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1.微生物反应与酶促反应的主要区别？答：微生物反应与酶促反应的最主要区别在于，微生物反应是自催化反应，而酶促反应不是。
此外，二者还有以下区别：（1）酶促反应由于其专一性，没有或少有副产物，有利于提取操作，对于微生物反应而言，基质不可能全部转化为目的产物，副产物的产生不可避免，给后期的提取和精制带来困难，这正是造成目前发酵行业下游操作复杂的原因之一。
（2）对于微生物反应，除产生产物外，菌体自身也可是一种产物，如果其富含维生素或蛋白质或酶等有用产物时，可用于提取这些物质。
（3）与微生物反应相比，酶促反应体系较简单，反应过程的最适条件易于控制。
微生物反应是利用活的生物体进行目的产物的生产，因此，产物的获得除受环境因素影响外，也受细胞因素的影响，并且微生物会发生遗传变异，因此，实际控制有一定难度。
（4）酶促反应多限于一步或几步较简单的生化反应过程，与微生物反应相比，在经济上有时并不理想。
微生物反应是生物化学反应，通常是在常温、常压下进行；原料多为农产品，来源丰富。
（5）微生物反应产前准备工作量大，相对化学反应器而言，反应器效率低。
对于好氧反应，需氧，故增加了生产成本，且氧的利用率不高。
（6）相对于酶反应，微生物反应废水有较高BOD值。
2. 何为连续培养的稳定状态？当时，一定是微生物连续培养的稳定状态吗？答：连续培养是将细胞接种于一定体积的培养基后，为了防止衰退期的出现，在细胞达最大密度之前，以一定速度向生物反应器连续添加新鲜培养基；与此同时，含有细胞的培养物以相同的速度连续从反应器流出，以保持培养体积的恒定。
连续培养的稳定状态时，此时反应器的培养状态可以达到恒定，细胞在稳定状态下生长。
在稳定状态下细胞所处的环境条件如营养物质浓度、产物浓度、pH值可保持恒定，细胞浓度以及细胞比生长速率可维持不变。
稳定状态可有效的延长分批培养中的对数生长期。
理论上讲，该过程可无限延续下去。
细胞很少受到培养环境变化带来的生理影响，特别是生物反应器的主要营养物质葡萄糖和谷氨酰胺，维持在一个较低的水平，从而使他们的利用效率提高，有害产物积累有所减少。
微生物发酵法制备pdo的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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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。
发酵工程电子版(总53页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--发酵工艺原理（发酵工程）讲义适用生物工程、生物技术、制药工程及生物科学专业用王莘第一章绪论发酵工业应用：生物生物学一、发酵定义：从工业微生物角度的发酵：利用培养微生物来获得产物的有氧或厌氧的任何过程，现在有扩大到培养生物细胞（含有动物、植物和微生物）获得产物的所有过程。
从发酵工业角度的发酵：借助微生物在有氧和无氧条件下的生命活动来制备微生物体本身，或共同直接代谢产物或次级代谢产物的过程统称为发酵。
传统发酵：酱油、醋、酒、长毛豆腐。
新兴发酵：有机酸、酶制剂、抗生素。
发酵工业的划分：食品工业（酿造工业）和非食品工业（发酵工业）发酵工业：利用生物的生命活动生产的酶对无机或有机原料进行酶加工获得产品的工业。
二、发酵工业具备的条件：①要有某种适宜的微生物。
②要保证或控制微生物进行代谢的各种条件（培养基组成，温度，溶氧浓度，酸碱度等）。
③要有进行微生物发酵的设备。
④要有将菌体或代谢产物提取出来精制成产品的方法和设备。
三、发酵工业的改革1．天然发酵阶段特点：1）家庭作坊式生产；2）容易感染细菌； 3）厌氧发酵；4）非纯种培养；5）凭经验传授技术； 6）产品质量不稳定。
2．纯培养技术的建立阶段纯培养阶段特点：（1）．多为好氧产品；（2）、均为表面培养；（3）、产品生产过程简单；（4）、设备要求不高；（5）、生产规模不大。
3．通气搅拌发酵技术的建立阶段第二次世界大战爆发，1929年英国人费莱明发现青霉素，迅速形成工业大规摸生产。
1940年英国人费洛里精制分离青霉素医治战伤药物。
发酵工业新篇章：发酵现象→酿造食品工业→非食品工业→青霉素→抗菌素发酵工业→氨基酸,核酸发酵（代谢控制发酵）→基因工程菌→动物细胞大规模培养→植物细胞大规模培养→藻类细胞大规模培养→转基因动物。
发酵工程产业化发展：发酵工程技术给人类社会生产力的发展带来了巨大的潜力，涉及到解决人类所面临的食品与营养、健康与环境、资源与能源等重大问题。
微生物发酵工艺的使用技巧与注意事项引言：微生物发酵工艺是一种利用微生物代谢产物进行生产的方法，广泛应用于食品、药品、环境保护等领域。
正确使用微生物发酵工艺可以提高产品质量和产量，而忽视相关技巧与注意事项可能会导致发酵失败。
本文将详细介绍微生物发酵工艺的使用技巧和注意事项，以帮助读者正确运用发酵工艺并避免潜在问题。
一、微生物菌种选择在使用微生物发酵工艺前，正确选择合适的菌种至关重要。
优质的菌种需要具备以下特点：1. 在所需的发酵条件下具有稳定的生长和代谢特性。
2. 能够产生高效产物并具有较高的产量。
3. 菌种亲和性良好，适应性强，对环境条件的变化能够快速适应。
二、培养基配方的优化培养基是支持微生物生长及产物形成的基础，合理优化和调整培养基配方可以提高发酵效果。
以下是一些改善发酵工艺的常用技巧：1. 确定合适的碳源和氮源：菌种对碳源和氮源的需求不同，因此根据不同菌种的特点选择合适的碳源和氮源。
2. 添加合适的浓度调节剂：适量添加葡萄糖、无机盐和酵母提取物等对于提高发酵效果具有重要作用。
3. 避免有毒物质的污染：特别关注一些金属离子和抗生素对微生物生长的干扰，尽可能避免培养基受到污染。
三、合适的发酵条件控制控制适宜的发酵条件对于保证产品质量和提高产量至关重要。
以下是一些常见的发酵条件调控技巧：1. 温度控制：不同菌种对最适生长温度有明确要求，保持发酵温度在最适范围内有利于微生物代谢活动的进行。
2. pH值调控：菌种对酸碱度有一定要求，通过添加酸碱试剂或酶来控制培养物的pH值，保持合适的酸碱平衡。
3. 氧气供应：对于需氧菌种，保持合适的通气量是必要的，通过调整搅拌速度或配备合适的氧气供应设备来满足菌体的气体需求。
四、注意在发酵过程中的卫生防护在进行微生物发酵工艺时，卫生防护措施是至关重要的。
以下是一些需要注意的卫生防护事项：1. 工作区域的清洁：确保操作区域经过彻底清洁，并采取必要的无菌措施，避免微生物的外源性污染。
第 1 页 微生物营养要求看，所有微生物都需要碳源，氮源，无机元素，水及生长物质。如果是好氧微生物还需要氧气。在实验室规模上配制含有纯化合物的培养基非常简单，但在大规模生产上是不合适的。 第一节 工业发酵培养基 发酵培养基的作用： -满足菌体的生长 -促进产物的形成 一、工业上常用的碳源（carbon source） 1. 应用最广的是谷物淀粉（玉米、马铃薯、木薯淀粉），淀粉水解后得葡萄糖。 使用条件：微生物必须能分泌水解淀粉、糊精的酶类。 缺点： a.难利用、发酵液比较稠、一般>2.0%时加入一定的α-淀粉酶。 b.成分较复杂，有直链淀粉和支链淀粉等。 优点： 来源广泛、价格低，可解除葡萄糖效应。 2. 葡萄糖 -所有的微生物都能利用葡萄糖，但会引起葡萄糖效应。 -工业上常用淀粉水解糖,但是糖液必须达到一定的质量指标。 3.糖蜜 制糖工业上的废糖蜜waste molasses或结晶母液 包括：甘蔗糖蜜（cane molasses）——糖高，氮少 甜菜糖蜜（beet molasses） 两者成分见P226 糖蜜使用的注意点：除糖份外，含有较多的杂质，对发酵产生不利的影响，需要进行预处理。 二、工业上常用的氮源（nitrogen source） 1.无机氮(迅速利用的氮源) 种类：氨水、铵盐或硝酸盐、尿素 特点：吸收快，但会引起pH值的变化 选择合适的无机氮源有两层意义： -满足菌体生长 -稳定和调节发酵过程中的pH 无机氮源的影响：硫酸铵>硝酸铵>硝酸钠>尿素 2.有机氮： 来源：一些廉价的原料，如玉米浆、豆饼粉、花生饼粉、鱼粉、酵母浸出膏等。其中玉米浆（玉米提取淀粉后的副产品）和豆饼粉既能做氮源又能做碳源。 成分复杂：除提供氮源外，还提供大量的无机盐及生长因子。 微生物早期容易利用无机氮，中期菌体的代谢酶系已形成——有机氮源。有机氮源来源不稳定，成份复杂，所以利用有机氮源时要考虑到原料波动对发酵的影响。 三、无机盐（inorganic mineral） 硫酸盐、磷酸盐、氯化物及一些微量元素。无机盐含量对菌体生长和产物的生成影响很大。 四、生长因子（growth factor） 微生物生长不可缺少的微量有机物质。如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素。 生长因子不是所有微生物都必需的。只是对于某些自己不能合成这些成分的微生物才是必不第 2 页
可少的营养物。如以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷型（biotin auxotroph）,以生物素为生长因子。 1.生物素 作用: (1)主要影响细胞膜通透性。P263 （2）影响菌体的代谢途径。 生物素浓度对菌体生长和谷氨酸积累均有影响。大量合成谷氨酸所需要的生物素浓度比菌体生长的需要量低，即为菌体生长需要的“亚适量”。原因：P263，P260（OD值） 生物素过量：菌体大量繁殖，不产或少产谷氨酸。 生物素不足：菌体生长不好，谷氨酸产量也低。 -谷氨酸产生菌为生物素缺陷型。 -要达到菌体生长需要的“亚适量”。 生物素存在于动植物组织中，多与蛋白质呈结合状态存在。用酸水解可以分开。那么，生产上有哪些原料可以作为生物素来源呢？ 2.提供生长因子的农副产品原料 （1）玉米浆：（corn steep liquor, CSL） 最具代表性。虽然主要用作氮源，但含有乳酸，少量还原糖和多糖，含有丰富的氨基酸，核酸，维生素，无机盐等。常作为提供生长因子的物质。所以，从某种意义上说，玉米浆液用于配制发酵培养基是发酵工业中的一个重大发现。 （2）麸皮水解液：可代替玉米浆，但蛋白质，氨基酸等营养成分比玉米浆少。 （3）糖蜜：两种糖蜜（cane molasses，beet molasses）均可代替玉米浆。但氨基酸等有机氮含量较低。 （4）酵母：可用酵母膏，酵母浸出液或直接用酵母粉。 第二节 淀粉水解糖的制备 在工业生产中，将淀粉水解为葡萄糖（glucose）的过程称淀粉的糖化，制得的溶液叫淀粉水解糖。其主要糖分是葡萄糖。根据水解条件不同，尚有数量不等的少量麦芽糖及其它一些二糖，低聚糖等复合糖。 一、淀粉水解制糖的意义 1.大多数微生物不能直接利用淀粉（所有的氨基酸生产菌不能直接利用） 2.有些微生物能够直接利用淀粉作原料，但必须在微生物产生淀粉酶后才能进行，过程缓慢，发酵周期延长。 3.若直接利用淀粉作原料，灭菌过程的高温会导致淀粉结块，发酵液粘度剧增。 二、淀粉水解糖的制备方法及原理 （一）酸解法（acid hydrolysis method） 以酸为催化剂，在高温高压下使淀粉水解生成葡萄糖的方法。 1.水解过程： 总反应式： (C6H10O5)n+nH2O → nC6H12O6 过程：(C6H10O5)n → (C6H10O5)x → C12H22O11 → C6H12O6 淀粉 糊精 麦芽糖 葡萄糖 H+对作用点无选择性，A-1,4-糖苷键和A -1,6-糖苷键均被切断。 2.葡萄糖的复合反应和分解反应 在水解过程中，由于受到酸和热的作用，一部分葡萄糖会发生复合反应和分解反应。 淀粉 ↓盐酸 第 3 页
复合反应 葡萄糖 分解反应 ↙↗ ↘ 复合二糖 5‘－羟甲基糠醛 ↓ ↑ ↓ 复合低聚糖 有机酸、有色物质 损失葡萄糖量 7％ <1％ 不利影响： （1）降低了葡萄糖的收率。 （2）给产物的提取和糖化液的精制带来困难。 复合反应：葡萄糖分子间经1，6糖苷键结合成龙胆二糖（有苦味），异麦芽糖和其它低聚糖(复合低聚糖)。生成的多数复合糖不能被微生物利用，使发酵结束时残糖高。 分解反应：生成的5‘－羟甲基糠醛是产生色素的根源，增加了糖化液精制脱色的困难。 如何控制分解反应和复合反应的发生？ （1）淀粉乳浓度 （2）酸浓度 都不能过高 原因P229-230 （3）温度 3.评价 优点：工艺简单，水解时间短，生产效率高，设备周转快。 缺点： （1）副产物多，影响糖液纯度，一般DE值(葡萄糖值)只有90％左右。 （2）对淀粉原料要求严格，不能用粗淀粉，只能用纯度较高的精制淀粉。 DE值：dextrose equivalent value （葡萄糖当量值） 表示淀粉糖的含糖量。 还原糖含量（％） DE值＝ ---------- х 100％ 干物质含量（％） P231（中间）图最高点下降的原因？ （二）酶解法（enzyme hydrolysis method） 用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的工艺。 分两步： （1）液化：用A-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖 （2）糖化：用糖化酶（又称葡萄糖淀粉酶）将糊精和低聚糖转化为葡萄糖。 所以，淀粉的液化和糖化均在酶作用下进行，又称双酶法(double enzyme hydrolysis method)。 液化（liquification） α－淀粉酶水解底物内部的α－1,4糖苷键，不能水解α－1,6糖苷键，一般采用耐高温淀粉酶，使液化速度加快。85－90℃。 淀粉的糊化与老化：由于淀粉颗粒的结晶性结构对酶作用的抵抗力非常强，需要先加热淀粉乳，使淀粉颗粒吸水膨胀，糊化，破坏结晶性结构。 糊化：淀粉受热后，淀粉颗粒膨胀，晶体结构消失，互相接触变成糊状液体，即使停止搅拌，淀粉也不会再沉淀的现象。 老化：指分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氢键的过程，也就是复结晶的过程。 第 4 页
▲淀粉酶很难进入老化淀粉的结晶区起作用，必须采取相应的措施控制糊化淀粉的老化。 液化程度的控制（液化后需糖化的原因）：如果让液化持续下去，虽然最终产物也是葡萄糖和麦芽糖，但： a.糖液的DE值低（α-淀粉酶不能水解α-1,6糖苷键） b.液化在较高温度下进行，液化时间加长，一部分已液化的淀粉又会重新结合成硬束状态，老化，使糖化酶难以作用。 c.液化的目的是为了给糖化酶的作用创造条件，而糖化酶水解糊精及低聚糖等分子时，需先与底物分子生成络合结构，然后发生水解作用，这就要求被作用的底物分子有一定的大小范围才有利于糖化酶生成这种结构，底物分子过大或过小都会妨碍酶的结合和水解速度。 根据生产经验，DE值在20-30之间为好，液化终点可通过碘液判断，此时呈棕色。P25 液化到终点后，为了避免液化酶对糖化酶的影响，需对液化液进行灭酶处理，升温到100℃，保持10分钟，降温，供糖化用。 2. 糖化（saccharification） 糖化酶从非还原性末端水解α-1,4糖苷键和α-1,6糖苷键。 终点确定：DE值达最高时（DE值不再上升时），停止酶反应（加热至80℃，20min灭酶）。否则 DE值将由于葡萄糖经α-1,6糖苷键起复合反应而降低。糖化的温度（50-60℃）和pH值（4.0-5.0）决定于所用糖化剂的性质。 3.评价 优点： （1）反应条件温和，不需高温、高压设备。 （2）副反应少，水解糖液纯度高。 （3）对原料要求粗放，可用粗原料并在较高淀粉乳浓度下水解。 （4）糖液颜色浅，质量高。 缺点： （1）生产周期长，一般需要48小时。 （2）需要更多的设备，且操作严格。 （三）酸酶结合法（acid-enzyme hydrolysis method） 集酸解法和酶解法的优点而采取的生产工艺。根据原料淀粉性质分： 1.酸酶法：先将淀粉酸水解成糊精和低聚糖，再用糖化酶将其水解为葡萄糖。 -淀粉酶液化，短时间液化，反应往往不彻底。适用：淀粉颗粒坚硬（如玉米、小麦）的原料，若用 -淀粉酶液化，再用酸水解。2.酶酸法：先用 适用：颗粒大小不一（如碎米淀粉）的淀粉原料，若用酸法，则水解不均匀。或者小的水解，大的未水解；或者大的水解，时间长，小的则发生复合反应。 （四）不同糖化工艺的比较 项目 酸解法 酸酶结合法 酶解法 DE值 91 95 98
