发酵工程知识点总结
➢名词解释（每个3分）
➢填空题
➢单项选择题
➢计算题（2题）
➢简答题（4-5题）
➢分析题（1-2题）
➢论述或问答题(1题）
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：主要应用于传统酿造业。
※液态发酵：，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
1、发酵工业常用的微生物的种类，主要的发酵产品。
发酵工业常用的微生物有细菌、放线菌、酵母菌和霉菌四大类。
细菌：1、枯草杆菌与中性蛋白酶和α-淀粉酶；2、乳酸杆菌、双歧杆菌与酸奶、微生态剂；
3、醋酸杆菌与醋酸；
4、棒状杆菌与谷氨酸
5、大肠杆菌与基因工程受体菌；
6、目前正在研究和开发的重要细菌代谢产物枯草杆菌与溶栓酶；大肠杆菌与天冬酰胺酶放线菌：是一类呈分枝状生长，主要以孢子或菌丝体繁殖的单细胞原核型丝状微生物，是抗生素的主要生产菌，目前发现的近万种抗生素中，80%来源于放线菌。如链霉素、卡那霉素、新霉素、四环素、金霉素、土霉素、放线菌素D、红霉素、螺旋霉素、白霉素、制霉菌素等。
酵母菌：啤酒酵母（面包酵母）：
应用十分广泛，除用于传统的发酵行业外，还可用于提取核酸、麦角固醇、细胞色素C、凝血质和辅酶A等；同时，还可用作食用、药用和饲料用酵母。
假丝酵母( 有较强合成能力，可用于农产品废弃物及食品生产废水的处理。
红酵母但能同化某些糖类，产脂能力较强，可从菌体提取大量脂肪。并能合成β-胡罗卜素。发酵工业上常用的霉菌有：根霉、曲霉、青霉、木霉和红曲霉等。
根霉分泌淀粉酶、蛋白酶，能产生酒精、芳香脂类物质，是酿酒所必需的主要菌。毛霉能糖化淀粉并能少量乙醇，产生蛋白酶，有分解大豆蛋白能力。多用来做豆腐乳、豆豉。有的毛霉能产生脂肪酶、果胶酶、凝乳酶。对甾族化合物有转化作用.
米曲霉：具有较强的蛋白分解能力和糖化能力。用于酱油和酿酒生产
黑曲霉是发酵工业应用最广的曲霉菌，具有多种酶系，是糖化酶、蛋白酶、果胶酶、纤维素酶、植酸酶和葡萄糖氧化酶生产菌。黑曲霉能产生多种有机酸，如柠檬酸、衣康酸、葡萄糖酸、抗坏血酸、没食子酸等
栖土曲霉：栖土曲霉含有丰富的蛋白酶系，为蛋白酶生产菌。青霉能产生多种酶和有机酸。木霉主要用于纤维素酶的生产
红曲霉能分泌淀粉酶，产生红色素，产生酒精，产生降血压和降血脂的药物，。。。
产黄头孢霉：本种霉菌产头孢霉素N和头孢霉素C，其衍生物称为先锋霉素。
2、微生物的生长和繁殖的条件
1、营养物质：水、C源、N源、生长因子，矿质元素。
2、pH 值：通常细菌、放线菌在中性；酵母、霉菌在偏酸性条件下生长
3、温度：通常细菌最适生长条件为370C；放线菌、酵母、霉菌在280C生长
4、湿度：
5、气体：CO2 、O2等
3、微生物纯培养生长曲线及在发酵工业中的应用
A、迟缓期（适应期）
特点: ※生长速率等于零※细胞合成新的成分适应新的培养基或别的培养条件
※细胞形态变大或变长※对外界不良环境敏感
实际意义：
※种龄: 1对数期“种子”，迟缓期较短；2迟缓期或衰亡期“种子”,迟缓期较长
※接种量：1接种量大，迟缓期较短；2接种量小，迟缓期较长；
※培养基成分:1培养基成分丰富的，迟缓期较短培养基
2成分与种子培养基一致,迟缓期较短
B、对数生长期
影响因素：
※菌种：不同菌种的代时差异极大※营养物浓度：影响微生物的生长速率和总生长量※培养温度：影响微生物的生长速率※营养成分：营养越丰富，代时越短
对数期的实践意义
※代谢、生理研究的良好材料※增殖噬菌体的最适宿主菌龄
※发酵生产中用作“种子”的最佳种龄※因工程菌发酵要尽量延长对数期
C、稳定期
特点：※细胞生长速率为零;
※活细胞总数维持不变，即新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，菌体总数达到最高点。※细胞生理上处于衰老，代谢活力钝化，细胞成分合成缓慢，G+染色发生变化
稳定期的实践意义
※发酵生产中以菌体为终产品的最佳收获期※导致了连续培养原理的提出和工艺技术的改※某些代谢产物特别是次生代谢产物发生在此阶段，某些细菌的芽孢也发生在此阶段，故又称作代谢产物合成期；
D、衰退期
特点：
※细胞以指数速率死亡，有时细胞死亡速率降低是由于抗性细胞的积累；
※细胞变形退化，有的发生自溶，G+染色发生变化。
影响衰亡期的因素及实践意义
※菌种的遗传特性有关: 有些细菌的培养经历所有的各个生长时期，几天以后死亡, 有些细菌培养几个月乃至几年以后仍然有一些活的细胞；
※营养物质和有毒物质有关：补充营养和能源以及中和环境毒性，可以减缓死亡期细胞的死亡速率，延长细菌培养物的存活时间
4、初级代谢产物和次级代谢产物的定义。
1初级代谢产物的定义：微生物代谢产生的，并且是微生物生长与繁殖所必需的代谢产物初级代谢产物种类：有机酸、氨基酸、核苷酸、蛋白质（包括酶）、多糖、核酸等
2次级代谢产物的定义：微生物代谢产生的，与微生物生长与繁殖无明确关系的代谢产物；
种类包括：抗生素、激素、毒素、色素、信息素、生物碱等。
5、微生物合成次级代谢产物的基本特征。
A、次级代谢产物具有种属特异性
B、次级代谢产物在菌体稳定期合成
C、次级代谢产物不少是结构相似的混合物
D、次级代谢产物合成受多基因调控
6、提高次级代谢产物产量的方法。
A、补加前体类似物如青霉素生产补加苯乙酸能增加青霉素G；加苯氧乙酸得到青霉素K。
B、加入诱导物如加蛋氨酸能增加头孢霉素C的产生；加巴比妥可提高利福霉素产量
C、防止碳分解产物的阻遏或抑制：如限量流加法发酵
D、防止氮分解产物的阻遏或抑制如限量氮源
E、选育耐前体物质的突变株、耐抗生素的突变株、毒性的突变株、营养突变株
第四章菌种选育
1、微生物纯种分离方法有哪些？
1、固体稀释平皿倾注法（混菌法）最常用的微生物纯种分离方法
2、涂布分离法
3、平板划线分离法
4、单细胞挑取法
5、组织分离法
6、利用选择培养基分离法
7、其他方法
2、从自然界中分离和筛选微生物菌种的步骤
1.定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。
2.采样：有针对性地采集样品。
3.增殖：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。
4.分离：利用分离技术得到纯种。
5.发酵性能测定：进行生产性能测定。这些特性包括形态、培养特征、营养要求、生理生化特性、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温度、最适pH值、提取工艺等。
微生物菌种的分离和筛选实例
从自然界中分离产?－淀粉酶枯草芽胞杆菌
1、确定采样地点：
2、处理样品：
3、增殖培养：
4、选择培养基分离：
5、挑选单菌落于斜面试管，280C培养；
6、摇瓶培养：280C，2～3天，取出，过滤；
7、测定菌株的?－淀粉酶活性
3、诱变育种和分子育种的定义。
诱变育种的含义
应用微生物遗传和变异理论，用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群, 促进其突变率大幅度提高, 然后采用简便、快速和高效的筛选方法, 从中挑选少数符合育种目的的突变株, 以供生产实践或科学研究用
分子育种的含义
分子育种（分子克隆、基因工程）是分子水平上的育种方法。根据需要，用人工的方法取得供体DNA上的基因，在体外重组于载体DNA上，再转移到受体细胞使其复制、转录和翻译，表达出供体基因原有的遗传形状。
4、原生质体融合定义及主要步骤
定义用脱壁酶（细菌和放线菌用溶菌酶，酵母和霉菌用蜗牛酶和钎维素酶）去除微生物的细胞壁，制成原生质体，用聚乙二醇促进原生质体融合，从而获得异核体的这一技术叫原生质体融合。
步骤
①标记菌株的筛选:营养缺陷型和抗药性标记
②原生质体的制备：脱壁酶脱壁
③原生质体的融合：聚乙二醇促进融合
④原生质体的再生：再生培养基培养再生壁
⑤融合子的选择：选择性培养基上划线生长，分离验证，挑取融合子进一步试验、保藏。
⑥生产性能筛选。
5试述柠檬酸菌种分离和诱变育种的主要过程
从土壤中分离、诱变及随机筛选柠檬酸高产菌种选育过程。
一、从土壤中筛选产柠檬酸的黑曲霉菌株
1、确定筛选产柠檬酸的菌种种类，采集样品：
取霉腐土层，筛选黑曲霉菌株。
2、选择合适的培养和纯种分离的方法：
固体稀释平皿倾注法分离土壤中的黑曲霉，
在平板培养基中添加碳酸钙，待培养长出菌落
后，挑取透明圈大的菌落于斜面。
3、挑选产酸的单菌落斜面菌种，进行生产性能的测定：
即确定所筛选的黑曲霉菌株产的是柠檬酸。
二、菌种的诱变育种
1、将黑曲霉接种于斜面活化；
2、制备出发菌孢子悬液并进行活菌计数；
3、诱变剂处理：可先单一，后复合处理：
1）物理因子：紫外线诱变和γ射线诱变处理；
2）化学因子：硫酸二乙酯、亚硝基胍处理；
3、用加碳酸钙的平板分离诱变处理后的孢
子，待菌落长出后，挑取平板上透明圈较大的
单菌落200个于斜面培养基，30℃培养长出孢子
后，进行摇瓶初筛。
4、摇瓶初筛：
5、摇瓶复筛：
若产率不高，还必须进行第二轮诱变育种
三、变异株稳定性试验：
转接10代，考察传代后，各代菌株柠檬酸
生产率是否有较大的变化；
四、菌种特性考察，菌落特征、菌丝形态及产生孢子的情况进行考察；
五、中试验证菌种是否适合工业化生产；
六、大型投产试验，进行工业化生产。
6、核糖体工程育种的定义及原理
7、菌种衰退的含义及菌种复壮的方法。
菌种的衰退：生产菌株几乎都是人工诱变变异株，都是代谢调控失控菌株，遗传特性很不稳定，极易发生自然变异。因此，在使用和保藏过程中，生产菌株会逐渐向不利于生产方向发生变化，这种变化称为菌种的衰退
方法A、纯种分离：选取典型性状的单菌落
B、淘汰衰退个体
C、选择合适的培养条件
第五、六章培养基、灭菌
1、葡萄糖（转化）值（DE）；
DE值：表示淀粉糖的葡萄糖组成，是指糖化液中的还原糖（以葡萄糖计）的含量占干物质的百分率。
DE值＝{ 还原糖（葡萄糖）含量（％）/干物质含量（％）}X 100％
2、淀粉水解糖的生产工艺；
生产工艺有酸法、酶法、酸酶法三种
酸水解
120℃以上盐酸或草酸
淀粉乳———————高温液化——————酸水解
其中盐酸的水解淀粉能力高，但酸法水解缺乏专一性，
α－淀粉酶液化β－糖化酶糖化
淀粉——90～95℃——寡糖——55～60℃——葡萄糖
具有高度的专一性，副产物少，纯度高，糖色浅，与酸法相比，可以转化较高浓度的固
形物，，提高效率，减少损耗，降低成本，所得母液还可以利用，而且在常温常压下进行，设备工艺都比较简单。
酸酶法
投料浓度，淀粉乳淀粉含量在34％～40％（18～20Bx）为酸法的两倍，节省费用，缩短
时间，DE值（糖化率）可达96%，纯度高，糖液色浅，容易结晶析出，用酸量少，仅为酸法的20%，产品质量高。（注：有先酸后酶法和先酶后酸法两种）
3、发酵培养基筛选原则；
总体原则：根据微生物化学组成成分以及微生物生长和繁殖条件所需营养物质（水、C源、N源、生长因子以及pH 值、温度、湿度、气体等）首先确定培养基C/N比，再用正交试验确定原材料的浓度的配比。
具体做到：
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)有利于提高产物合成速度，缩短发酵周期。
5)尽量减少副产物形成，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。
4、培养基各成分的定量计算方法
理论计算法
设微生物生长和产物形成化学方程式为:
碳源和能源+ 氮源+ 其他所需物质→细胞+产物+CO2+H20+ 热量
将该方程进行定量表达, 就可对培养基进行经济设计, 计算出得到一定量菌体所需营养物质的最小量。
5、发酵过程灭菌对象：
发酵过程需要灭菌的有：培养基、发酵设备和发酵过程中通入的空气除菌。
培养基、发酵设备一般都采用蒸汽灭菌, 空气则采用过滤的方法除菌。
6、培养基分批（间歇）灭菌概念及过程；
概念：将配制好的培养基输入发酵罐内，直接用蒸汽加热，达到灭菌要求的温度和压力后，维持一定时间，再冷却至发酵要求的温度。
分为升温、保温和冷却三个阶段
1、种子的扩大培养概述及一般过程
菌种的扩大培养是发酵生产的第一道工序, 该工序又称为种子制备。
将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁（茄子）瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。
7、发酵工业常用空气除菌的方法。
1、加热灭菌：用蒸汽、电能、空气压缩过程中产生的热量进行灭菌。
2、静电除菌其原理是含有灰尘和微生物的空气通过高压直流电场, 气体产生电离, 产生的离子使灰尘和微生物等成为载电体,载电体被捕集于电极上，达到除菌的目的。吸附于电极上的颗粒、油滴、水滴等须定期清洗, 以保证除尘效率和除尘器的绝缘效果
3、介质过滤除菌：用一种介质将空气中的各种微粒和极少量的游离微生物捕集起来予以除掉。介质过滤除菌是目前发酵工业中最常用空气除菌方法。
第七、八章种子培养、工艺控制
1、种子的扩大培养概述及一般过程
2、影响种子质量的因素
1、培养基
2、培养条件
3、种龄 4 、接种量
孢子质量的因素
1、培养基
2、培养温度和湿度
3、培养时间和冷藏时间
4、接种量
3、发酵过程的主要控制的理化参数有哪些
物理：1、温度2罐压3、搅拌及搅拌转速4、空气流量5、粘度6、浊度
化学：1、pH值(酸碱度) 2、基质浓度(g或mg%) 3、溶解氧的浓度(ppm,饱和度%)
4、氧化还原电位(mV):
5、产物的浓度
6、废气中的O2和CO2浓度
4、影响发酵温度变化的因素及其控制。
因素1、生物热（Q生物）：菌体生长繁殖产生的热；
2、搅拌热（Q搅拌）：搅拌时，液体与液体之间、液体与设备之间摩擦产生的热；
3、蒸发热（Q蒸发）：排除气体引起水分蒸发所需的热。
4、发酵过程热量可用以下公式表示：Q发酵= Q生物+ Q搅拌- Q蒸发
温度的控制
2、温度控制方法
夹层通入温水或冷却水来调节温度
5、影响供养的因素。
1、空气的流速（通风量）：
一般控制在0.5～1.0 v/v min范围内,即1：0.5～1vvm。
2、罐压：
罐压的高低还与氧和CO2在培养液中的溶解度有关。一般控制在0.05～0.10mp范围内。
3、搅拌：搅拌形式、搅拌转速；
4、发酵液的粘度
5、发酵液的理化性质
6、泡沫：
7、空气的分布：8、发酵罐的结构：（最主要是搅拌转速和通风量）6、补料分批培养、作用及适用范围。
1、补料分批培养的含义：是指在分批培养过程中，间歇或连续的补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法。
2作用1、可以控制抑制性底物的浓度，使底物浓度保持在发酵最适浓度范围；
2、可以解除或减弱分解产物对代谢过程的阻遏；
3、可以使发酵过程最佳化。
3适用范围1、高菌体浓度培养即高密度培养系统；
2、存在高浓度底物抑制系统，特别是用甲醇、苯酚等作底物的系统；
3、受代谢物阻遏的系统
4、希望延长反应时间的系统
7、发酵过程中泡沫对发酵的影响和消除的方法
影响1、使发酵罐装量减少；2、大量逃液，导致产物的损失；
3、泡沫顶罐，培养基从搅拌轴封渗出，增加了染菌的机会；
4、影响通气搅拌的正常进行，造成发酵异常；
5、使微生物菌体提前自溶，又使更多泡沫产生；
6、迫使加入消泡剂，这将对发酵工艺和产物的提取带来困难。
消除泡沫的方法
1）机械消泡：通过机械强烈振动或压力变化
2）消泡剂消泡：消泡剂为表面活性剂，主要有油脂类、高碳醇、脂肪酸、聚醚类、硅酮类等
8、典型机械搅拌发酵罐的主要结构
第九、十章
一：生物传感器的组成类型（按识别元件）及特点
生物传感器一般有两个组成部分：其一是分子识别元件(感受器)，其二是信号转换器(换能器)。当待测物与分子识别元件特异性地结合后，所产生的复合物(或光、热等)通过信号转换器转变为可以输出的电信号、光信号等，从而达到分析监测的目的。
生物传感器的分子识别元件(感受器)：
由具有分子识别能力的生物活性物质构成，可以是生物体成分(酶、抗原、抗体、激素、DNA)或生物体本身(细胞、细胞器、组织)等，它们能特异地识别各种被测物质并与之发生特异性的反应；
按所用分子识别元件的不同，可分为：
酶传感器、微生物传感器、组织传感器、细
胞器传感器、免疫传感器等
二：发酵动力学中常用的几个术语
1．得率(或产率，转化率Y)：包括生长得率(Yx/s)和产物得率(Yp/s)，是指被消耗的物质和所合成产物之间的量的关系。
2、生长得率：是指每消耗1g(或mo1)基质(指碳源)所产生的菌体重(g)，即Yx/s=ΔX／一ΔS。
3、产物得率：是指每消耗1g(或mo1)基质所合成的产物g数(或mol数)。这里消耗的基质是指被微生物实际利用掉的基质数量，即投入的基数减去残留的基质量(S。一S)。
4、转化率：往往是指投入的原料与合成产物数量之比。
三：工业发酵过程研究的一般规律
1、实验室研究：菌种的选育、培养基的组成成分和发酵最适条件的研究；
2、中试规模：确定菌种培养和发酵的最佳工艺条件；
3、工厂规模：规模化生产，取得经济效益。通常又可将它们称为小试、中试、工业性试验四：微生物发酵实验室研究的内容
1、研究菌种保藏方法；
2、研究菌株在固体培养基上培养和繁殖条件；
3、发酵工业用菌种的选育；
4、考查菌株培养和发酵培养基最适组成；
5、实验室规模的培养与发酵条件
五：摇瓶发酵概念
六：正交试验最佳配方的确定！！！
1）确定因素和水平
（2）选择正交设计表
（3）将因素和水平填入正交表
（4）按正交表数据的配方称取培养基。
第十一章
一：工业上应用的基因工程菌应具备的条件：
一般：
1）菌株最好是分泌型的；
2）发酵产品是高浓度、高转化率和高产率；
3）能利用常用的碳源，并可进行连续发酵；
4）发酵温度适当，发酵所产生热量和需氧量都较低；
5）代谢控制容易进行；
6）菌株是不致病的；
7）重组的DNA稳定，DNA不易再发生重组、突变和质粒脱落。
重要：
1）基因工程菌的稳定性
2）质粒不稳定对工程菌发酵的影响
3）质粒不稳定产生的原因
二：提高工程菌培养中质粒的稳定性方法
（1）通过控制不同比生长速率可以改变质粒拷贝数
（2）采用两阶段培养法, 第一阶段先使菌体生长至一定密度, 第二阶段诱导外源基因的表达。
（3）采用适当的操作方式
（4）其他
三、基因工程菌培养发酵的特点
1、培养装置：摇瓶、10～200L发酵罐；
2、培养基：合成培养基，氮源主要有酵母提取物、蛋白胨、碳源主要为甘油；
3、加入诱导剂如异丙基－β－D-硫代半乳糖苷（IPTG）等，诱导工程菌表达；
4、质粒必须稳定：
5、采用高密度发酵工艺
四：实现高密度发酵应采取的措施
1、选择合适培养基
2、培养方式
（1）分批补料（流加式培养）
（2）补料时间和培养基的量
3、发酵期间溶氧的控制
4、其他因素
五：基因工程菌的培养发酵的一般步骤
以TNF-α（肿瘤坏死因子）大肠杆菌工
程菌生产TNF-α为例
1、菌株：TNF-α工程菌，含氨卞青霉素抗性基因
2、仪器设备：恒温振荡摇床；10L发酵罐；分光光度计；高速冷冻离心机
3、培养基：
1）发酵培养基（g/L）：蛋白胨240g，酵母膏120g，甘油40ml ，KH2PO4 12g，K2HPO4 122. 5g。
2）补料培养基（g/L）：甘油170，酵母膏71，蛋白71。
4、发酵类型：高密度分批补料发酵
5、培养发酵
1）菌种活化
2）三角瓶种子
3）发酵罐发酵
A）培养基的配制及灭菌
b)接种及发酵
c)诱导表达
d)菌体收集
e)发酵过程中的分析
菌体浓度测定：
OD测定：用分光度计测定OD600
重量测定：发酵菌液经5000r/min离心30分钟，称菌体湿重，650C烘至恒定，称细胞干重。
OD值、菌体湿重、细胞干重之间的关系通常为：一个单位的OD值约为干菌0.4g/L，1g湿菌体相当于0.2g干菌体。
发酵工程要点总结
第一章绪论 发酵：通过微生物、动物细胞和植物细胞的培养，大量生成和积累特定的代谢产物或菌体的过程。 发酵工程：是发酵原理和工程学的结合，是研究由生物细胞（包括微生物、动植物细胞）参与的工艺过程的原理的科学，是研究利用生物材料生产有用物质，服务于人类的一门综合性科学技术。这里所指的生物材料包括来自自然界微生物、基因重组微生物等以及各种来源的动物细胞和植物细胞。 发酵工程组成从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵工程、下游工程 第二章发酵设备 固体发酵 液体发酵（厌氧发酵，好氧发酵） 厌氧发酵：酒精发酵罐 好氧发酵：通风搅拌发酵罐 通风搅拌发酵罐设备主要部件包括： 1罐身 酒精发酵罐2电机 3搅拌器 4轴封 5消泡器 6联轴器 7中间轴承 8空气吹泡管（或空气喷射器） 9挡板 10冷却装置 1.罐体：罐体由圆柱体或碟形封头焊接而成，材料为碳钢或不锈钢，大型发酵罐可用衬不锈钢或复合不锈钢制成，为了满足工艺要求，罐需要承受一定压力，罐壁厚度决定于罐径及罐压的大小。罐体上的管路越少越好 2.搅拌作用：打碎空气气泡，增加气液接触界面以提高气液间的传质效率使发酵液充分混和。3挡板的作用：防止液面中央产生漩涡，促使液体激烈翻动，提高溶解氧。竖立的蛇管、列管、排管也可以起挡板作用； 4消泡器：利用机械的方法打碎气泡 5仪表：测量相关参数 为什么压力表不用直管：会有培养基冲入，污染压力表；起不到缓冲作用；灭菌冷却后有冷凝水（含菌）掉入罐内，污染菌种，弯管液封，上面的杂菌不会掉入下面管道中。 6罐体各部分的尺寸有一定比例，高/径比约为2.5～4。 发酵罐的灭菌 （在夹套中）关好空气阀，蒸气上进下出，冲蒸气，压力大于2 kg/cm2（120℃），最好是4～5 kg/cm2（160℃）。当罐内温度>80℃，进蒸气口（蒸气阀）关掉，出蒸气口（排气阀）关小。打开空气阀，蒸气直接进罐，121℃，20～30min。从80℃～100℃上升很快，大于100℃后温度上升很慢，到118℃时就开始计时，计时25min时立即关掉蒸气阀。关掉蒸气阀后通入无菌空气，使罐内一直保持正压（高于大气压，空气不会倒灌入罐内）。（在夹套中）立即加自来水冷却，从下向上，使温度尽快降到55℃左右，到37～38℃时关掉水，也有缓冲性。升温降温时注意缓冲性灭菌时蒸气从夹套中进去，如从罐中进去，蒸气冷凝，产生冷凝水、无法接种、容易污染冬天温度低、散热快，低于30℃需加温。加温时蒸气由下进入、从上
发酵工程知识点
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. 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，或者更严格的说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。自然选育:再生产过程中，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。 诱变育种:一般采用物理，化学诱变因素使微生物DNA的碱基排列发生变化，以使排列错误DNA模板形成异常的遗传信息，造成某些蛋白结构变异，而是细胞功能发生改变。 代谢控制发酵:用人工诱变的方法，有意识的改变微生物的代谢途径，最大限度的积累产物，这种发酵形象的称为代谢控制发酵。 回复突变:高产菌株在传代过程中，由于自然突变导致高产性状的丢失，生产性能下降的情况称之为、、、。 葡萄糖效应:葡萄糖被快速分解代谢所积累的分解代谢产物在抑制抗生素合成的同时也抑制其他某些碳，氮源的分解利用。 结构类似物:在化学和空间结构上和代谢的中间产物相似，因而在代谢调节方面可以替代代谢中间产物的功能，但细胞不能以其作为自身的营养物质。 蛋白质工程:是以蛋白质结构与功能的关系为基础，通过周密的分子设计，把蛋白质改造为合乎人类需要的新型蛋白质。 代谢工程:利用重组DNA技术对细胞物质代谢，能量代谢及调控网络信号进行修饰与改造，进而优化细胞生理代谢，提高或修饰目标代谢产物以及合成全新的目标产物的新学科。 渗漏缺陷型:遗传性障碍不完全的营养缺陷型。突变使某一种酶的活性下降而不是完全丧失，所以这种营养缺陷型能够少量的合成某一代谢产物，能在基本培养基上少量的生长。 灭菌:采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施。 热阻:是指微生物在某一特定条件下的致死时间。 相对热阻：是指某一微生物在某条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间的比值。 连续灭菌:将培养基在发酵罐处连续不断的进行加热，维持和冷却，然后才进入发酵罐。
发酵工程复习知识点
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） 4）pH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。 （2）组成微生物的元素包括C、H、O、N、S、 P、Mg和K（见下表），这些元素都要在方程 式中予以平衡 （3）有些微生物无力的合成特定营养物，如 氨基酸、维生素或核苷酸。一旦测出其中一种 是生长因子，就要在培养基中加入适量的纯净 的化合物或含有该物质的混合物。 （4）碳源具有生物合成的底物和能源的双重 作用，在需氧条件下，对碳源的需要量可以从 菌体对底物的产率系数(Yx/s)推算而得。 发酵培养基的组成成分 水碳源氮源无机盐维生素 缓冲剂前体和代谢调节剂消沫剂 促进剂：不促进微生物的生长、只是有助于调 节产物的形成 抑制剂：加入后会抑制某些代谢途径，使另一 途径活跃，从而获得人们需要的代谢产物 预处理的必要性 1，发酵工厂在进行生产前，必须先将原料中混 杂的杂质除去，保证后续工序生产的正常和顺 利进行 2，为保证后续工序生产的正常和顺利进行，还 需对原料进行适当加工 3，为保证生产环境的清洁，必须采用适当的输 送方式将原料从仓库运送至配料罐或反应器。 预处理的方法（方式） 1，原料除杂 •筛选•风选•磁力除铁 2，原料的粉碎 （1）粉碎的目的： •增加原料受热面积 •粉末状原料加水混合后容易流动输送 •对于一些带壳的原料，如高粱、大麦，在粉 碎前，则要求先把皮壳破碎 （3）粉碎方法 •干粉碎 粗砰常用的设备是轴向滚筒式粗碎机，也有用 锤式粉碎机进行粗碎的例子，常用的细碎设备 是锤式粉碎机 •湿粉碎 湿法粉碎工艺的优点 •彻底消除了粉尘的危害，改善了劳动条件， 降低了原料的损耗 •提高了原料的粉碎细度 •节省了蒸煮时所消耗的蒸气 •粉碎机部件（特别是刀片）的磨损减少 •设备简单，对厂房要求不高 （1）机械的输送 （2）气流输送 优点•设备简单•占地面积小•费用少 •连续化自动化改善了劳动条件 •输送能力和距离有较大的变动范围 •在气流输送的同时，还可对物料进行加热、 冷却、干燥等操作 原理： •气流输送方法，是借助气流的动能，使管道 中的物料被悬浮输送。 气流输送的流程 •吸引式流程（真空输送） •压送式流程（压力输送） 流程的比较 •吸引式流程，不需加料器，但要有封闭较好 的排料器； •压送式流程，不需排料器，但要有封闭较好 的加料器； •对相同输送量，压送式流程较吸引式流程采 用较细的管道； •从几个不同的地方，向一个卸料点时，吸引 式流程较适合；从一个加料点向几个不同地方 送料时，压送式流程较适合 淀粉在水-热处理过程的中变化 （1）水-热处理的概念•将淀粉质原料与水一 起，在高温高压或低温低压的条件下进行处理 的过程。 （2）水-热处理的目的•淀粉原料经过水热处 理，使淀粉从细胞中游离出来，并转化为溶解 状态，以便淀粉酶系统进行糖化作用，这就是 原料水-热处理的主要目的。 淀粉的膨胀和溶解 •膨胀：淀粉是一种亲水胶体，遇水加热后， 水分子渗入淀粉颗粒的内部，使淀粉分子的体
发酵工程知识点
发酵工程知识点 发酵（fermentation） 无氧条件下，有机化合物进行不彻底分解代谢释放能量的过程。 利用生物体或生物细胞（含动物、植物和微生物细胞），在合适的条件下，经特定的代谢途径生产所需产物或菌体的过程。 发酵工程（Fermentation Engineering）：发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用生物体或生物细胞的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把生物体或生物细胞应用于工业生产过程的一种新技术。 发酵工程的特点 1 安全、简单： 常温常压条件要求简单 2 原料来源广，价格低： 淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，矿石资源、石油产品甚至废水、废料亦可。 3 反应专一： 发酵通过生物体的自动调节完成，专一性强，可得较为单一的代谢产物。 4 代谢多样： 即使是极其复杂的高分子化合物，也能在自然界找到所需的代谢产物。 5. 易受污染： 培养基营养丰富，适合非目的微生物的生长 6. 菌种易变异： 通过变异和菌种筛选，可获得高产的优良菌株并使生产设备得到充分利用，也可以因此获得按常规方法难以生产的产品。 时间时期主要技术 1900年前自然发酵天然接种 1900~1939年纯培养单种微生物分离与纯培养技术 1940~1956年通气培养通气搅拌的好气性发酵工程技术 1957~1959年代谢控制人工诱变育种与代谢控制发酵 1960~1978年全面发展发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术；微生物生物合成 和化学反应合成相结合工程技术 1979年至今基因工程原生质体融合技术和DNA重组技术
发酵生产方式： 根据生产用微生物种类进行分类： 自然发酵 自然环境或原料中天然存在的微生物菌群（传统发酵：酿酒、制醋、做酱等） 单菌纯种发酵 现在发酵工业常用（谷氨酸、抗生素、酶制剂） 混菌纯种发酵 2种及2种以上纯培养的微生物进行混合发酵，现代发酵技术应用到传统发酵食品的 形式。（直投式发酵剂生产酸乳、液体酿酒新工艺） 根据培养基的物理状态进行分类 固态发酵 发酵基质呈不流动状态，传统发酵常用。（食用菌的培养、大曲酒发酵、好氧菌的曲法培养、厌氧性的堆积发酵等） 半固态发酵 发酵基质为半流动状态（黄酒发酵、酱油稀醪发酵） 液态发酵 发酵基质为流动状态，主要方式为浅盘培养和深层液体培养。 浅盘发酵：劳动强度大、生产效率低、易污染；简单易行、投资少、适用于小型生产获得优质的生产菌种是实现高水平发酵工程工业生产的前提。 工业用菌种的要求： ①具备高产稳产目的代谢产物的能力 ②具备稳定的遗传特性，不易变异和退化 ③安全性（不是病源菌，不产毒素） ④生长繁殖能力强，有较高的生长速率，发酵周期短 ⑤生产原料价格便宜、来源广泛
发酵工程重点总结
第一章 发酵：通过微生物的生长繁殖和代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程 发酵工程：利用微生物（或动植物细胞）的特定性状，通过现代工程技术，在生物反应器中生产有用物质的技术体系。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。 发酵工业的特点？（7点） 1.发酵过程一般是在常温常压下进行的生化反应，反应安全，要求条件较简单。 2.可用较廉价原料生产较高价值产品。 3.反应专一性强。 4.能够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。 5.发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。 6.菌种是关键。 7.发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件限制。 工业发酵的类型？ 厌氧发酵 1. 按微生物对氧的不同需求需氧发酵 兼性厌氧发酵 液体发酵（包括液体深层发酵） 2.按培养基的物理性状浅盘固体发酵 深层固体发酵（机械通风制曲） 分批发酵 按发酵工艺流程补料分批发酵 单级恒化器连续发酵 连续发酵多级恒化器连续发酵 带有细胞再循环的单级恒化器连续发酵
发酵生产的基本工业流程？ 1. 用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的配制； 2. 培养基、发酵罐及其附属设备的消毒灭菌； 3. 扩大培养出有活性的适量纯种，以一定比例接种入发酵罐中； 4. 控制最适发酵条件使微生物生长并形成大量的代谢产物； 5. 将产物提取并精制，以得到合格的产品； 6. 回收或处理发酵过程中所产生的三废物质。 工业发酵的过程的工艺流程图？ 第二章 1、发酵工业菌种分离筛选的一般流程? 调查研究（包括资料查阅） 试验方案设计 含微生物样品的采集（如何使样品中所含微生物的可能性大？）样品预处理（如何在后续的操作中使这种可能性实现） 菌种分离
发酵工程知识点
第一部分：微生物工程原理 1、概论 1.1 发酵工程的概念和特点 1.2 发酵工业的发展简史 1.3 发酵工程的应用 2、生产菌种来源 3、微生物代谢调节和代谢工程 4、优良菌种选育 5、菌种保藏 6、培养基 7、发酵工艺控制 8、参数检测 第二部分：微生物工程下游加工工程 第三部分：微生物工程生产设备 第四部分：微生物工程生产工艺和产品举例 第一章概论 掌握本章知识点：1、发酵及发酵工程的定义；2、发酵工程研究的内容；3、发酵技术的发展阶段及其技术特点；4、发酵产物类型。 1、发酵、发酵工程的概念和特点 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。 巴斯德：发酵是酵母菌在无氧状态下的呼吸过程，即无氧呼吸，是“生物获得能量的一种方式”。 3）工业上：泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程。包括： 厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。 通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。 4）发酵工程：利用微生物的生长代谢活动来生产各种有用生物化学产品的技术过程。 5）发酵工程研究的内容 ①一条主线：菌种，培养基，种子扩大培养，发酵过程控制，后处理； ②两个重点：发酵过程优化，发酵过程放大； ③三个层次：反应器水平，细胞水平，分子水平； ④四个目标：高转化，高产量，高效率，低成本； 6）利用发酵工程进行生产的优点：安全生产，可持续发展。 7）发酵过程存在的问题和缺陷：发酵过程会产生副产物；菌种易发生变异和退化；发酵过程的控制相当复杂；原料主要是农副产品，质量和价格波动较大；与化工过程相比，反应器的效率低；发酵废水量大，并含较高的COD和BOD；；生产过程易受杂菌污染的影响。 8）上游工程：菌种培养发酵工程：发酵罐下游工程：产物提纯 2、发酵工业的发展简史 1）古老的发酵工业-1900年前（白酒酿造；面包发酵、奶酪制造；酱油、泡菜） 特点：多菌混合天然发酵 2）早期的发酵工业1900-1940（酒精，乳酸） 1680 荷兰列文虎克观察到微生物。 1857 法国巴斯德证明酒精发酵由活酵母引起，发酵产物是微生物产生的。 1905年诺奖获得者德国人科赫发明固体培养基，得到细菌纯培养物，建立微生物的纯培养技术。
高中生物发酵工程的知识点总结
高中生物发酵工程的知识点总结 高中生物的发酵工程是生物学中的一个重要分支，涉及到多种微生物和酶的使用，是现代生物技术的重要组成部分。在学习高中生物发酵工程时，需要掌握一些基本的知识点，下面就是一个高中生物发酵工程的知识点总结。 一、发酵工程的概念和分类 发酵工程是利用微生物和生物酶对一些物质进行转化的过程。它主要分为植物发酵工程、微生物发酵工程和动物发酵工程。其中，微生物发酵工程是最常见的。 二、发酵微生物的分离与培养 发酵工程要涉及到微生物的使用，因此分离与培养是非常关键的步骤。在高中生物实验中，我们可以采用以下步骤进行分离和培养： 1. 采样：从自然环境或其他已经进行的发酵过程中取样，可以得到微生物样本。 2. 筛选：将样本分别接种到不同的培养基上进行筛选， 选出合适的微生物株。 3. 培养：将筛选出的微生物株进行培养，包括静态和摇 床培养。 三、发酵过程参数的调控
发酵过程中，有多种参数需要调控，以保证发酵过程的顺利进行，同时也可以提高产品的产量和质量。 1. pH调控：不同微生物对pH的适应范围不同，需要在不同的阶段进行调控。 2. 温度调控：对于不同的微生物来说，有特定的最适生长温度。 3. 氧气含量调控：不同的微生物对氧气含量的需求也不同，需要根据微生物的特性进行调控。 4. 搅拌速度调控：搅拌速度可以影响发酵液的气体传递和混合均匀度，需要根据具体情况进行调控。 4、发酵液的成分 在发酵工程中，发酵液的成分非常重要，可以直接影响发酵的效果和产品质量。 1. 碳源：微生物需要碳源来进行生长和转化，常见的碳源包括葡萄糖、淀粉和纤维素等。 2. 氮源：氮源可以影响微生物的生长速率和产物合成，常见的氮源包括氨基酸、尿素和硝酸盐等。 3. 矿物元素：矿物元素对于微生物的生长和代谢也非常重要，常见的矿物元素包括钙、磷和镁等。 4. 其他添加剂：例如表面活性剂、营养补充剂、抗生素等，也可能会对发酵液的成分产生影响。 5、发酵产物的提取
高中生物发酵工程的知识点
高中生物发酵工程的知识点 发酵指人们借助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本身、或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程。下面小编给大家分享一些高中生物发酵工程的知识，希望能够帮助大家，欢迎阅读! 高中生物发酵工程的知识1 发酵 无氧呼吸如果不用于高等动植物和人体，而用于微生物则叫作发酵。发酵与无氧呼吸的共同点是：H+和e的最终受体都不是氧，并且呼吸底物只是部分地被氧化，所以最终形成的产物有酒精、乳酸等需要指出的是，发酵工业上所说的发酵，并非完全是无氧的，如醋酸发酵就是需要氧的。 1.酒精发酵酵母菌和其他一些微生物，在缺氧的情况下，以酒精发酵的形式进行无氧呼吸，这是因为它们的细胞内含有乙醇脱氢酶。酒精发酵的第一个阶段，与糖酵解的步骤完全相同。然后在缺氧的情况下，丙酮酸就在丙酮酸羧化酶的作用下，脱羧形成乙醛，乙醛则在乙醇脱氢酶的作用下，被糖酵解产物——NADH还原为酒精(乙醇)。酒精发酵的总反应式是：C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2+2ATP 概括地说，1分子葡萄糖经过酒精发酵后所提供的可利用的能量，只是糖酵解过程中净得的2分子ATP，该葡萄糖分子中原有的大部分能量则存留在酵母菌不能利用的酒精中。所以说，酒精发酵是产生ATP的一条低效途径。 2.乳酸发酵乳酸发酵也不需要氧的参与，1分子葡萄糖经乳酸发酵后，形成2分子乳酸，所提供的可利用的能量，同样只是糖酵解过程中净得的2分子ATP。葡萄糖分解成丙酮酸的情况与上述酒精发酵相同，只是丙酮酸是在乳酸脱氢酶的作用下还原成乳酸，同时还原型辅酶I(NADH)被氧化成氧化型辅酶I(NAD+)，从而保证了乳酸发酵的持续进行。乳酸发酵的总反应式是：
发酵工程原理知识点总结
发酵工程原理知识点总结 发酵工程是一门研究微生物在发酵过程中生长、代谢和产物形成的工程学科。其研究内容包括发酵微生物的筛选与培养、优化发酵条件、发酵过程监控与控制、发酵产物提取纯化与分离、罐内动力学和发酵机理等。以下是发酵工程原理的相关知识点总结： 1.发酵微生物的筛选与培养： (1)选材原则：产物多、投资少、筛选简单、培养容易、操纵方便； (2)常用的微生物包括细菌、酵母、霉菌等； (3)需考虑微生物生长的条件，如pH、温度、氧气供应等； (4)历经菌种筛选、单菌菌种的分离和纯化、菌种的贮藏等步骤；2.发酵条件的优化： (1)pH的控制：不同微生物对pH的要求不同，可以通过酸碱控制剂来调节pH； (2)温度的控制：温度是细胞生长和代谢的重要因素，一般通过水浴或发酵罐内加热来实现温度控制； (3)氧气供应的控制：氧气是许多微生物生长和代谢必需的，可以通过氧气流量的调节或增加曝气器的表面积来提供充足的氧气； (4)发酵液的搅拌速度和离心速度：搅拌可增强氧气传递和培养液的混合，离心可实现发酵产物的分离和提纯； 3.发酵过程监控与控制：
(1)发酵过程中需要监测的重要指标包括微生物生长速率、酸碱度、氧气浓度、温度、发酵产物浓度等； (2)监控手段有离线分析法、在线分析法和非破坏性检测法； (3)通过对监测指标的控制，实现对发酵过程的控制与优化，如调节酸碱度、温度以及添加营养物质来提高产量和产物质量； 4.发酵产物的提取纯化与分离： (1)通过离心和过滤等物理方法，去除微生物和固体颗粒； (2)通过萃取、渗析、蒸馏、结晶等方法来提纯产物； (3)产物的纯化和分离过程需要进行监测和控制，以确保产物的纯度和产量； 5.罐内动力学和发酵机理： (1)罐内动力学研究微生物的生长和代谢过程，了解微生物在不同发酵过程中的特性； (2)通过建立数学模型，可以预测发酵过程中微生物产物的生成速率和浓度变化； (3)对发酵机理的研究有助于进一步优化发酵条件，提高产物的产量和质量； 以上是发酵工程原理的一些主要知识点总结。发酵工程是一个综合性的工程学科，涉及微生物学、生物化学、过程工程等多个学科的知识，掌握这些知识点对于理解和应用发酵工程具有重要的意义。
高二发酵工程的知识点总结
高二发酵工程的知识点总结发酵工程是一门涉及生物和工程学科的交叉学科，研究生物质在微生物或酶的作用下产生有用产物的过程。在高二阶段的学习中，掌握发酵工程的基本知识点对于进一步深入学习和理解发酵工艺具有重要意义。本文将对高二发酵工程的知识点进行总结。 一、发酵工程的基本概念和原理 1. 发酵的定义：发酵是生物体在无氧或微氧条件下通过酶的催化作用将有机物转化为有机酸、醇、酮、酯、酶或其他化合物的过程。 2. 发酵的分类：根据所用微生物的种类和发酵过程的条件，发酵可以分为酒精发酵、乳酸发酵、醋酸发酵、酱油发酵等。 3. 发酵的条件：发酵过程中，需要控制温度、pH值、营养物质和氧气供应等条件，以保持微生物的生长和产酶/产物的最佳状态。 4. 发酵过程的步骤：发酵过程包括菌种接种、培养基制备、发酵液发酵、产物分离和纯化等步骤。 二、常见的发酵工艺
1. 酒精发酵：酒精发酵是将糖类物质经过酵母菌的作用转化为 乙醇和二氧化碳的过程。常见的应用包括酿酒、酿造啤酒等。 2. 乳酸发酵：乳酸发酵是将葡萄糖等物质通过乳酸菌转化为乳 酸的过程。常见的应用包括乳制品生产、食品酸化等。 3. 醋酸发酵：醋酸发酵是将酒精通过醋酸菌氧化转化为醋酸的 过程。常见的应用包括醋的生产和调味品的发酵等。 4. 酱油发酵：酱油发酵是将大豆和小麦等原料经过微生物的作 用转化为酱油的过程。常见的应用包括调味品的生产和食品加工等。 三、发酵工程的关键技术 1. 良种选育：选择高产高效的微生物菌株，进行培养和改良， 以提高发酵产物的质量和产量。 2. 发酵培养基的设计：根据微生物的生长特性和发酵需要，合 理设计培养基的组成和比例，为微生物的生长提供适宜的营养环境。 3. 发酵过程的控制：通过控制温度、pH值、氧气供应等参数，调节微生物的生长和代谢，提高产物生成的效率。
发酵工程总结
发酵工程总结 发酵工程总结 1．发酵工程的定义发酵工程是利用微生物的生长和代谢活动来生产人们所需产品的工程技术，它将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机地结合起来，是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。2．发酵工程的应用 医药工业食品工业能源工业化学工业冶金工业农业环境保护3。发酵的一般工艺过程 （1）培养基的选择，制备（2）培养基，发酵罐以及附属设备灭菌（3）菌种扩大培养（4）控制最适发酵的条件，使微生物生长并产生大量的代谢产物（5）产品提取和精制4．培养基配制要求 A.培养基应满足微生物的需要； B.适宜的浓度、配比、pH值； C.培养基原料发酵率高，发酵后所形成的副产物尽可能的少； D.培养基原料质量高，价格低廉；且性能稳定，资源丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的供应； E.所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。5．培养基的成分 碳源、氮源、无机盐、微量元素、水、前体6。种子的扩大培养 种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。7．发酵动力学：它以化学热力学（研究反应的方向）和化学动力学（研究反应的速度）为基础，研究发酵过程中变量在活细胞作用下变化的规律，以及各种发酵条件对这些变量变化速度的影响。8．发酵动力学研究目的： 有助于我们更加深入地认识和掌握发酵过程，为工业发酵的模拟、优化和控制订下良好的理论基础。 9．发酵动力学研究内容
细胞生长和死亡动力学基质消耗动力学氧消耗动力学 二氧化碳生成动力学产物合成和降解动力学代谢热生成动力学10．分批发酵动力学生物反应模式1).停滞期 停滞期是微生物细胞适应新环境的过程。2).对数生长期处于对数生长期的微生物细胞的生长速率大大加快单位时间内细胞的数目或质量的增加维持稳定，并达到最大值。3).稳定期 在细胞生长代谢过程中，培养基中的底物不断被消耗，一些对微生物生长代谢有害的物质在不断积累。受此影响，微生物的生长速率和比生长速率就会逐渐下降，直至完全停止，这时就进入稳定期。4).死亡期 在死亡期，细胞的营养物质和能源储备已消耗殆尽，不能再维持细胞的生长和代谢，因而细胞开始死亡。 11．连续发酵动力学所谓连续培养，就是在发酵过程中一边补入新鲜料液，一边以相近的流速放料，维持发酵液原来的体积。 分批补料发酵动力学所谓分批补料培养技术，是指在分批培养过程中，间歇或连续的添加新鲜培养基的方法。 补料分批培养的优点及应用 12．发酵控制 收集能反映发酵过程变化的各种理化参数将各种参数变化和发酵代谢规律 联系起来各种参数生物学意义建立各种数学模型以描述各参数之间随时间变化 的关系发酵控制 13．种龄：是指种子罐中培养的菌体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。 接种量：是指移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例。接种量的确定移入种子的体积接种量=接种后培养液的体积 在抗生素工业生产中，大多数抗生素发酵的最适接种量为7％一15％，有时可增加到20％一28％。接种量的大小决定于生产菌种在发酵罐中生长繁殖的速度。采用较大的接种量可以缩短发酵罐中菌丝繁殖到达高峰的时间，使产物的形成提前到来。14．在线检测参数和离线检测参数
生物选修三发酵工程知识点 知乎
生物选修三发酵工程知识点知乎 发酵工程是将微生物利用其代谢产物进行生物转化过程的一种工程技术。发酵工程在食品工业、医药工业、化学工业等领域有着广泛的应用。下面将介绍生物选修三发酵工程的知识点。 1. 发酵工程的基本原理 发酵工程是利用微生物的代谢特性来生产有价值的化合物。发酵工程的基本原理包括微生物的选择、培养条件的优化、发酵过程的控制等。微生物的选择是发酵工程的首要步骤，不同的微生物对不同的底物有不同的代谢特性，选择合适的微生物可以提高产物的产量和质量。培养条件的优化包括温度、pH值、营养物质等的调控，这些条件对微生物的生长和代谢有着重要的影响。发酵过程的控制可以通过控制发酵温度、搅拌速率、通气量等来实现。 2. 发酵工程中的微生物 发酵工程中常用的微生物包括细菌、酵母菌和真菌等。细菌是最常用的微生物，因其生长速度快、培养条件相对简单，并且能够产生多种有用的代谢产物。酵母菌广泛应用于食品工业和酿酒工业，其代谢产物主要是酒精和二氧化碳。真菌在制药和食品工业中也有着重要的应用，如青霉素的生产就是利用青霉菌进行发酵。 3. 发酵过程的控制 发酵过程的控制是发酵工程中的关键环节。发酵过程的控制主要包
括温度、pH值、氧气供应和营养物质的供应等。温度对微生物的生长和代谢有着直接的影响，过高或过低的温度都会对发酵过程产生不良影响。pH值是指发酵液的酸碱度，不同的微生物对pH值有不同的要求，因此需要根据微生物的特性来进行调控。氧气供应是微生物生长和代谢过程中的重要因素，适当的氧气供应可以提高微生物的代谢效率。营养物质的供应是发酵过程中的另一个重要因素，微生物需要合适的营养物质来生长和代谢。 4. 发酵工程的应用 发酵工程在食品工业、医药工业和化学工业等领域有着广泛的应用。在食品工业中，发酵工程常用于酒精、酱油、醋等的生产。在医药工业中，发酵工程用于生产抗生素、酶和疫苗等药物。在化学工业中，发酵工程可以用于生产有机酸、氨基酸和有机溶剂等化学品。 5. 发酵工程的发展趋势 随着生物技术的发展，发酵工程也在不断进步和创新。现代发酵工程注重提高产量和降低成本，采用高效菌种和优化的培养条件可以提高产物的产量和纯度。同时，发酵工程也在探索新的应用领域，如生物能源和环境修复等。 发酵工程是一门应用性很强的学科，具有广泛的应用前景。了解发酵工程的基本原理、微生物的选择、发酵过程的控制以及其在不同领域的应用，对于从事相关工作的人员来说是非常重要的。希望本
高三发酵工程重要知识点
高三发酵工程重要知识点 发酵工程是一门综合性学科，涉及生物、化学、工程等多个领域。在高三阶段，学生需要全面掌握发酵工程的重要知识点，以应对考试和未来的学习和研究。下面将介绍一些高三发酵工程的重要知识点。 1. 发酵原理 发酵是指利用微生物在有机物质存在下进行代谢作用，产生新的有用物质过程。其中，微生物是发酵的关键因素，常见的有乳酸菌、酵母菌等。发酵的基本过程包括微生物的增殖、代谢产物的生成和底物被消耗三个阶段。 2. 发酵过程控制 发酵过程控制是指通过调节温度、pH值、氧气供应等条件，实现对发酵过程的控制和优化。在实际操作中，需要根据发酵产物的要求和微生物的特性来选择合适的控制策略。例如，对于酵母菌的发酵，温度的控制非常重要，过高或过低都会影响产率和产物质量。 3. 发酵罐设计
发酵罐是进行发酵工程实验或生产的主要设备之一。其设计应 考虑到微生物的生长特性，以提供合适的温度、氧气和营养物质。另外，罐内的搅拌、通气等操作也需要满足发酵过程的要求。发 酵罐的设计需要结合具体的实验目的和工艺要求进行。 4. 发酵产物的提取与纯化 在完成发酵过程后，常常需要对发酵产物进行提取和纯化，以 获得纯净的目标产物。常用的提取方法包括溶剂萃取、膜分离和 超滤等。纯化方法则包括离子交换、凝胶渗透和高效液相色谱等。不同的产物和实验目的需要选择合适的提取和纯化方法。 5. 发酵工程中的微生物遗传改造技术 微生物遗传改造技术是发酵工程中的重要内容之一。通过基因 工程技术，可以改造微生物的代谢途径和酶系统，以增加目标产 物的产量和改善其质量。例如，通过引入外源基因，可以使微生 物产生重要的药物、酶和生物材料等。 6. 发酵工程中的安全与环保 在进行发酵工程实验和生产过程中，安全和环保是必须重视的 问题。需注意生物安全防护、废棄物处理和能源的优化利用等。
2022年发酵工程知识点
第一章发酵工程概述 一、发酵工程：是运用微生物特定旳形状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用与工业化生产旳技术体系，是将老式发酵与现代旳DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来旳发酵技术。二、发酵工程简史： 1590 荷兰人詹生制作了显微镜 1665 英国人胡克制作旳显微镜观测到了霉菌 近代发酵工程建立初期1864 巴斯德灭菌法 1856 psateur 酵母导致酒精发酵 19世纪末Koch 纯种分离和培养技术 三、发酵工程技术旳特点 （1）主体微生物旳特点 ①微生物种类繁多，繁殖速度快、代谢能力强，容易通过人工诱变获得有益旳突变株； ②微生物酶旳种类诸多，能催化多种生化反映 ③微生物可以运用有机物、无机物等多种营养源 ④可以用简易旳设备来生产多种多样旳产品 ⑤不受气候、季节等自然条件旳限制等长处 （2）发酵工程技术旳特点 ①发酵工程以生命体旳自动调节方式进行，数十个反映可以在发酵设备中一次完毕 ②反映一般在常温下进行，条件温和，耗能少，设备简朴 ③原料一般以糖蜜，淀粉等碳水化合物为主 ④容易生产复杂旳高分子化合物 ⑤发酵过程中需要避免杂菌污染 (3)发酵工程反映过程旳特点 ①在温和条件下进行旳 ②原料来源广泛，一般以糖、淀粉等碳水化合物为主
③反映以生命体旳自动调节形式进行（同（2）①） ④发酵分子一般为小分子产品，但也很容易生产出复杂旳高分子化合物 四、发酵工程旳一般特性 ①与化学工程相比，发酵工程中微生物反映具有如下特点： 作为生物化学反映，一般在常温常压下进行，没有爆炸之类旳危险，不必考虑防爆问题，尚有也许使一种设备具有多种用途 ②原料一般以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，加入少量旳多种有机或无机氮源，只要不含毒，一般无精制旳必要，微生物自身就有选择旳摄取所需物质 ③反映以生命体旳自动调节方式进行因此数十个反映过程可以像单一反映同样，在称为发酵罐旳设备内很容易进行 ④可以容易旳生产复杂旳高分子化合物，是发酵工业最有特色旳领域 ⑤由于生命体特有旳反映机制，能高度选择性旳进行复杂化合物在特定部位旳氧化还原官能团导入等反映 ⑥生产发酵产物旳生物物质菌体自身也是发酵产物，富含维生素、蛋白质、酶等有用物质，因此除特殊状况外，发酵液等一般对生物体无害。 ⑦发酵生产在操作上最需要注意旳是避免杂菌污染。进行设备旳冲洗、灭菌，空气过滤等，使全过程在无菌条件下运转 ⑧通过微生物旳菌种改良，可以运用原有生产设备使生产奔腾上升 五、发酵罐旳类型 1. 按微生物生长：厌氧和好氧发酵设备 2. 按发酵罐设备特点： 1）机械搅拌通风发酵罐 循环式：伍式、文氏管式发酵罐非循环式：通风式、自吸式发酵罐 2）非机械搅拌通风发酵罐 循环式：气提式、液提式发酵罐非循环式：排管式、喷射式发酵罐 3. 按溶积分类 50L如下旳是实验室发酵罐
发酵工程知识点总结
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 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 3、诱变育种和分子育种的定义。 诱变育种的含义 应用微生物遗传和变异理论，用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群, 促进其突变率大幅度提高, 然后采用简便、快速和高效的筛选方法, 从中挑选少数符合育种目的的突变株, 以供生产实践或科学研究用 分子育种的含义 分子育种（分子克隆、基因工程）是分子水平上的育种方法。根据需要，用人工的方法取得供体DNA上的基因，在体外重组于载体DNA上，再转移到受体细胞使其复制、转录和翻译，表达出供体基因原有的遗传形状。 3、初级代谢产物和次级代谢产物的定义。 1初级代谢产物的定义：微生物代谢产生的，并且是微生物生长与繁殖所必需的代谢产物初级代谢产物种类：有机酸、氨基酸、核苷酸、蛋白质（包括酶）、多糖、核酸等 2次级代谢产物的定义：微生物代谢产生的，与微生物生长与繁殖无明确关系的代谢产物； 种类包括：抗生素、激素、毒素、色素、信息素、生物碱等。 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
发酵工程原理知识点总结
1、发酵：通过微生物的生长繁殖和代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程。 2、发酵工程：利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程技术体系,它是生物工程和生物技术学科的重要组成部分，又叫微生物工程 3、发酵工程技术的发展史： ①1900年以前—-自然发酵阶段 ②1900—1940——纯培养技术的建立(第一个转折点） ③1940—1950——通气搅拌纯培养发酵技术的建立（第二个转折点） ④1950—1960--代谢控制发酵技术的建立（第三个转折点) ⑤1960—1970——开发发酵原料时期（石油发酵时期) ⑥1970年以后——进入基因工程菌发酵时期以及细胞大规模培养技术的全面发展 4、工业发酵的类型： ①按微生物对氧的不同需求：厌氧发酵、需氧发酵、兼性厌氧发酵 ②按培养基的物理性状:固体发酵、液体发酵 ③按发酵工艺流程：分批发酵、补料发酵、连续发酵 5、发酵生产的流程:（重要） ①用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的制备 ②培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌 ③扩大培养有活性的适量纯种，以一定比例将菌种接入发酵罐中 ④控制最适的发酵条件使微生物生长并形成大料的代谢产物 ⑤将产物提取并精制，以得到合格的产品 ⑥回收或处理发酵过程中所产生的三废物质 6、常用的工业微生物： ①细菌：枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等 ②放线菌：链霉菌属、小单胞菌属和诺卡均属 ③酵母菌：啤酒酵母、假丝酵母、类酵母 7、未培养微生物：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 8、rRNA序列分析：通过比较各类原核生物的16S和真核生物的18S的基因序列，从序列差异计算它们之间的进化距离，从而绘制进化树. 选用16S和18S的原因是：它们为原 核和真核所特有，其功能同源且较为古 老，既含有保守序列又含有可变序列,分 子大小适合操作,它的序列变化与进化距 离相适应。 9、菌种选育改良的具体目标: ①提高目标产物的产量 ②提高目标产物的纯度 ③改良菌种性状，改善发酵过程 ④改变生物合成途径,以获得高产的新产 品 10、发酵工业菌种改良方法： ①常规育种：诱变和筛选，最常用。关键 是用物理、化学或生物的方法修改目的微 生物的基因组，产生突变。 ②细胞工程育种：杂交育种和原生质体融 合育种 ③代谢工程育种:组成型突变株的选育、 抗分解调节突变株的选育、营养缺陷型在 代谢调节育种中的应用、抗反馈调节突变 株的选育、细胞膜透性突变株的选育 ④基因工程育种：原核表达系统、真核表 达系统 ⑤蛋白质工程育种：定点突变技术、定向 进化技术 ⑥代谢工程育种:改变代谢途径、扩展代 谢途径 ⑦组成生物合成育种：通过合成化合物库 进行高效率的筛选 ⑧反向生物工程育种：希望表型的确定— —确定表型的决定基因--重组DNA技术将 该基因在特定生物中表达。 11、发酵工业菌种保藏的必要性和技术: 必要性：菌种退化：主要指生产菌种 或选育过程中筛选出来的较优良菌株，由 于进行接种传代或保藏之后，群体中某些 生理特征和形态特征逐渐减退或丧失的 现象。 技术：斜面低温保藏法、砂土管保藏法、 冷冻真空干燥法、液氮超低温保藏法 12、适宜于大规模工业微生物发酵的培养 基的共性: （1）单位培养基能够生产最大量的目 的产物 （2)能够使目的产物的合成速率最大 (3）能够使副产物合成的量最少 （4）所采用的培养基应该质量稳定、 价格低廉、易于长期获得 （5）所采用的培养基尽量不影响工业 好气发酵中的通气搅拌性能及发酵产物 的后处理 13、培养基中的碳源： 作用：a提供微生物菌体生长繁殖所 需要的能源以及合成菌体所需的碳骨架 b提供菌体合成目的产物的原料。 常用的碳源有糖类、油脂、有机酸和 低碳醇等 14、培养基中的氮源: 作用：主要用于构成菌体细胞物质(氨基 酸、蛋白质、核酸等）和含氮代谢物 常用的氮源：a 无机氮源（速效氮 源）：铵盐、硝酸盐和氨水 b 有机氮源：如花生饼粉、黄豆饼粉、 玉米浆、蛋白胨、酵母粉、酒糟 15、生理酸性物质：经微生物代谢后能形 成酸性物质的无机氮源(硫酸铵) 生理碱性物质：菌体代谢后能产生碱 性物质的无机氮源(硝酸钠） 16、前体：指加入到发酵培养基中，能直 接被微生物在生物合成过程中结合到产 物分子中去，其自身的结构并没有多大变 化,但是产物的产量却因其加入二有较大 提高的一类化合物 17、产物合成促进剂：指那些细胞生长非 必需的，但加入后能显著提高发酵产量的 一些物质 18、发酵培养基的设计原理： ①首先确定培养基的组成成分,然后 再决定各组分之间的最佳配比。 ②培养基的组分配比、缓冲能力、黏 度、灭菌是否彻底、灭菌后营养破坏的程 度以及原料中杂质的含量等因素对菌体 生长和产物合成有影响。 ③从微生物生长、产物合成的角度需考 虑：菌体的同化能力、培养基对菌体代谢 的阻遏与诱导的影响、碳氮比对菌体代谢 调节的重要性、pH对不同菌体代谢的影响 19、发酵培养基的优化方法： ①根据前人的经验和培养基成分确定时 一些必须考虑的问题，初步确定可能的培 养基成分 ②通过单因子实验最终确定出最为适 宜的培养基成分 ③培养基成分确定后,剩下的问题就是 各成分最适的浓度，由于培养基成分很 多，为减少实验次数常采用一些合理的实 验设计方法:正交实验、响应面法、 响应面法:利用合理的实验设计，建 立多元二次方程模型来拟合因素和响应 值之间的函数关系,通过对回归方程的 分析来寻求最优工艺，解决多变量问题的 一种统计学方法,该法被广泛应用于农、 生物、食品、化工等领域。（了解) 20、灭菌:用化学或物理方法杀死物料或