最新微生物与发酵工程

发酵工程关键技术
发酵工程是利用微生物进行发酵过程的工程化应用，在发酵工程中，关键技术主要包括以下几个方面：
1. 微生物菌种的筛选和改良：选择适合的微生物菌种是发酵工程成功的关键，菌种的筛选需要考虑其产酶活性、抗污染性、生长速度等因素，并且通过基因工程等方法对菌种进行改良，提高其产酶效率和稳定性。

2. 发酵培养基的优化：发酵培养基是提供微生物生长和代谢所必需的营养物质的介质，培养基的配方需要包括碳源、氮源、无机盐和生长因子等成分，通过优化培养基的配方，可以提高菌种的产量和产酶效率。

3. 发酵过程的控制：发酵过程需要控制温度、pH值、通气速
率等因素，以保证微生物在最适合的环境条件下生长和代谢，控制发酵过程可以通过自动化控制系统来实现。

4. 发酵过程的监测和分析：监测发酵过程中微生物的生长情况、代谢产物的积累情况等，可以通过测量生物量、酶活性、代谢产物浓度等指标进行，通过监测和分析可以及时调整发酵过程，提高产量和产酶效率。

5. 发酵产物的提取和纯化：发酵产物的提取和纯化是发酵工程中的关键步骤，包括固液分离、浸提、溶液分离、蒸馏、结晶等操作，通过这些操作可以从发酵液中提取纯净的产物，以便后续的应用和加工。

通过不断改进和创新这些关键技术，可以提高发酵工程的效率和产量，推动相关产业的发展和应用。

发酵工程复习要点绪论1．传统发酵：发酵（Fermentation），是拉丁语“沸腾”（fervere）的派生词，它描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的产生过程。

2．生物化学或生理学意义上的发酵：发酵：在无外在电子受体时，微生物氧化一些有机物。

有机物仅发生部分氧化，以它的中间代谢产物（即分子内的低分子有机物）为最终电子受体。

3．工业意义上的发酵它泛指利用微生物的某种特定功能，通过现代工程技术手段生产有用物质的过程。

或者说，发酵是利用特定的微生物，控制适宜的工艺条件，生产人们所需的产品或达到某些特定目的的过程。

它包括厌氧培养的生产过程，如酒精、乳酸、丙酮丁醇等，以及通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。

产品既有微生物细胞代谢产物，也包括菌体细胞（如单细胞蛋白）、酶等。

4.发酵工业发展史分为几个阶段？1）、自然（天然）发酵时期从史前到19世纪末，在微生物的性质尚未被人们所认识时，人类已经利用自然接种方法进行发酵制品的生产。

2）、纯培养技术的建立时期1900－1940年间，由巴斯德（Pasteur）和科赫（Koch）建立了微生物分离纯化和纯培养技术，可以认为纯培养技术的建立是发酵技术发展的第一个转折时期。

3）、通气搅拌（好气性）发酵（工程）技术的建立时期20世纪40年代初，随着青霉素的发现（1928年弗莱明(Fleming)发现青霉素，1965年获诺贝尔医学生理学奖。

），抗生素发酵工业逐渐兴起。

通气搅拌发酵技术的建立是发酵工业发展史上的第二个转折点。

4）、人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术的建立时期20世纪60年代，随着生物化学、微生物生理学和遗传学的深入发展，科学家在深入研究微生物代谢途径和氨基酸生物合成的基础上，通过对微生物进行人工诱变，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，即利用调控代谢的手段进行微生物菌种选育和控制发酵条件，从而大量生产出人们所需要的产品。

热点四：微生物代谢与发酵工程、酶工程●考点提示本章内容较零散，但与生物工程、环境问题联系最紧密，应用最广泛。

在高考考查能力方面，可将本节内容与本学科前沿和新发展领域，结合生产生活实际创设一些新的问题情境来出题。

本章热点关注的问题有：微生物与环境污染的净化；发酵工程与工业化生产；发酵工程与生物工程之间的联系；微生物种群生长曲线与生态学等内容。

本章的命题趋势：一方面，环境问题在本章较易结合微生物的结构、代谢特点创设新情境，考查学生对微生物在环保方面的应用；另一方面，本章的发酵工程和酶工程是生物工程的下游处理技术，基因工程、细胞工程的研究成果，大多需要通过它们来实现产业化，将整个生物工程综合起来，可以创设新的问题情境，并能更多的将环保、生产、医药等方面融合起来。

●试题点拨理清本章与其他章节的联系。

基因工程所需的供体、受体及工具酶等大都需要由微生物来承担或生产。

因此，本章有关细菌、病毒的结构和繁殖的内容，与第三章的内容有密切联系。

第三章《遗传与基因工程》中有关原核生物基因表达的调控，是学习酶合成的调节的知识基础。

一方面，菌种遗传特性的定向改造，必须要用细胞工程的方法，另一方面，细胞工程和基因工程的研究成果，大多要通过发酵工程和酶工程，才能发挥出社会效益和经济效益。

因此，四大生物工程的内容是相互交叉、密切相关的。

微生物类群和生物代谢的知识点较零乱，但在复习时应联系必修教材的生物体的结构和生物体新陈代谢相关的知识融会贯通。

对微生物类群可列表归类。

发酵工程建立在微生物类群和微生物代谢相关知识上。

复习过程中应将理论知识应用在分析发酵工程的应用这部分内容上。

●试题全解第Ⅰ卷（选择题共70分）一、单项选择题（本大题共26小题，每小题2分，共52分。

每小题只有一个选项符合题意）1．下列生物属于微生物的是（）①细菌②高等动物③放线菌④高等植物⑤病毒A．①②③B．①③④C．②③⑤D．①③⑤【解析】微生物所包含的类群十分庞杂，在目前已经知道的大约10万种微生物中，既包括没有细胞结构的病毒等，又包括原核生物界、真菌界以及原生生物界的生物。

现代发酵工程现代发酵工程是一门综合性学科，它涉及到生物学、化学、工程学等多个学科的知识。

发酵工程是指通过控制和调节微生物的生长和代谢过程，以达到生产有益物质的目的。

现代发酵工程的发展与创新，为人们的生活和工业生产提供了很多便利和改进。

发酵过程是指在适宜条件下，利用微生物对有机底物进行代谢过程，产生有用的产物的过程。

这种过程在生活中也非常常见，比如酿造啤酒、葡萄酒和酱油等。

而现代发酵工程则是利用科学和技术手段来控制和优化发酵过程，以提高产物的质量和产量。

在现代发酵工程中，微生物的选材和培养是非常重要的一环。

微生物的种类和品质直接影响着发酵过程的效果。

因此，在发酵工程中，选择合适的微生物菌种对于产物的质量和产量有着直接的影响。

同时，发酵工程中的微生物培养也需要注意控制培养条件，比如温度、pH值、氧气浓度等因素，以保证微生物的生长和代谢过程能够正常进行。

除了微生物的选材和培养，发酵工程中的发酵过程控制也是非常关键的一环。

通过控制发酵过程中的温度、pH值、氧气浓度等参数，可以调节微生物的生长和代谢过程，从而达到产物质量和产量的控制。

现代发酵工程中，常常利用自动化控制系统来实现对发酵过程的精确控制，提高发酵工艺的效率和稳定性。

在现代发酵工程中，还涉及到发酵产物的提取和纯化工艺。

由于发酵过程中产物往往与其他物质混合在一起，因此需要进行提取和纯化，以得到纯净的产物。

常见的提取和纯化方法包括离心、过滤、蒸馏、结晶等。

这些工艺在现代发酵工程中得到了广泛应用，为产物的提纯和分离提供了有效的手段。

现代发酵工程在各个领域都发挥着重要的作用。

无论是食品工业、医药工业还是化工工业，现代发酵工程都为其提供了可靠的技术支持和解决方案。

通过对微生物的选材和培养、发酵过程的控制以及产物的提取和纯化，现代发酵工程不断创新和发展，为人们的生活和工业生产带来了更多的便利和改善。

精品文档第一章1发酵和发酵工程的概念发酵狭义：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。

广义：凡是培养细胞（动、植物和微生物细胞）来制得产品的过程。

发酵工程研究发酵工业生产过程中，各个单元操作的工艺和设备的一门科学2、发酵工程研究的内容※发酵工业用生产菌种的选育：◆自然选育◆诱变育种◆基因工程育种※发酵条件的优化与控制※生物反应器的设计※发酵产物的分离、提取和精制3、发酵类型1 按发酵产品的类型划分2 按发酵工艺是否需氧划分※厌氧发酵：如酒类发酵、酒精发酵、丙酮丁醇发酵、乳酸发酵和甲烷发酵※通风发酵：如酵母菌生产、抗生素发酵、有机酸发酵、氨基酸发酵和酶制剂生产等3 按发酵工艺培养基的状态划分※固态发酵：发酵是在固体状态下进行。

主要应用于传统酿造业。

※液态发酵：发酵是在液体状态下进行，是目前发酵工业所采用的主要工艺。

4、发酵工艺培养方法发酵工艺培养方法有：固态发酵工艺和液态发酵工艺1固态发酵工艺※固态薄层发酵※固态厚层（通风）发酵2 液态发酵工艺※液态表面发酵（浅盘发酵）工艺※液态深层通风发酵(Submerged fermentation)液态深层通风发酵是指在无菌条件下，在液体培养基内部进行微生物培养，获得产品的过程。

它包括向发酵罐中通入大量无菌空气、搅拌使空气均匀、培养基灭菌和无菌接种。

液态深层通风发酵是发酵工业使用的主要工艺。

5、分批发酵，分批补料发酵分批发酵(batch-process)：在生物反应器内投入限量培养基后，接入微生物菌种进行培养，完成一个生长周期，获得产品的微生物培养方法。

是目前传统发酵工业所采用的主要发酵形式。

在分批补料发酵：发酵的开始投入一定量的培养基，在发酵过程的适当时期，开始连续补加碳或（和）氮源或（和）其他必需基质，直至发酵液体积达到发酵罐最大操作容积后，将发酵液一次放出，这种操作方式称为补料分批发酵。

这种发酵方式能保持较高的活菌体浓度，目前，基因工程菌发酵常采用此方法第二三章节1、发酵工业常用的微生物的种类，主要的发酵产品。

发酵工程与生物制药发酵工程在生物制药领域扮演着至关重要的角色。

通过利用微生物、细胞培养和生物催化等技术，发酵工程帮助我们生产出了许多重要的生物制药产品。

本文将介绍发酵工程在生物制药中的应用，并探讨其在药物生产中的重要性。

一、发酵工程在生物制药中的应用在现代生物制药过程中，发酵工程被广泛应用于药物的生产和制造。

其主要涉及三个方面：微生物发酵、细胞培养和生物催化。

1. 微生物发酵：微生物发酵是一种常见且重要的生物制药生产方式。

在该过程中，微生物（如细菌或真菌）通过在合适条件下生长和繁殖，合成所需的药物分子。

例如，青霉素的生产就是基于青霉菌的发酵过程。

通过将青霉菌培养在合适的培养基中，提供适当的营养物质和温度，使其合成青霉素。

这种微生物发酵技术不仅生产出高质量的药物，还有较低成本和高效率的优势。

2. 细胞培养：细胞培养是一种利用细胞生物学技术进行药物生产的方法。

这一过程中，细胞（如哺乳动物细胞、细菌或真核细胞）在合适的营养基中培养和繁殖，合成所需的药物分子。

细胞培养技术广泛应用于生产重组蛋白药物、抗体药物等生物制药产品。

通过调节培养条件、改进培养基配方和优化发酵过程，可以提高产品的产量和纯度，满足市场需求。

3. 生物催化：生物催化是指利用微生物、酶或细胞等生物催化剂来促进药物合成的过程。

这种方法具有选择性高、反应条件温和等优点，广泛应用于药物合成中。

生物催化可以通过提供合适的底物和酶催化剂来增加反应速率和选择性，从而生产出高效、高纯度的药物。

二、发酵工程在药物生产中的重要性发酵工程在药物生产中具有重要的作用，其重要性主要体现在以下几个方面：1. 高效性：发酵工程利用微生物或细胞培养技术，使药物的生产过程大大加快。

通过优化发酵条件和培养工艺，可以提高产量和产出速度，从而满足市场的需求。

2. 降低成本：与传统的化学合成方法相比，发酵工程具有较低的成本。

微生物和细胞培养可以在相对低成本的条件下产生药物，从而降低了生产成本。

第2节微生物的培养技术及应用一微生物的基本培养技术【课程标准】1.阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提。

2.阐明无菌技术是在操作过程中,保持无菌物品与无菌区域不被微生物污染的技术。

3.概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室中进行微生物分离和纯化的常用方法。

【素养目标】1.生命观念:运用适应观,阐明培养基的营养构成。

2.科学思维:采用分析与比较、归纳与概括的方法,说明常用无菌技术的异同。

3.科学探究:尝试利用给定的实验方案,进行微生物的纯培养。

为教师备课、授课提供丰富教学资源新型冠状病毒引起的肺炎疫情还在持续,个人防护也让越来越多的人开始重视,尤其是消毒。

想要杀灭病毒和细菌,用哪类消毒剂管用呢?家里的各个角落,客厅、卫生间、厨房,各种生活用品,餐具、家具、被褥等该如何消毒?观看视频《疫情期间如何消毒?》。

思考:1.什么是消毒?它和灭菌有何不同?2.实验室如何培养细菌呢?一、培养基的配制1.概念:人们按照微生物对营养物质的不同需求,配制出供其生长繁殖的营养基质。

2.作用:用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。

3.种类:4.营养:(1)基本营养:选一选:将下列营养物质进行分类①CO2②纤维素③葡萄糖④蛋白胨⑤尿素⑥NaCl ⑦蒸馏水水:⑦碳源:①②③氮源:④⑤无机盐:⑥(2)特殊条件:思考:固体培养基中的琼脂成分是多糖,是否能被微生物利用?其作用是什么?提示:不能。

仅作为凝固剂,一般不能为微生物生长提供碳源和能量。

二、无菌技术1.类型:2.实例:连一连:将无菌技术类型和常用方法用线连起来三、微生物的纯培养1.原理:由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物,获得纯培养物的过程就是纯培养2.方法:平板划线法和稀释涂布平板法。

3.过程:(1)制备培养基:配制培养基→灭菌→倒平板。

(2)接种和分离酵母菌:用平板划线法在马铃薯培养基表面接种酵母菌。

(3)培养酵母菌:待菌液被培养基吸收,将接种后的平板和一个未接种的平板倒置,放入28 ℃左右恒温箱中培养24~48 h。