发酵工程复习整理-西南民族大学

1.什么是优良的生产菌种?%1生产菌种应具有在较短的发酵周期内产生大量发酵产物的能力。

%1在发酵过程中不产生或少产生与目标产品性质相近的副产物及其他产物。

%1生长繁殖能力强，有较强的生长速率，产生抱子的菌种应该具有较强的产抱子能力。

%1能够高效地将原料转化为产品%1有利用广泛来源原材料的能力，并对发酵原料成分的波动敏感性较小。

%1对需要添加的前体物质有耐受能力，并且不能将这些前体物质作为一般碳源利用。

%1在发酵过程中产生的泡沫要少；⑧具有抗噬菌体感染的能力；⑨遗传特性稳定2.营养物质•..指那些能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需的物质。

微生物的营养物质按其在机体中的生理作用可区分为：碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子和水六大类。

3.某些化合物被加入培养基后，能够直接在生物合成过程中结合到产物分了中去，而自身的结构并未发生太大变化，却能提高产物的产量，这类小分了物质被称为瞬；4.犯遂痂指那些既不是营养物又不是前体，却能提高产量的添加剂。

如：甲硫氨酸一诱导头抱霉素C合成的酶5.抑制剂•.发酵过程中加入抑制剂会抑制某些代谢途径，同时使另外一些代谢途径活跃，以致可以改变微生物的代谢途径。

6.补料:在微生物细胞培养过程中，随着营养物质消耗，间歇或连续地添加的营养成分或新鲜培养基，就称为补料。

7.培养基成分选择的原则%1菌种的同化能力②代谢的阻遏和诱导③合适的C、N比（100 : 0.2〜2.0）④pH的要求8.营养物质的调节P32%1不同碳源的利用速度a.不同菌种能够利用的碳源往往是不同的，利用速度也不同。

b.同一个菌种对不同碳源的利用速度也是不同的。

c.速效碳源和迟效碳源%1氮源利用及与碳源利用的关系a.不同氮源的利用速度也是不同的，浓度过高或过低，对产物的形成都有不良影响。

b.氮源利用速度与碳源利用速度很有关系。

各种糖的代谢速度不同，氨及铉盐的利用速度也随之改变。

%1碳氮比例的调节a.碳源和氮源之间的比例也能直接影响微生物的生长和发酵产物的积累。

发酵工程(微生物工程，发酵技术)，是指利用微生物的特定代谢，通过现代工程技术，在生物的反应器中生产有用物质的一种技术系统初级代谢产物是与菌体生长相伴随的产物。

主要是构成细胞高分子物质(蛋白质、核酸、多糖、脂类)的单体物质。

这些小分子化合物是高分子物质合成的单体，-般不能过量积累。

次级代谢产物是以初级代谢产物、中心代谢产物等为原料而进行合成的，与生长不相伴随，生物功能不明确，其合成易受环境影响，结构远比初级代谢复杂。

转化产物与上述两类产物根本不同之处是转化反应的底物不是微生物细胞的产物，而是外源物质。

菌种退化：生产菌种或选育过程中筛选出来的较优良的菌株，由于进行一种传代或保藏之后，群体中某些生理特征和形态特征逐渐减退或完全懒失的现象。

狭义复壮：从大量退化的菌株中分离筛选到那些仍保持优良性状的个体。

广义复壮：在菌种的生产性能尚未退化前就经常有意识地进行纯种分离与生产性能的测试工作广义菌种保藏：在广泛收集实验室和生产菌种、菌株的基础上，将它们妥善保管，是指达到不死、不衰、不污染以便于研究、交换和使用的目的。

狭义菌种保藏：防止菌种退化、保持菌种的生活能力和优良的生产性能，尽量减少、推退负突变、防止死亡，并确保不污染杂菌。

冷冻干燥法:用保护剂制备菌悬液，然后将含菌样快速降至冰冻状态，减压抽真空，使冰升华成水蒸汽排出，从而使含菌样脱水干燥，并在真空状态立即密封瓶口隔绝空气，造成无氧的真空环境，然后置于低温下保存。

菌株分离(separation)：将一个混杂着各种微生物的样品通过分离技术区分开，并按照实际要求和菌株特性采取迅速、准确、有效的方法对他们进行分离、筛选，进而得到所需微生物的过程。

富集培养(enrichment)：在目的微生物含量较少时。

根据微生物的生理特点，设计-•种选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖，数量增加，山原来自然条件下的劣势种变成人工条件下的优势种，以利分离到所需要的菌株。

发酵工程复习1.什么是微生物工程？微生物工程也称之为微生物发酵工程。

微生物工程学是以微生物学、生物化学和生物工程学为基础，又与工程技术紧紧联系在一起而建立的一个完整的科学与工程技术体系。

它是研究利用微生物（包括“工程微生物”在内）及其代谢产物与工艺生产过程原理的科学。

2.了解微生物工程发展的4个阶段及每个阶段的特点？（1）微生物工程的孕育时期——天然发酵（或自然发酵）；（2）第一代微生物发酵技术——纯培养技术的建立，柯赫，发明固体培养基建立了纯培养；（3）第二代（近代）微生物发酵技术——深层培养技术，如抗生素工业生产带动了生化工程的建立；（4）第三代微生物发酵技术——微生物工程，主流发展方向为工程菌；（5）第四代微生物发酵技术——微生物工程。

3.微生物代谢产物的三种类型？（1）初级代谢产物：微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。

（2）次级代谢产物：微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质。

（3）转化产物：以外源物质为底物，通过微生物细胞的酶或酶系对底物某一特定部位进行化学反应，使它转变成结构相类似但更具有经济价值的化合物。

4.工业菌种必须满足的条件是什么？（1）生产力：能在廉价的培养基上迅速生长，所需的代谢产物的产量高，其它代谢产物少（2）操作性：培养条件简单，发酵易控制，产品易分离（3）稳定性：抗噬菌体能力强，菌种纯粹，不易变异退化（4）安全性：是非病源菌，不产有害生物活性物质或毒素5.掌握实验室及工厂常用的微生物培养方法。

（1）固体培养实验室常见的固体培养方法；生产中常见的固体培养基：小麦麸皮（2）液体培养实验室常见的液体培养：试管液体培养，浅层液体培养，摇瓶培养，发酵罐培养；生产中常见的液体培养：浅盘培养，发酵罐深层培养，连续培养（恒化培养：通过控制培养基中营养物的浓度，使微生物在低于最高生长速率的条件下生长繁殖；恒浊培养：可控制微生物在最高生长速率与最高细胞密度的水平上生长繁殖，达到高效率培养的目的；多级连续培养；固定化细胞连续培养），补料分批培养，混合培养。

《发酵工程》第二章发酵工程菌种1、发酵工程菌: 发酵工业的微生物种类很多, 可分为两二类, 即可培养微生物和未培养微生物。

其中, 可培养微生物包括四大类: 1) 细菌: 单细胞原核微生物, 分布最广、数量最多, 工业上常见的有枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等, 用于各种酶制剂、有机酸、氨基酸等; 2) 放线菌: 单细胞原核, 因菌落呈放线状而得名, 最大的经济价值在于能产生多种抗生素, 常见的放线菌主要来自链霉菌属、小单孢菌属和诺卡菌属, 如链霉素、红霉素、金霉素; 3) 酵母菌: 一类单细胞, 兼性厌氧, 出芽生殖真核微生物, 啤酒酵母、假丝酵母、类酵母用于生产啤酒、制造面包、生产脂肪酶和可食用、药用和饲料用酵母菌体蛋白; 4) 霉菌: 发霉的真菌, 根霉、毛霉、红曲霉、青霉, 它们广泛用于生产酶制剂等。

2、发酵工程菌种的分离筛选: 发酵工业对菌种的要求: 1) 能在廉价原料制成的培养基上生长, 目的产物产量高、易回收; 2) 生长快, 发酵周期短; 3)培养条件易于控制;4) 抗噬菌体和杂菌污染能力强; 5) 菌种不易变异退化; 6) 对放大设备的适应性强;7) 菌种不是病原菌, 不产生任何有害的生物活性物质和毒素。

菌种的获得途径：1)从菌种保存机构直接购买(CCCCM中、ATCC 美) ; 2) 从自然届分离筛选; 3) 从发酵水平高的批号中重新进行分离筛选。

菌种的分离筛选过程：样品的采集( 土壤、海洋、空气、极端环境微生物、动植物中, 总原则是来源越广泛, 获得新菌种的可能性越大) ---------- 材料的预处理( 热处理、膜过滤、离心法、添加几丁质分离放线菌) ----------- 富集培养( 控制营养成分和条件筛选目的菌) -------- 菌种分离( 平板划线分离法、涂布分离法)见P18——菌种的初筛和复筛----菌种鉴定,确定菌种类型。

3、菌种的代谢： 1) 初级代谢产物：把微生物产生的对自身生长和繁殖必须的物质称为初级代谢产物。

发酵工程复习资料发酵工程名词解释：临界氧浓度：各种微生物的呼吸强度是不同的，并且呼吸强度是随着培养液中溶解氧浓度的增加而加强，直至达到一个临界值为止。

这个临界值就称为“临界氧浓度”。

前体：某些化合物被加入培养基后，能够直接在生物合成过程结合到产物分子中去，而自身的结构并未发生太大变化，却能提高产物的产量，这类小分子物质被称为前体。

生物热：微生物在生长繁殖过程中，本身产生的大量热称为生物热。

喷雾干燥：利用各种不同的喷雾器，将悬浮液和粘滞的液体喷成雾状，形成具有较大面积的分散微粒，与热空气发生强烈的热交换，迅速派出自身的水分，在几秒到几十秒内获得干燥。

气泛：气泛现象是气液混合设备的一个特征属性，往往发生在通气速率较大，搅拌速率不高的情况下。

补料：在微生物分批发酵过程中，以某种方式向发酵系统中补加一定物料，但不连续地向外放出发酵液。

发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。

定向培养：是根据菌种的分类地位选择培养基,选择培养条件,获得所需菌种的培养。

单细胞蛋白：也叫微生物蛋白，它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微生物菌体。

1、诱变育种的原理答：诱变育种的理论基础是基因突变，主要包括染色体畸变和基因突变。

诱变育种是利用各种被称为诱变剂的物理因素和化学试剂处理微生物细胞，提高基因突变频率，再通过适当的筛选方法获得所需要的高产优质菌种的育种方法。

2、简述诱变育种的基本方法及筛选答：诱变育种一般包括两个部分：诱变和筛选。

诱变部分成功的关键包括出发菌株的选择、诱变剂种类和剂量的选择，以及合理的使用方法。

筛选部分包括初筛和复筛来测定菌种的生产能力。

突变菌株的筛选：1、营养缺陷性突变株的筛选；2、抗反馈阻遏和抗反馈抑制突变菌株的筛选；3、组成型突变株的筛选；4、抗性突变株的筛选3、影响发酵pH的因素有那些调节控制pH的根本措施影响发酵PH的因素主要取决与培养基的成分和微生物的代谢特性，此外，通气条件的变化，菌体自溶或杂菌污染都可能引起发酵液PH的变化。

发酵工程复习资料第一章1发酵：利用微生物再有氧或无氧条件下的生命活动来大量生产或积累微生物细胞、酶类和代谢产物的过程2发酵工程：利用微生物的特定性状，通过现代工程技术，在发酵罐中生产有用物质的一种技术系统。

3发酵工程发展史：1传统发酵工程——经验发酵技术时期2第一代发酵工程——纯培养发酵技术时期3近代发酵工程——深层培养发酵技术时期4 现代发酵工程——定向育种发酵时期第三章1灭菌：利用物理或化学的方法杀死或除去物料及设备中所有的微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。

无机盐及微量元素•镁、磷、钠、钾、硫、钙和氯•钴、铜、铁、锰、锌、钼•MgSO4、NaCl 、NaH2PO4、K2HPO41.工业发酵对生产菌种的一般要求★①菌种能在廉价原料制成的培养基上迅速生长和繁殖，并且生成所需的代谢产物要高。

②菌种可以在要求不高、易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需的酶活性高。

③菌株生长速度和产物生成速度应较快，发酵周期较短。

④根据代谢控制的要求，选择单产高的营养缺陷型突变菌株、调节突变菌株或野生菌株。

⑤选择一些不易被噬菌体感染的菌株。

⑥生产菌株要纯粹，不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。

2菌种选育的概念？菌种选育：按照生产的要求，根据微生物遗传和变异理论，用自然或人工的方法改造成菌种变异，再经过筛选而达到菌种改良的目的3.自然选育的概念？概念：在生产过程中，不经过人工诱变处理，利用菌种的自发突变，而进行菌种筛选的过程，称为自然选育或自然分离4、自然选育的主要步骤？主要步骤：标本采样、标本材料的预处理、富集培养、纯种分离、性能鉴定、菌种保藏。

如果产物与食品制造有关，还要对菌种进行毒性鉴定1.选择培养分离法适合分离什么菌？答:适用于分离某些生理类型较特殊的微生物2.细菌与大型真菌的分离分别适合用什么方法？答：平板划线法、组织培养法。

3、如何控制营养成分，分离自养型微生物、固氮菌、纤维素酶菌、几丁质酶菌？生理生化筛选微生物平板选择分离的方法•1、变色圈法•2、透明圈法•3、生长圈法•4、抑菌圈法液体石蜡覆盖保藏菌种中的液体石蜡的作用是提供碳源( f).实验室常用的培养细菌的培养基是（ a） A 牛肉膏蛋白胨培养基 B 马铃薯培养基 C 高氏一号培养基 D 麦芽汁培养基在实验中我们所用到的淀粉水解培养基是一种（ d ）培养基A 基础培养基B 加富培养基C 选择培养基D 鉴别培养基实验室常用的培养放线菌的培养基是（c ）A 牛肉膏蛋白胨培养基B 马铃薯培养基C 高氏一号培养基D 麦芽汁培养基酵母菌适宜的生长pH值为（a ）A 5.0-6.0B 3.0-4.0C 8.0-9.0D 7.0-7.5细菌适宜的生长pH值为（ d ）A 5.0-6.0B 3.0-4.0C 8.0-9.0D 7.0-7.5培养下列哪种微生物可以得到淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、多肽类抗生素、氨基酸、维生素及丁二醇等产品。

发酵工程复习资料 发酵工程复习资料 发酵工程：利用微生物的生长和代谢活动来大量生产人们所需产品的过程理论与工程技术体系。 该技术体系主要包括菌种选育与保藏、菌种扩大生产、代谢产物的生物合成与分离 纯化制备等技术集成。 发酵的本质 1、显微镜观察：微生物 2、著名的巴斯德实验：微生物作用 3、著名的毕希纳实验： 酵素（酶）的作用 本质：由微生物的生命活动所生产的酶的生物催化作用所致。 发酵动力学：是研究发酵过程中菌体生长、基质消耗、产物生产的动态平衡及其内在规律。 二.发酵工业菌种 一、工业上常用的微生物 1. 细菌 醋杆菌属的醋化醋杆菌、弱氧化醋杆菌、乳酸杆菌、枯草杆菌、丙酮丁醇梭菌、大肠杆菌、谷氨酸棒状杆菌 常用的细菌： 大肠杆菌 应用：对谷氨酸定量分析，生产天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸 乳酸杆菌 应用：乳酸、干酪、奶子酒、发面、泡菜、酸奶等的制作 枯草芽孢杆菌 应用：生产淀粉酶 2. 酵母菌 种类：酒精酵母、啤酒酵母、假丝酵母红酵母、面包酵母 应用：生产酒精、啤酒、石油发酵脱蜡和制取蛋白质、生产脂肪 3. 霉菌 黑曲霉：应用：生产有机酸、生产淀粉酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶 黄曲霉:应用：酱油、酱类（淀粉酶） 米曲霉：应用：产糖化酶和蛋白酶、主要用于酿酒制曲和酱油制曲 土曲霉：应用：生产甲义丁二酸 毛霉：应用：可以产生蛋白酶，我国多用于豆腐乳、豆豉等的制作 根霉：种类：米根霉、华根霉、少根根霉、爪哇根霉 应用：酿酒 青霉：应用：生产青霉素、葡萄糖氧化酶 红曲霉：应用：用于南方红曲酒（女儿红）的生产；用于红色色素的生产、豆腐乳的生产等 4. 放线菌：种类：龟裂链霉菌、金霉素链霉菌、灰色链霉菌、红霉素链霉菌 应用：各类抗生素。土霉素、四环素、链霉素、红霉素 5.未培养微生物 定义：指迄今所采用的微生物纯培养分离及培养方法还未获得纯培养的微生物，其在自然环境微生物群落中占有非常高的比例，约为99％。 研究方法 1．模拟自然培养法: 原位培养、培养条件优化、 单细胞操作 2.宏基因组分析法 二、发酵工业菌种分离筛选 菌种选择的总趋势 野生菌→变异菌 自然选育→代谢控制育种 诱发基因突变→基因重组的定向育种 1.分离的思路 新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要求、菌种的特性，采用各种筛选方法，快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。 实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必须重新进行分离纯化。 有了优良的菌种，还要有合适的工艺条件和合理先进的设备与之配合。 设计筛选方案时必须考虑两个要点： 1.选择性 2.灵敏度 2.新种分离与筛选的步骤 样品的采集——>样品的处理——>目的菌富集培养——>分离纯化——>性能测定 1.样品的采集原则： （1）样品的来源越广泛，获得新种的可能性越大，特别是在一些苛刻的环境如：高温、高压、高盐等极端环境中。 （2）了解目标产物的性质和可能目标产物的微生物种类及其生理特征： ☆微生物在代谢上具有一定的规律，次生代谢在进化上后移，芽孢菌以上才有筛选意义。 ☆分离不同种类的微生物时，还要考虑微生物的生理特性。如：要筛选纤维素酶产生菌，要到富含纤维素的土壤中采样，如深林土壤。 采样的注意事项 1、采样时应尽可能保持相对无菌； 2、所采集的样本必须具有某种代表性； 3、采好的样必须完整地标上样本的种类及采集日期、地点以及采集地点的地理、生态参数等； 4、应充分考虑采样的季节性和时间因素，因为真正的原地菌群的出现可能是短暂的； 5、采好的样应及时处理，暂不能处理的也应贮存于4℃下，但贮存时间不宜过长。这是因为一旦采样结束，试样中的微生物群体就脱离了原来的生态环境，其内部生态环境就会发生变化，微生物群体之间就会出现消长 2. 样品的处理 （1）物理方法：热处理、膜过滤、离心法 （2）化学方法：通过在培养基中加入某些化学成分来增加特定微生物的数量。 （3）诱饵法：将一些固体物质，如：石蜡、花粉、蛇皮、毛发等，加到待分离的土壤或水中做成诱饵，将期菌落长成后再进行平板分离，可获得某些特殊的微生物种类 3.富集培养 定义：就是给混合菌群提供一些有利于所需菌株生长或不利于其他菌型生长的条件，以促使目标菌株大量繁殖，从而有利于分离它们。 方法： （1）控制培养基的营养成分 （2）控制培养条件 （3）添加抑制剂 添加专一性抑制剂也可达到抑制不需增殖的微生物的目的.如土样悬浮液中加数滴10%酚可抑制霉菌和细菌的生长,而放线菌仍生长;又如添加青霉素,链霉素之类抗生素能抑制细菌的生长. 4.分离纯化 尽管通过增殖培养效果显著，但还是处于微生物的混杂生长状态。因此还必须分离，纯化。在这—步，增殖培养的选择性控制条件还应进一步用，而且控制得细一点，好一点。纯种分离的方法有划线分离法、稀释分离法。 5.生产性能的测定 一、菌种分离的一般过程: 土样的采取→土样预处理→富集培养→菌种初筛-----菌种复筛----性能鉴定--菌种保藏 目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物。 二、目的微生物富集的一些基本方法 富集的目的：让目的微生物在种群中占优势，使筛选变得可能。 复筛 复筛是在初筛的基础上进一步鉴定菌株的生产能力的筛选，采用摇瓶培养，一般一个菌株重复3－5瓶（较优的菌株）培养后的发酵液采用精确的分析方法测定。 实例：碱性纤维素酶产生菌的筛选（国家七五攻关项目） 文献:产生菌为中性牙孢杆菌，嗜碱牙孢杆菌、放线菌及霉菌 采样（造纸厂）→80度30分钟处理 ↓ 以1%CMC（羧甲基纤维素）为唯一碳源、pH10.5的平板上，培养3～4天，然后再平板上加入1%刚果红染色，Nacl脱色后选择有透明圈的菌落 从285个土样中获得62株:26株为组成型，36株为诱导型 实验题（或许会有用）：淀粉酶可以通过微生物发酵生产，为了提高酶的产最，请你设计一个实验，利用诱变育种方法，获得产生淀粉酶较多的菌株。①写出主要实验步骤。②根据诱发突变率低和诱发突变不定向性的特点预期实验结果。（提示：生产菌株在含有淀粉的固体培养基上，随其生长可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈。） 1.主要实验步骤：①将养好的生产菌株分两组。一组用一定剂量的诱变剂处理，另一组不处理做对照。②制备含淀粉的固体培养基。③把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培养基上，同时接种对照组，相同条件下培养。④比较两组菌株菌落周围透明圈的大小，选出透明圈变大的 菌株。预期实验结果：①由于诱发突变率低，诱变组中绝大多数菌落周围的透明圈大小与对照组相同。②由于诱发突变不定向性，诱变组中极少数菌落周围的透明圈与对照组相比变大或变小 2.氨基酸产生菌的筛选 样品 预处理 初筛（除真菌） 在分离平板上生长获得多个单菌落 复印平板（copy 法） 平板培养，其中有产生氨基酸的菌落分泌氨基酸对应到copy前相应位置，找到目的菌 落 u.v线杀死长好的菌落 再铺上一层含营养缺陷型试验菌的琼脂 培养后 产氨基酸菌落周围有生长圈 目的菌落进行液体培养， 对产物进行定量测定筛选产物含量高的菌株 发酵工业菌株的鉴定： 通常把鉴定微生物技术分为四个不同的水平： （1）细胞的形态和习性水平：例如用经典的的研究方法，观察细胞的形态特征、运动性、酶反应、营养要求和生长条件 （2）细胞组分水平：包括细胞组成成分如：细胞壁成分、细胞氨基酸库、脂类、醌类以及光合作用色素等的分析，所用的技术除常规的实验室技术外，还使用红外光谱、气相色谱和质谱分析等技术。 （3）蛋白质水平：包括氨基酸序列分析、凝胶电泳和血清学反应等技术 （4）基因或核酸水平：包括核酸分子杂交（DNA与DNA 、 DNA 与RNA）、（G+C）含量的测定、遗传信息的转化和转导、16SrRNA或18SrRNA寡核苷酸组分分析、以及DNA或RNA的核苷酸序列分析等。 三．发酵工业培养基设计 培养基：指用于维持微生物细胞生长繁殖和产物形成的营养物质。 二、发酵工业培养基的营养成分及来源 （一）碳源： 1、作用 （1）提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需的碳骨架 （2）提供合成目的产物所的原料 2.常用的碳源： （1）糖类：葡萄糖、淀粉、糖蜜 （2）油和脂肪：豆油、菜子油、葵花籽油、猪油、鱼油、棉籽油等 （3）有机酸：乳酸、柠檬酸、乙酸 （4）烃和醇类：正烷烃、乙醇 （5）生物质：木材、秸秆、草类等 3.发酵培养基的选择原则： *(1)必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分。 *(2)有利于减少培养基原料的单耗，即提高单位营养物质所合成产物数量或最大产率。 *(3)有利于提高培养基和产物的浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力。 *(4)有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期。 *(5)尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化。 *(6)原料价格低廉，质量稳定，取材容易。 *7)所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率，降低能耗。(8)有利于产品的分离纯化，并尽可能减少产生“三废”的物质。 淀粉水解糖的制备 第一步：利用淀粉酶将淀粉液化转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加；（液化） 第二步：利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖。（糖化） * 3.酸酶结合法： 4.淀粉水解糖的制备方法（目的使淀粉变成葡萄糖）：酸解法；酶解法；酸酶结合水解法。

发酵工程复习题（仅供参考）第1章绪论1. 发酵：通过微生物的生长和繁殖代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程。

2. 发酵工程：主要包括菌种选育和保藏、菌种的扩大生产、微生物代谢产物的发酵生产和分离纯化制备，同时也包括微生物生理功能的工业化利用等。

3 •现代生物技术划分为：基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、生化工程等5个方面。

4. 发酵的本质：①1680年，荷兰人列文虎克制成了显微镜；②1897年德国人毕希纳提出酶的催化理论后，对发酵的本质才最终有了真正的认识。

5. 发酵工程技术的发展史（6个阶段）：①1900年以前，自然发酵阶段；②1900-1940年，德国人科赫在1905年因肺结核菌研究获诺贝尔奖，科赫发明了固体培养基，应用固体培养基分离培养细菌，得到了细菌的纯培养，同时改进了细菌的染色法，纯培养技术的建立是发酵技术发展的第一个转折时期；③1929年弗莱明发现青霉素，它的问世使千万生命免除了死亡的威胁，同时在发酵工业的发展史上开创了崭新的一页；④代谢控制发酵工程技术的建立，是发酵技术发展的第三个转折时期；⑤20世纪60年代，许多跨国公司决定研究生产微生物细胞作为饲料蛋白质的来源，甚至研究采用石油产品作为发酵原料，这一时期可视为发酵工业_______________ 发展的第五阶段。

⑥这一时期可以采用分子生物学为核心的现代生物技术手段，构建基因工程菌。

6. 发酵工业的特点：①发酵过程一般都是在常温下进行的生物化学反应，反应条件比较温和；②可采用较廉价的原料生产较高价值的产品；③发酵过程是通过生物体的自适应调节来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单一的代谢产物；④由于生物体本身所具有的反应机制，能专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位的生物转化修饰，也可以比较复杂的高分子化合物；⑤发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件的限制，可以根据订单安排通用发酵设备来生产多种多样的发酵产品。

原料的定义:•从工艺角度来看,凡是能被生物细胞利用并转化成所需的代谢产物或菌体的物料,都可作为发酵工业生产的原料•具体:一般是含有可发酵性糖或可转化为可发酵性糖的物料,还包括前体物质等等原料选择的原则1满足生产工艺要求:适合微生物需要、吸收利用、代谢产物生产对生产中除发酵以外的其他方面,如通气、搅拌、精制、废弃物的处理等所带来的困难最少2满足管理和经济要求:原料价格低廉(占成本的比例•原料资源要丰富,容易收集(60-70‘s,石油烷烃生产谷氨酸•因地制宜,就地取材•原料要容易贮藏3满足环保的要求资源化减少污染常用原料种类•薯类:甘薯、马铃薯、木薯、山药等•粮谷类:高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦、燕麦、黍和稷等(酒用原料•野生植物:橡子仁、葛根、土茯苓、蕨根、石蒜、金刚头、香符子等•农产品加工副产物:米糠(饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣等•糖蜜•非粮食生物质原料:纤维素、木质素、半纤维素等•水果类原料:葡萄、苹果、山楂等常用原料的化学组成•碳水化学物:主要是单糖和双糖,发酵微生物的碳源和能源。

一些多糖则需转化为单糖或双糖后才被利用•蛋白质:蛋白质经蛋白酶分解后产生的多肽或氨基酸,是糖化菌和酵母菌生长繁殖的氮源•脂肪:针对不同的发酵产品其作用有较大差别•灰分:主要是P、Mg、K、S、Ca等元素,是微生物生长和代谢所必需糖蜜:英文名称:molasses定义:工业制糖过程中,蔗糖结晶后,剩余的不能结晶,但仍含有较多糖的液体残留物。

玉米浆:外文名corn steep liquor,是制玉米淀粉的副产物,原料为玉米糁、水、玉米汁。

制造玉米淀粉须将玉米粒先用亚硫酸浸泡,浸泡液浓缩即制成黄褐色的液体,叫玉米浆,含有丰富的可溶性蛋白、生长素和一些前体物质,含大约40%~50%固体物质。

味道微咸,是微生物生长很普遍应用的有机氮源,它还能促进青霉素等抗生素的生物合成。

培养基设计的基本原则1培养基的组成必需满足细胞的生长和代谢产物所需的元素,并能提供生物合成和细胞维持活力所需要的能量2营养成分恰当的配比3渗透压(吸收、传质4pH值5氧化还原电位(如:专性厌氧菌如何进行培养基的设计(1理论计算法碳源和能源+氮源+其他需要→细胞+产物+CO2+H2O+热量通过计算可以获得生产一定数量的细胞时所需的营养物的最低数量。

•发酵工程：以微生物、动植物细胞为生物作用剂进行工业化生产的工程，包括发酵工艺和发酵设备。

•主要研究内容：菌种选育与构建、大规模培养基和空气的灭菌、大规模细胞培养过程、细胞生长和产物形成动力学、生物反应器的优化设计和操作、发酵产品的分离纯化过程中的技术问题等。

•发酵工程原理：指导发酵产品研究与开发，发酵工厂设计与建设以及发酵生产实践的理论。

•初级代谢：是许多生物都具有的生物化学反应，蛋白质、核酸的合成等，均称为初级代谢。

•初级代谢产物：指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、多糖等。

•次级代谢：微生物以初级代谢产物为前提合成的对微生物本身的生命活动没有明确功能的物质的过程。

•自然选育：不经过人工处理，利用菌种的自然突变而进行菌种筛选的过程。

•杂交育种：将两个基因型不同的菌株经吻合使遗传物质重新组合，分离和筛选具有新性状的菌株。

•诱变育种：利用物理、化学等诱变剂处理均匀而分散的微生物细胞群，在促进其突变率显着提高的基础上，采用简便、高效的筛选方法，从中挑选出少数符合目的的突变株，以供科学实验或生产实践使用。

•原生质体融合育种：两个亲本的原生质体在高渗条件下混合，由聚乙二醇作为助融剂,使它们互相凝集，发生细胞融合，接着两个亲本基因组由接触到交换，从而实现遗传重组•前体：某些化合物加入发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物中去，而自身结构并没有明显变化，产物的产量却因前体的加入而有较大的提高。

•抑制剂：某些化合物可以抑制特定代谢途径的进行，使另一种代谢途径活跃，获得人们所需产物的积累。

如生产甘油加抑制剂亚硫酸钠，它与代谢过程中的乙醛生成加成物。

这样使乙醇代谢途径中的乙醛不能成为NADH还原型辅酶I)的受氢体，而使NAD2在细胞中积累，从而激活a -磷酸甘油脱氢酶的活性，使磷酸二羟基丙酮取代乙醛作为NADH勺受氢体而还原为a-磷酸甘油，其水解后即形成甘油。

•促进剂：指那些既不是营养物质又不是前体，但却能提高产量的添加剂，如加巴比妥盐能使利福霉素单位增加，并能使链霉菌推迟自溶，延长分泌期。