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）
1 第一章 绪论
一、名词解释
1、酶 : 是具有生物催化功能的生物大分子
2、酶工程:酶的生产与应用的技术过程称为酶工程。它是利用酶的催化作用进行物质转化的技术,是将酶学理论与化工技术、微生物技术结合而形成的新技术，是借助工程学手段利用酶或细胞、细胞器的特定功能提供产品的一门科学
3、核酸类酶：为一类具有生物催化功能的核糖核酸分子。它可以催化本身RNA剪切或剪接作用，还可以催化其他RNA，DNA多糖，酯类等分子进行反应
4、蛋白类酶 ： 为一类具有生物催化功能的蛋白质分子，它只能催化其他分子进行反应。
5、酶的生产:是指通过人工操作获得所需酶的技术过程。主要包括微生物发酵产酶，动植物培养产酶，酶提取和分离纯化等
6、酶的改性是通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程,主要包括酶分子的修饰，酶固定化,酶非水相催化等
7、酶的应用 ：是通过酶的催化作用获得人们所需要的物质或者不良物质的技术过程,主要包括酶反应器的选择和设计以及酶在各领域的应用等。
8、酶的专一性:又称为特异性,是指酶在催化生化反应时对底物的选择性,即在一定条件下，一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某种类型反应的特性。亦即酶只能催化某一类或某一种化学反应.
9、酶的转换数：酶的转换数Kp。又称为摩尔催化活性，是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数
二、填空题
1、根据分子中起催化作用的主要组分的不同,酶可以分为_________和
____________两大类。
2、核酸类酶分子中起催化作用的主要组分是__________,蛋白类酶分子中起催化作用的主要组分是________________.
3、进行分子内催化作用的核酸类酶可以分为________________，_________________。
4、酶活力是_______________的量度指标，酶的比活力是_______________的量度指标，酶的转换数的主要组分是________________的度量指标。
发酵工程知识点
绪论 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。 1857年法国化学家、微生物家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。” 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：在微生物工业中，把所有通过微生物或其他生物细胞（动、植物细胞）
的培养，统称为 发
酵。
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、酶以及转化产物等。
现代生物技术─分子生物学与发酵工程 氨基酸发酵工业──谷氨酸、赖氨酸
核酸发酵工业──肌苷酸、乌苷酸
微生物变异株通过代谢调节──代谢控制发酵技术
切断支路代谢转折点: 酶的活力调控, 酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏) →解除菌体
自身的反馈 调节,提高终产物水平。
细胞融合技术、基因操作技术等生物技术发展，打破了生物种间障碍，能定向地制造出新
的有用的微生物：
增加微生物体内控制代谢产物产量的基因拷贝数，可以大幅度地提高目标产物的产量；
酒曲是我国酿酒技术的重大发明，也是世界上最早的一种复合酶制剂。 三、发酵工程的组成
从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵控制、下游工程
四、微生物发酵产品的类型:1,菌体、酶，2 初级代谢产物，3 次级代谢产物，4 外源物质转化产物。
五、发酵方法的类别与流程
（1）类别：根据对氧的需要区分： 厌氧和好氧发酵
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
按发酵原料来区分: 糖类物质发酵, 石油发酵, 废水发酵
按发酵产物区分：氨基酸发酵、有机酸发酵、抗生素发酵、酒精发酵、维生素发酵、酶制
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------------- 第五章 培养基及设备的灭菌
第一节 培养基灭菌的目的、要求和方法
一、定义
1，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。工业规模的液体培养基灭菌，杀灭杂菌比除去杂菌更为常用。
2，灭菌与消毒的区别
灭菌：用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子
消毒：用物理或化学方法杀死物料、容器、器皿内外的病源微生物。
二、培养基灭菌的目的
1，在发酵过程中夹杂其它杂菌造成的后果
生产菌和杂菌同时生长，生产菌丧失生产能力；在连续发酵过程中，杂菌的生长速度有时会比生产菌生长得更快，结果使发酵罐中以杂菌为主；杂菌及其产生的物质，使提取精制发生困难；杂菌会降解目的产物；杂菌会污染最终产品，杂菌会污染最终产品；发酵时如污染噬菌体，可使生产菌发生溶菌现象。
2，工业上具体措施包括
（1）使用的培养基和设备须经灭菌；
（2）好氧培养中使用的空气应经除菌处理；
（3）设备应严密，发酵罐维持正压环境；
（4）培养过程中加入的物料应经过灭菌；
（5）使用无污染的纯粹种子。
3，培养基灭菌的目的
杀灭培养基中的微生物，为后续发酵过程创造无菌的条件。
4，培养基灭菌的要求
（1）达到要求的无菌程度（10-3）
（2）尽量减少营养成分的破坏，在灭菌过程中，培养基组分的破坏，是由两个基本类型的反应引起的：
培养基中不同营养成分间的相互作用；对热不稳定的组分如氨基酸和维生素等的分解。
5，灭菌的方法
（1）化学法 -------------
------------- 化学药品灭菌法
（2）物理法
干热灭菌法
湿热灭菌法
射线灭菌法
6，湿热灭菌的原理
每一种微生物都有一定的最适生长温度范围。当微生物处于最低温度以下时，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，微生物细胞中的原生质胶体和酶起了不可逆的凝固变性，使微生物在很短时间内死亡，加热灭菌即是根据微生物这一特性而进行的。
