【课堂笔记】《发酵⼯程》
《发酵⼯程笔记》
笔者：赵可
⽬录
第⼀章绪论（p1） (1)1.1概念 (1)
1.2发酵⼯程的研究内容 (1)
1.3发酵过程的特点 (2)
1.4发酵过程的问题 (2)
1.5发酵⼯程的发展简史 (2)
1.6发酵⼯程⼯程的任务 (2)
1.7发展⽅向 (3)
第⼆章⽣物发酵的基本过程（p36） (3)2.1发酵的基本过程 (3)
2.2发酵过程的⼀般过程和操作⽅式 (3)
2.3微⽣物的发酵类型 (4)
2.3.1液体发酵 (4)
2.3.2固体发酵 (4)
2.3.3好氧发酵 (5)
2.3.4厌氧发酵 (5)
第三章种⼦扩⼤配培养（p44） (5)3.1概念 (5)
3.2种⼦扩⼤培养⼯艺 (6)
3.2.1制备流程 (6)
3.2.2优良种⼦具备的条件 (6)
3.2.3影响种⼦的质量因素 (6)
3.2.4种⼦质量控制措施 (6)
第四章发酵培养基（p48） (6)4.1⼀般特点 (6)
4.2发酵培养基的组成与制备 (6)
4.2.1发酵培养基的组成 (6)
4.2.2发酵培养基的制备要点 (7)
4.3发酵培养基的设计和优化 (8)
4.3.1设计发酵培养基要考虑的因素： (8)
4.3.2摇瓶实验： (8)
4.3.3正交实验：多因素多⽔平 (8)
第五章发酵过程产物分析（p53） (8)5.1分析项⽬按性质分可分三类： (8)
5.2发酵终点的判断 (8)
第六章发酵动⼒学（p59） (8)6.1发酵动⼒学概念 (8)
6.2研究发酵动⼒学的⽬的 (9)
6.3动⼒学 (9)
6.3.1课程重点 (9)
6.4⽣物反应类型 (9)
6.5发酵的⽬的 (9)
6.6发酵研究的关键问题 (9)
6.7优化发酵过程达到⾼产⽬标的⽅法 (10)
6.8发酵动⼒学研究的基本过程 (10)
6.9分批发酵动⼒学 (10)
6.9.1菌龄 (10)
6.9.2分类 (10)
6.9.3细胞⽣长动⼒学 (10)
6.9.4分批发酵基质消耗动⼒学 (11)
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
微生物发酵工程概述-课件 (一)
微生物发酵工程是指利用微生物在特定条件下对有机物进行代谢转化，以获得有用产物的一种技术。微生物发酵工程又被称为微生物工艺学，被广泛应用于食品、医药、化学、农业等领域。
微生物发酵工程的主要过程包括培养微生物、加入发酵基质、维持发酵条件、采集发酵产物等。发酵基质通常是含有碳源、氮源、矿物质等营养成分的液体或固体，通过调节基质中各成分的比例和浓度，可以影响微生物的生长速率和代谢产物的种类和量。
微生物发酵工程的应用十分广泛。在食品行业中，例如酿造啤酒、葡萄酒、酸奶等，通过微生物代谢作用获取大量的发酵产品；在医药领域，利用微生物发酵工程可以大规模合成药物，如青霉素、链霉素、抗肿瘤药物等；在化工行业，则可以生产酒精、有机酸、氨基酸、酶制剂等。
微生物发酵工程的兴起始于20世纪初。在过去的几十年中，随着生命科学、材料科学、信息技术等多种学科的发展，微生物发酵工程也得到了更深入的研究和更广泛的应用。在微生物种类、发酵工艺、发酵产物种类和质量等方面，都产生了重大的变化和进展。
总之，微生物发酵工程作为一种可持续发展的技术，在工业、农业、医药、环保等诸多领域具有广泛的应用前景。未来，随着各种新兴科学技术的不断涌现，微生物发酵工程也将继续发展和创新，为人们创造更多的价值。
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重点知识：
1.发酵工程:是根据生物学,化学和工程学的原理进行工业规划的经营和开发微生物,动植物细胞及其亚细胞组分,进而利用生物体所具有的功能元件来提供商品而服务于社会的一门综合性科学技术.
2.发酵动力学:研究微生物生长,产物合成,底物消耗之间动态定量关系,定量描述微生物生长和产物形成的过程.
3.生物反应过程特点：①发酵原料的选择和预处理②菌种的选育和扩大培养③微生物发酵和控制④产品的分离和纯化
发酵工程 知识点：
1、菌种培育
由于从自然界分离的菌种不一定能满足生产的要求，因此必须对菌种进行改造，如何改造培育优良菌种呢？
第一，生产微生物直接合成的产物，即微生物的天然产品，如抗生素、氨基酸等，先从自然界分离出相应的菌种，再用物理或化学的方法进行诱变育种，从中筛选出产量高的菌株用于生产。例如生产用青霉菌的培育过程。 第二，生产微生物不能合成的产物，如人的生长激素、胰岛素等产品，则用细胞工程、基因工程对微生物的遗传特性进行定向的改造，构建工程菌来达到生产相应产品的目的。例如单克隆抗体、白细胞介素—2、抗血友病因子的生产。
2、两次培养
发酵工程的几个环节中有两次对微生物进行培养，第一次是对菌种的扩大培养，第二次是发酵生产产品过程时的培养。它们有何区别呢？
第一，两次培养的目的不同。扩大培养是为了让菌种在短时间内快速繁殖，以便得到大量的菌种用于生产。而发酵过程的培养是为了获得生物产品、单细胞蛋白或者是发酵产物。
第二，两次培养的条件不相同。例如：酒精发酵，扩大培养要在有氧的条件下进行，让酵母菌进行有氧呼吸，获得的能量多，短时间内大量繁殖使自己在培养基中成为优势种群，发酵过程的培养要在厌氧的条件下进行才能产生酒精；又如谷氨酸发酵，谷氨酸棒状杆菌扩大培养要求C：N＝4：1，菌体大量繁殖，发酵过程的培养C：N＝3：1才能大量合成谷氨酸。
3、菌体生长规律
研究微生物的生长规律是为发酵提供理论依据，是将少量的单一菌种接种到恒定容积的液体培养基中，在适宜条件下培养并定期取样测定菌体的群体生长规律，由于营养物质有限，菌体生长有调整期、对数期、稳定期、衰亡期四个阶段。但是发酵工程的发酵阶段是为了最大限度地得到产品，要进行连续培养，所以只有调整期、对数期、稳定期三个阶段，没有衰亡期。
