培养 菌体浓度
5g
7g 0.56g 1000ml
总计 （用量）
1015g 99g 1.8g 72g 90g 24.5g 2.4g 7g 0.56g 1000ml 1.8ml
2013.5.23— 2013.5.26 上交课程设计说明书，并由指导老师填写评语和成绩。
任务下达日期：
2013 年 5 月 13 日
任务完成日期：
2013 年 5 月 26 日
指导教师（签名）：
学生（签名）：
酿酒酵母的高密度发酵
摘要：高密度培养酿酒酵母的生长状况，用上海联环生物工程设备有限公司的型号：
-1-
发酵液的流变学 接种量 生长抑制性物质
酿酒酵母发酵条件的确定： 接种量：3% 温度：30℃ PH：5.0 OD 溶解度：20%~80% 罐压：0.05Mpa CO2 溶解度：1%-3% 转速：300-400 调节 PH：氨水 补料时间：有待观察 通气量：100L/h
2.设计方案
2.1 酿酒酵母简介
15g/L,PH5.0. 发酵培养基：（NH4）2SO4 15g/L，KH2PO4 8.0g/L，MgSO4 3.0g/L,酵母膏 15g/L ，消泡剂
0.3ml/L，ZnSO4 0.4g/L. 流加培养基：KH2PO4 9.0g/L,MgSO4 2.5g/L,K2SO4 3.5g/L,Na2SO4 0.28g/L,葡萄糖 500g/L。 调节 PH 的氨水浓度：30%氨水
SGJ-10L 发酵罐，采用分批补料培养技术，维持葡萄糖的浓度处于一定浓度，并用分批 补加氮源，同时溶氧控制在 20%~80%。转速 300~400rpm。培养期间每隔 4h 测一次数据， 主要测量还原糖含量，氨基氮含量，菌体密度。
关键词：酿酒酵母 高密度培养 菌体浓度
酵母菌的高密度发酵
课程设计说明书课程名称：发酵工程设计题目：酵母菌的高密度发酵院系：生物与食品工程学院学生姓名：吴亚非学号：201006040051专业班级：10 生物技术指导教师：马瑞霞2013年5月26日课程设计任务书设计题目酵母菌的高密度发酵学生姓名吴亚非所在院系生物与食品工程学院专业、年级、班10级生物技术设计要求：1、设计题目选择要求紧扣发酵工程相关教学内容和生产实际。
2、要充分查阅相关背景资料，了解相关内容的前沿进展及存在问题。
3、设计说明书应字迹清楚文字通顺，并附有各项设计成果表，摘引其他书籍或杂志的材料必须注明出处。
4、实验方案要切合实际，严密合理6、设计结束后，以个人为单位提交设计说明书一份（后附流程图）。
学生应完成的工作：1、在老师的指导下确定设计题目。
2、学生查阅相关文献和资料制定实验路线，并有指导老师检查实验路线的合理性和可操作性。
3、学生在实验室完成既定方案。
4、完成课程设计说明书的初稿，经过指导老师的帮助修改，最后定稿。
参考文献阅读：[1]李寅等著，高细胞密度发酵技术[M]，化学工业出版社，2006-10-01，230-280[2]陈思如，萧熙佩酵母生物化学[M]，济南：山东科学技术出版社，1990年[ 3 ] ( 日) 山根恒夫( 周斌译) , 生化反应工程( 第二版)[M] , 西安: 西安大学出版社, 1992: 243[4]Craig. T.B. and Trotter S G Intern. Symp. SCP. A lgiers A lgoria, O ct, 1983:17-20[5]陈洪章，李佐虎，酵母菌的高密度发酵[J]，工业微生物，1998-28-1工作计划：2013.5.11分组并确认指导老师，在老师指导下查阅文献，确定题目。
2013.5.12----2013.5.13 进行理论试讲阶段，确定实验路线，然后确定实验方案。
2013.5.14----2013.5.17 进行实验操作和书写设计说明书。
发酵工程教案高中生物
发酵工程教案高中生物适用年级：高中课时安排：共计10课时教学目标：1. 了解发酵工程的基本概念和原理；2. 掌握发酵工程的常见应用领域；3. 能够分析和解释发酵过程中的关键因素和影响因素；4. 能够设计并进行简单的发酵实验；5. 培养学生动手能力和实验能力。
教学内容：第一课：发酵工程的基本概念和原理- 发酵的定义和分类- 发酵工程的基本原理- 发酵与生产的关系第二课：常见的发酵工程实践- 食品工业中的发酵工程- 医药工业中的发酵工程- 生物质能源生产中的发酵工程第三课：发酵过程中的关键因素- 温度- pH值- 氧气浓度- 微生物菌种选择第四课：发酵工程中的影响因素- 搅拌速度- 营养物质供给- 发酵罐设计第五至八课：发酵实验设计与操作- 实验目的- 实验步骤- 数据处理与分析第九课：发酵工程的新技术- 基因工程在发酵工程中的应用- 无菌技术在发酵工程中的应用第十课：发酵工程综合实践- 小组合作进行发酵实验- 实验结果展示与讨论教学方法：1. 理论讲解：通过课堂教学讲解发酵工程的基本概念和原理；2. 实验操作：通过实验操作，让学生亲身体验发酵工程的过程；3. 讨论交流：组织学生进行小组讨论和交流，促进学生间的互动和合作；4. 实践应用：引导学生运用所学知识分析和解决实际问题。
评估方式：1. 课堂表现：包括主动参与、表达意见、解答问题等；2. 实验报告：对实验结果进行整理和分析，并撰写实验报告；3. 期末考核：以笔试形式进行期末考核，考查学生对发酵工程的理解和应用能力。
发酵工程课程设计酵母菌高密度发酵
在发酵工程中必须保持罐压为正压，如果 罐压为0或者负压，则会造成细胞的染菌， 甚至造成整罐发酵液的废气。罐压增高能 适度增加氧在发酵液中的溶解度，但二氧 化碳在水中的溶解度要比氧大30倍，溶解 过多的二氧化碳会造成细胞染菌，所以罐 压也不能太高。
我们选取的罐压为0.05Mpa.
CO2的影响
酵母生长过程中产生大量的CO2对细胞 具有直接的毒害作用，而且溶解于发酵 液中会导致pH值的下降。发酵液中的 CO2的溶解度达到7.04%就可抑制酵母 细胞的生长，高于4%则生长下降，一 般发酵液中的CO2的溶解度应控制在 1%~3%之间。
溶解氧（DO）的影响
DO是发酵工程中的一个关键限制因素，是高 细胞密度发酵过程中影响酵母生长的重要因 素之一。在高密度发酵的后期由于细胞密度 的扩增，耗氧量极大，发酵罐的各项物理参 数不能满足对氧的供给，造成DO下降，细胞 生长减慢。
溶解氧（DO）范围：40%<DO<60%.
增加发酵液中DO的方法
影响酵母高细胞密度发酵的因素
• 培养基的营养物质 • 溶解氧（DO） • 压力 • CO2 • 温度 • pH值 • 发酵液的流变学 • 接种量 • 生长抑制性物质
培养基的营养物质的影响
所需营养物质：水分、碳源物质、 氮源物质、无机元素、生长因子
培养基中的基质的种类和浓度直接影响到细胞的代 谢变化和产物的合成。在发酵前期，碳源和氮源的 浓度迅速下降，在中后期主要用于合成产物，其浓 度下降趋于平稳。碳源和氮源的比例偏小，会导致 细胞生长旺盛，提前衰老自溶；而其比例偏大，则 细胞繁殖数量少，代谢不平衡，不利于产物积累。
• 维生素：在1L溶液中含有维生素H0.05g， 泛酸钙1.0g，烟酸1.0g，肌醇25.0g,对氨基 苯甲酸0.2g，硫胺素1.0g，吡哆醇1.0g。
我们选取的罐压为0.05Mpa.
CO2的影响
酵母生长过程中产生大量的CO2对细胞 具有直接的毒害作用，而且溶解于发酵 液中会导致pH值的下降。发酵液中的 CO2的溶解度达到7.04%就可抑制酵母 细胞的生长，高于4%则生长下降，一 般发酵液中的CO2的溶解度应控制在 1%~3%之间。
溶解氧（DO）的影响
DO是发酵工程中的一个关键限制因素，是高 细胞密度发酵过程中影响酵母生长的重要因 素之一。在高密度发酵的后期由于细胞密度 的扩增，耗氧量极大，发酵罐的各项物理参 数不能满足对氧的供给，造成DO下降，细胞 生长减慢。
溶解氧（DO）范围：40%<DO<60%.
增加发酵液中DO的方法
影响酵母高细胞密度发酵的因素
• 培养基的营养物质 • 溶解氧（DO） • 压力 • CO2 • 温度 • pH值 • 发酵液的流变学 • 接种量 • 生长抑制性物质
培养基的营养物质的影响
所需营养物质：水分、碳源物质、 氮源物质、无机元素、生长因子
培养基中的基质的种类和浓度直接影响到细胞的代 谢变化和产物的合成。在发酵前期，碳源和氮源的 浓度迅速下降，在中后期主要用于合成产物，其浓 度下降趋于平稳。碳源和氮源的比例偏小，会导致 细胞生长旺盛，提前衰老自溶；而其比例偏大，则 细胞繁殖数量少，代谢不平衡，不利于产物积累。
• 维生素：在1L溶液中含有维生素H0.05g， 泛酸钙1.0g，烟酸1.0g，肌醇25.0g,对氨基 苯甲酸0.2g，硫胺素1.0g，吡哆醇1.0g。
酵母菌高密度发酵
课程设计课程名称：发酵工程设计题目：酵母菌高密度发酵院系：生物与食品工程学院学生姓名：******学号：************专业班级：10生物工程（2）班指导教师：******2013年5月24日课程设计任务书酵母菌高密度发酵摘要：分批培养是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖，在特定条件下完成一个生长周期的微生物培养方法。
补料分批培养则是在培养过程中间歇或连续的添加新鲜培养基。
本次实验分别通过补料分批培养与分批培养，测定相应的pH值、溶氧量、生物量、残糖量等，并比较分批培养和分批补料培养酵母细胞发酵过程的过程规律，从而达到优化酵母的发酵过程的目的。
关键词：高密度发酵；补料分批培养；酵母发酵过程目录1.设计背景 (1)2设计方案 (1)2.1分批发酵 (2)2.2补料分批发酵 (2)3.实施方案 (3)3.1材料与方法 (3)3.1.2菌种 (3)3.1.3培养基 (3)3.1.4仪器与设备 (3)3. 1.5试剂 (3)3.2培养基配制、分装和灭菌 (3)3.2.1配制PDA培养基 (3)3.2.2发酵罐培养基分装及灭菌 (4)3.2.3玻璃器皿包装及灭菌 (4)3.2.4种子液的制备 (4)3.2.5接种 (4)3.2.6实时监测p H和溶氧量 (4)3.2.7补料 (4)3.3酿酒酵母发酵液残糖量测定 (4)3.4残糖量测定 (5)3.5酿酒酵母发酵液生物量的测定 (5)4.结果与讨论 (6)4.1结果与讨论分析 (6)5.收获与致谢 (8)6参考文献 (9)酵母菌是一些单细胞真菌，并非系统演化分类的单元。
酵母菌是人类文明史中被应用得最早的微生物。
可在缺氧环境中生存。
目前已知有1000多种酵母，根据酵母菌产生孢子（子囊孢子和担孢子）的能力，可将酵母分成三类：形成孢子的株系属于子囊菌和担子菌。
不形成孢子但主要通过出芽生殖来繁殖的称为不完全真菌，或者叫“假酵母”（类酵母）。
高中生物发酵工程概念教案
高中生物发酵工程概念教案
授课对象：高中生物课程
课时安排：1课时
教学目标：
1. 了解发酵工程的定义和基本原理；
2. 掌握发酵工程在生产中的应用；
3. 能够举例说明发酵工程对人类生活和工业生产的重要性。
教学内容：
1. 发酵工程的定义和基本原理；
2. 发酵工程在食品、药品和化工等行业的应用；
3. 发酵工程对人类生活和工业生产的影响。
教学步骤：
1. 导入（5分钟）：引导学生思考，什么是发酵工程？为什么发酵工程在生产中如此重要？
2. 讲解（20分钟）：介绍发酵工程的定义和基本原理，以及在食品、药品和化工等行业
的应用情况。
3. 分组讨论（15分钟）：让学生分组讨论发酵工程在各个行业中的具体应用，并就其重
要性展开讨论。
4. 总结（10分钟）：对本节课的内容进行总结，并强调发酵工程在人类生活和工业生产
中的重要性。
教学资源：
1. PowerPoint演示文稿；
2. 发酵工程相关的视频资料；
3. 分组讨论的问题提示卡。
评估方式：
1. 分组讨论的活动表现；
2. 课堂小测验，检验学生对于发酵工程概念的理解。
课后作业：
1. 阅读相关文献，进一步了解发酵工程的应用和发展趋势；
2. 思考并撰写一篇关于发酵工程的作文，表达对其重要性的看法。
教学反思：
1. 在教学过程中，要注重引导学生思考和提问，激发他们的学习兴趣和求知欲；
2. 通过实例和案例分析，让学生更好地理解发酵工程在生产中的具体应用和价值。
发酵工程实验方案
发酵工程实验方案1. 实验目的：通过对发酵工程的影响因素进行研究，探究各个因素对发酵过程的影响，为发酵工程的优化提供理论依据。
2. 实验原理：发酵工程是一种利用微生物、酶或细胞来合成有机物的过程。
在发酵过程中，影响因素包括温度、pH值、氧气浓度、营养物质和微生物种属等。
这些因素对发酵过程有着重要的影响，可以影响发酵产物的产率和品质。
3. 实验步骤：3.1 实验材料准备：- 试验用微生物：选择一种常见的发酵微生物，如酵母菌或乳酸菌。
- 培养基：根据微生物的需要选择合适的培养基，如葡萄糖、蛋白胨等。
- pH计、温度计、氧气传感器等实验仪器。
3.2 实验设计：- 实验方案一：对温度的影响将培养基和微生物接种到培养瓶中，并设置不同的温度条件（如25℃、30℃、35℃、40℃），观察发酵产物的产率和品质。
- 实验方案二：对pH值的影响将培养基和微生物接种到培养瓶中，然后调节培养基的pH值分别为5、6、7、8，观察发酵产物的产率和品质。
- 实验方案三：对氧气浓度的影响使用氧气传感器监测不同氧气浓度下的发酵过程，观察发酵效率和产物的产率。
- 实验方案四：对营养物质的影响在培养基中添加不同浓度的营养物质，比如氮源、碳源等，观察其对发酵产物的影响。
- 实验方案五：对微生物种属的影响改变培养基中的微生物种属，观察不同微生物对发酵产物的影响。
3.3 数据记录和分析：- 对每组实验数据进行记录，并进行数据分析，比较各个因素对发酵过程产物的影响。
4. 实验结果预期：通过对以上实验设计，可以得出不同因素对发酵工程的影响程度，找出最适合的发酵条件。
5. 实验结论：通过数据分析和实验结果，得出各个因素对发酵过程的影响程度，并得出最优的发酵条件。
6. 实验风险评估：实验过程中需要注意微生物的无菌操作，避免污染，确保实验安全。
7. 实验总结：通过对发酵工程的影响因素进行研究，可以为工业生产的发酵工艺提供参考和优化方案，为生产高品质的发酵产品提供理论支持。
高中生物植物发酵工程教案
高中生物植物发酵工程教案课程名称：植物发酵工程课时：2课时教学目标：1. 了解植物发酵工程的基本概念和原理。
2. 掌握植物发酵工程的操作步骤和技术。
3. 能够分析和解决在植物发酵过程中可能出现的问题。
教学内容：1. 植物发酵工程的概念和分类。
2. 植物发酵工程的原理和应用。
3. 植物发酵工程的操作步骤和技术。
4. 植物发酵工程中常见问题的分析和解决方法。
教学过程：第一课时：1. 引入：通过展示一些植物发酵产品的图片或视频，引发学生对植物发酵工程的兴趣和好奇心。
2. 讲解植物发酵工程的概念和分类，让学生了解植物发酵工程的基本知识。
3. 介绍植物发酵工程的原理和应用，引导学生理解植物发酵在生产中的重要性。
4. 分组讨论：让学生分组讨论植物发酵工程的操作步骤和技术。
第二课时：1. 学生展示：要求学生展示他们对植物发酵工程的理解和掌握情况。
2. 操作演示：老师进行植物发酵工程的操作步骤演示，让学生实际操作一次。
3. 实验总结：让学生总结实验过程中可能存在的问题和解决方法。
4. 作业布置：布置一些相关的阅读和思考题目，巩固学生对植物发酵工程的理解和掌握情况。
教学评估：1. 学生的课堂表现和参与度。
2. 学生的实际操作能力和实验总结。
3. 学生对植物发酵工程的理解和掌握情况。
教学资源：1. 教材：《生物学》。
2. 图片和视频：植物发酵产品的相关图片和视频。
3. 实验材料：植物发酵工程实验所需的各种材料和器材。
教学反思：本次课程通过引入、讲解、分组讨论、操作演示等多种教学方法，激发学生的学习兴趣，提高他们的实际操作能力和问题解决能力，达到了预期的教学效果。
但在今后的教学中，需要更加注重学生的实际操作和思考能力的培养，帮助他们更好地理解和掌握植物发酵工程的知识。
布拉酵母高密度发酵培养基及发酵工艺优化
yield of S. boulardii reached 51.21 g/L in the large scale experiment.
Keywords: Saccharomyces boulardii; neural network; genetic algorithm; enrichment medium; high cell density fermentation
56 2019, Vol.40, No.08
食品科学
※生物工程
布拉酵母高密度发酵培养基及发酵工艺优化
刘开放，席志文，黄林娜，惠丰立*
（南阳师范学院生命科学与技术学院，河南 南阳 473061）
摘 要：为实现布拉酵母高密度培养，对其高密度发酵培养基和发酵工艺进行优化。采用Plackett-Burman试验筛选 培养基中的显著因素，并进行中心组合设计。通过人工神经网络（artificial neural network，ANN）和响应面试验 建立菌体布拉酵母产量与培养基之间的关系模型，利用遗传算法（genetic algorithm，GA）进行全局寻优。结果表 明，ANN模型有较好的数据拟合能力和预测能力，更适合处理复杂的非线性问题。GA优化获得最佳培养基组合： 葡萄糖40.52 g/L、蛋白胨36.8 g/L、玉米浆17.32 g/L、硝酸钾14 g/L、酵母营养盐1.5 g/L、磷酸二氢钾0.6 g/L、硫酸 镁0.8 g/L。利用该培养基进行摇瓶培养，菌体布拉酵母产量可达到8.21 g/L，比优化前提高1.39 倍。在此基础上利 用1 L发酵罐培养确定最佳发酵工艺：温度30 ℃、接种量10%、pH 5.0、溶氧40%。利用50 L发酵罐进行扩大培养， 流加葡萄糖和蛋白胨控制发酵液中葡萄糖3 g/L、氨氮0.06 g/L，菌体布拉酵母产量达到51.21 g/L。 关键词：布拉酵母；神经网络；遗传算法；增殖培养基；高密度培养
发酵工艺：工程菌高密度发酵工艺开发策略8项(以大肠杆菌为例)
发酵工艺：工程菌高密度发酵工艺开发策略8项（以大肠杆菌为例）利用重组DNA技术获取的生物药物在人类文明史上具有划时代的意义。
许多价值高产量低的功能蛋白如干扰素、白细胞介素、集落刺激因子、生长激素、胰岛素、人血白蛋白、蛋白酶等都在工程菌中获得了高效率表达。
由于工程菌高密度培养能够提高单位体积的产量，在工业生产上可以提高效率降低成本。
所以，高密度培养一直都是发酵工程师们所追捧的热点。
本文就工程大肠杆菌高密度发酵工艺开发中涉及的关键控制点加以探讨。
1工程菌种稳定可靠的菌种是工业化大生产的有力保障，直接关系到生产效率和成本高低。
不同于传统诱变育种模式，在对待工程菌菌种问题上，有人认为基因工程菌种构建完成后无需经过严格单克隆筛选，既节约时间成本又大大减少了工作量，这其实是一个认识误区。
这样做出来的菌种很难连续稳定传代50次以上，给中试放大以及后续的长期稳定生产留下了隐患。
业内一般以能否稳定遗传50代作为判断工程菌种优劣的一个标准。
发酵所需的接种量不是越大越好，要适当。
接种量过小导致适应期过长，菌种易提前老化，也增加了杂菌污染的风险。
接种量过大会过早引起溶氧不足，导致发酵失控。
且营养物质消耗过快也会影响后期正常生长。
一般大肠杆菌接种量遵循逐级增大的原则，并将最后一级的放大倍数控制在10倍左右。
种子培养一定要在最佳条件下进行，培养时间不宜过长，当种子生长至最佳状态时果断移种。
如果种子做的不好，其负面影响往往在发酵中后期会有所体现。
工程菌种培养会加入抗生素，不仅是为了抑制杂菌生长，更重要的是为了给菌种形成正向的抗性筛选压力，及时淘汰质粒丢失的菌株或者衰老的菌体，保证质粒携带菌群的正常生长与表达。
2高密度发酵培养基除了必须的碳源以外，有机复合氮源在蛋白表达阶段不可或缺。
有机复合氮源可提供丰富的氨基酸、小肽、嘌呤、嘧啶、维生素、生物素以及一些生物活性物质，能减轻细胞代谢负担，促进外源蛋白表达。
如果酵母膏和蛋白胨是以流加的方式添加时，存在一种非常有趣的代谢机制：当流加培养基中只有酵母膏时，重组蛋白不稳定；而当流加培养基中只有蛋白胨时，大肠杆菌难以再利用其所产生的乙酸。
发酵工程实验方案
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。
发酵工程课程设计_酵母菌高密度发酵共25页文档
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
发酵工程课程设计_酵母菌高密度发酵
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真
发酵工程方案设计
发酵工程方案设计一、方案背景发酵工程是利用微生物进行发酵制品的生产的过程。
随着食品、医药、化工等行业的快速发展，对发酵工程的需求日益增加。
因此，设计一套科学合理的发酵工程方案对企业的发展至关重要。
二、方案目标1.针对具体行业的需求，设计一套适用于生产需求的发酵工程方案。
2.提高发酵工程的自动化程度，降低生产成本。
3.确保产品质量和生产效率，满足市场需求。
三、方案内容1.原料处理系统（1）原料质量检测：通过物理、化学检测手段，对原料的质量进行检测，确保原料符合生产要求。
（2）原料预处理：针对不同类型的原料，进行适当的预处理，以便于后续的发酵反应。
2.发酵罐系统（1）发酵罐选择：根据生产需求和发酵物种的要求，选择适合的发酵罐。
（2）发酵控制系统：采用先进的控制系统，实现对发酵温度、pH值、搅拌速度等参数的自动调控。
3.生物反应系统（1）微生物培养：选择适合的培养基和培养条件，进行微生物的高密度培养。
（2）发酵条件控制：根据微生物的生长特性，控制好发酵温度、通气量、搅拌速度等参数。
4.产品分离和提纯系统（1）产品分离：通过离心、过滤等手段，对发酵液中的产品进行分离。
（2）产品提纯：采用吸附、膜分离等技术，对产品进行深度提纯，确保产品质量。
5.废液处理系统（1）废液处理：对产生的废液进行合理处理，达到排放标准。
（2）资源化利用：尽可能利用废液中的有价值物质，实现资源化利用。
6.自动化控制系统（1）生产数据采集：对生产过程中的关键数据进行实时采集和记录。
（2）生产过程控制：通过自动化控制系统，实现对整个发酵生产过程的自动控制和监控。
7.安全环保系统（1）安全防护设施：对生产现场的安全防护设施进行合理设置，确保生产人员的安全。
（2）环保设施配备：根据生产过程产生的废气、废水等，配备相应的环保设施，保障生产的环保合规。
8.智能化管理系统（1）生产计划管理：利用信息化技术，实现对生产计划的智能化管理。
（2）生产过程监控：通过智能化管理系统，实现对生产过程的实时监控和数据分析。