發(fā)酵工程重點(diǎn)

1、選擇性壓力：不同種類的微生物其生長(zhǎng)繁殖對(duì)環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)的要求不同，人為控制某些條件，使之利于某類或某種微生物生長(zhǎng)，而不利于其他種類微生物的生存，以達(dá)到使目的菌種占優(yōu)勢(shì)，而得以快速分離純化的目的。分批培養(yǎng):指在一個(gè)密閉系統(tǒng)內(nèi)投入有限數(shù)量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)后，接入少量微生物菌種進(jìn)行培養(yǎng)，使微生物生長(zhǎng)繁殖，在特定條件下完成一個(gè)生長(zhǎng)周期的微生物培養(yǎng)方法。 連續(xù)培養(yǎng)：使細(xì)胞或細(xì)菌生長(zhǎng)和繁殖狀態(tài)長(zhǎng)時(shí)間維持穩(wěn)定的培養(yǎng)技術(shù)。通常是使發(fā)酵罐或生物反應(yīng)器內(nèi)的條件(包括營(yíng)養(yǎng)、pH、代謝產(chǎn)物等)保持連續(xù)穩(wěn)定而實(shí)現(xiàn)。對(duì)數(shù)殘留定律：微生物的死亡速率(dN/dt)與任意瞬時(shí)殘存的微生物數(shù)量成正比，稱之為對(duì)數(shù)殘留定律種子擴(kuò)大培養(yǎng)：是指將

2、保存在砂土管、冷凍干燥管中處于休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后，在經(jīng)過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級(jí)放大培養(yǎng)而獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。前體：指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過程中結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而又較大的提高。促進(jìn)劑：促進(jìn)劑是指那些非細(xì)胞生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑?？?cè)揪剩阂荒臧l(fā)酵染菌的批（次）數(shù)與總總投料批（次）數(shù)之比的百分率。DE值：糖化液中還原糖含量占干物質(zhì)的百分率，用以表示淀粉糖的糖組成。培養(yǎng)基滅菌:是指從培養(yǎng)基中殺滅有生活能力的細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)體及其孢子，或從中將其除去，為

3、后續(xù)發(fā)酵過程創(chuàng)造無(wú)菌的條件。實(shí)罐滅菌：將配制好的培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐中，通入蒸汽進(jìn)行滅菌的方法，也稱分批滅菌。發(fā)酵：指微生物在無(wú)氧條件下，分解各種有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生能量的一種方式。接種量：是指移入的種子液體積和接種后培養(yǎng)液體積的比例。DX值：糖化液中葡萄糖含量占干物質(zhì)的百分率，用以表示淀粉糖的糖組成。過濾除菌：使含菌空氣通過過濾介質(zhì)，以阻截空氣流中所含微生物，從而取得無(wú)菌空氣的方法。發(fā)酵工程的一般特征1.作為生物化學(xué)反應(yīng)，通常是在常溫、常溫常壓下進(jìn)行的，爆炸危險(xiǎn)較小。2.主要以可再生資源作原料，原料通常以糖蜜，淀粉等碳水化合物為主，加入少量有機(jī)即或無(wú)機(jī)氮源，只要不含毒物，一般無(wú)精制必要，微生物本身能有選

4、擇地?cái)z取所需物質(zhì)。3.反應(yīng)是以生命體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式進(jìn)行，因此數(shù)十個(gè)反應(yīng)過程能象單一反應(yīng)一樣，在單一設(shè)備（發(fā)酵罐）內(nèi)很容易進(jìn)行。4.能容易生產(chǎn)復(fù)雜的高分子化合物，是發(fā)酵工業(yè)最有特色的領(lǐng)域。5.由于生命體的特有反應(yīng)機(jī)制，能高度選擇性地進(jìn)行復(fù)雜化合物在特定部位的氧化、還原、官能團(tuán)導(dǎo)入等反應(yīng)。6.生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)物的微生物菌體本身也是發(fā)酵產(chǎn)物，富含維生素、蛋白質(zhì)、酶等有用物質(zhì)。因此，除特殊情況外，發(fā)酵液通常對(duì)生物體無(wú)害。7.發(fā)酵生產(chǎn)在操作上最需要注意的是防止雜菌污染。進(jìn)行設(shè)備的沖洗，滅菌，空氣過濾等，使全過程處于無(wú)菌狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，是非常重要的。一旦失敗損失將非常慘重。特別是噬菌體。8.通過微生物的菌種改良，能

5、夠利用原有生產(chǎn)設(shè)備使生產(chǎn)飛躍上升。啤酒酵母根據(jù)長(zhǎng)與寬的比例，分三組：第一組 長(zhǎng)寬比為12 細(xì)胞多為圓形、卵圓形； 主要供生產(chǎn)啤酒、白酒和酒精及面包第二組 長(zhǎng)寬比為2 多供生產(chǎn)葡萄酒、果酒用第三組 長(zhǎng)寬比大于2 耐高滲透壓，供發(fā)酵甘蔗糖蜜生產(chǎn)酒精用發(fā)酵工程工業(yè)生產(chǎn)水平的三個(gè)決定要素：1生產(chǎn)菌種的性能2發(fā)酵和提取工藝條件3生產(chǎn)設(shè)備發(fā)酵工業(yè)對(duì)微生物菌種的要求2.發(fā)酵周期短,產(chǎn)量高3.不易變異退化，抗噬菌體能力強(qiáng)4.最好是產(chǎn)生胞外產(chǎn)物的菌種,利于分離發(fā)酵過程菌種有什么特點(diǎn)（1） 菌種細(xì)胞的生長(zhǎng)活力強(qiáng)，一種至發(fā)酵罐后能迅速生長(zhǎng)，遲緩期短（2） 生長(zhǎng)性狀穩(wěn)定（3） 菌種總量及濃度能滿足發(fā)酵罐的要求（4）

6、無(wú)雜菌污染（5） 保持穩(wěn)定的生產(chǎn)能力微生物富集的原則 微生物富集方法：投其所好，取其所抗發(fā)酵過程中主要分析的項(xiàng)目抗生素的效價(jià) PH 糖含量 氨基氮和氨氮磷 菌絲濃度和粘度淀粉水解糖的制備的主要方法（1）酸解法：以酸（無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸）為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解為葡萄糖的方法。(2) 酶解法：以酶為催化劑，在常溫常壓下將淀粉水解為葡萄糖的方法。包括液化和糖化兩個(gè)過程，故又稱雙酶水解法。(3) 酸酶結(jié)合純種發(fā)酵和混種發(fā)酵純種發(fā)酵：把各種微生物彼此分開并培養(yǎng)成純種微生物的技術(shù)，也稱為單一純種培養(yǎng)混合發(fā)酵：混合培養(yǎng)物發(fā)酵，指多種微生物混合在一起共用一種培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵，也 稱混合培養(yǎng)。二者的比較：三

7、多一少：生產(chǎn)人員少，原材料和能源消耗少，設(shè)備和器材少，而生產(chǎn)的效益高或產(chǎn)品種類多?；旌习l(fā)酵能過得到一些獨(dú)特的產(chǎn)品而純種發(fā)酵很難做到?；旌系亩喾N菌種，提高生產(chǎn)效益。種子及發(fā)酵液進(jìn)行無(wú)菌狀況檢查常用的方法染菌的檢查（1）顯微鏡檢查法（最簡(jiǎn)單、最直接、最經(jīng)常）：染色，鏡檢（形態(tài)特征）（2）平板劃線培養(yǎng)或斜面培養(yǎng)檢查法：觀察菌落特征。平板制好后，應(yīng)先保溫24小時(shí)，確定無(wú)菌。可將樣品先于37保溫培養(yǎng)6-8h，使雜菌迅速增殖。（3）肉湯培養(yǎng)基檢查法（酚紅變色pH6.8-8.4）：用于培養(yǎng)基和無(wú)菌空氣的檢測(cè)。渾濁或者變色或平板培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)異常菌落可判斷為染菌。應(yīng)有空白對(duì)照。種子擴(kuò)大培養(yǎng)的一般步驟？分為兩個(gè)階段實(shí)

8、驗(yàn)室種子制備階段和生產(chǎn)車間種子制備階段休眠孢子母斜面活化搖瓶種子或茄子瓶斜面或固體培養(yǎng)基孢子一級(jí)種子罐二級(jí)種子罐發(fā)酵罐微生物的分離和篩選查閱資料、調(diào)查研究設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案試樣的采集產(chǎn)生菌的分離初篩復(fù)篩高產(chǎn)菌株(野生菌株)小型試驗(yàn)采樣時(shí)要注意的問題氣候、水分、空氣來(lái)源要廣結(jié)合產(chǎn)品的特點(diǎn)標(biāo)簽：地點(diǎn)、時(shí)間、氣候等工業(yè)上常用的糖類葡萄糖純葡萄糖、水解淀粉乳糖純?nèi)樘?、乳清粉淀粉大麥、木薯、紅薯、玉米、馬鈴薯等蔗糖甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗紅糖、精白糖等影響滅菌的因素1培養(yǎng)基成分對(duì)滅菌的影響。油脂，糖類及一定濃度的蛋白質(zhì)可增加微生物的耐熱性；另一些物質(zhì)，如高濃度的鹽類、色素等可削弱其耐熱性。2培養(yǎng)基的物理狀態(tài)對(duì)滅

9、菌的影響3培養(yǎng)基中微生物數(shù)量對(duì)滅菌的影響4培養(yǎng)基中氫離子濃度對(duì)滅菌的影響培養(yǎng)基中氫離子濃度直接影響滅菌的效果。培養(yǎng)基的pH越低，所需殺滅微生物的溫度越低。5微生物細(xì)胞中水分對(duì)滅菌的影響細(xì)胞含水越多，蛋白質(zhì)變性的溫度越低6微生物細(xì)胞菌齡對(duì)滅菌的影響老細(xì)胞水分含量低、低齡細(xì)胞水分含量高7空氣排除情況對(duì)滅菌的影響8攪拌對(duì)滅菌的影響9泡沫對(duì)滅菌的影響兩級(jí)冷卻、適當(dāng)加熱除菌流程粗過濾器壓縮機(jī)貯罐冷卻器旋風(fēng)分離器冷卻器絲網(wǎng)分離器加熱器總過濾器發(fā)酵染菌的異?，F(xiàn)象有哪些（1）菌體生長(zhǎng)差（2）pH不正常（3）溶解氧異常（4）泡沫過多（5）菌體濃度過高或過低噬菌體污染的預(yù)防 合理使用抗性菌種嚴(yán)格活菌體排放，切斷噬

10、菌體的糧源做好環(huán)境衛(wèi)生，消滅噬菌體與雜菌 嚴(yán)防噬菌體與雜菌進(jìn)入種子罐或發(fā)酵罐內(nèi)抑制罐內(nèi)噬菌體的生長(zhǎng)污染噬菌體后的處理方法并罐法添加噬菌體抑制劑的方法放罐重消法使用抗性菌株發(fā)酵過程工藝控制的代表參數(shù)中的物理參數(shù)溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、空氣壓力、空氣流量、表觀粘度等溫度對(duì)發(fā)酵有何影響在最適溫度下，微生物生長(zhǎng)迅速；超過最高溫度微生物即受到抑制或死亡；在最低溫度范圍內(nèi)微生物尚能生長(zhǎng)，但生長(zhǎng)速度非常緩慢，世代時(shí)間無(wú)限延長(zhǎng)。在最低和最高溫度之間，微生物的生長(zhǎng)速率隨溫度升高而增加，超過最適溫度后，隨溫度升高，生長(zhǎng)速率下降，最后停止生長(zhǎng)，引起死亡。控制在發(fā)酵罐上安裝夾套和蛇罐，通過循環(huán)冷卻水控制冷卻介質(zhì)：深井水或冷凍

11、水控制方式：手動(dòng)控制或自動(dòng)控制在淀粉水解過程中，葡萄糖還發(fā)生較弱的脫水反應(yīng)在淀粉水解過程中，葡萄糖除發(fā)生聚合反應(yīng)外，還發(fā)生較弱的脫水反應(yīng)，生成5羥甲基糠醛，5羥甲基糠醛不穩(wěn)定，又進(jìn)一步分解成乙酰丙酸，甲酸等，這些物質(zhì)相互聚合，或與氨基酸聚合，生成有色物質(zhì)。影響種子質(zhì)量的因素1孢子的質(zhì)量 2接種量3種齡4培養(yǎng)基5培養(yǎng)條件泡沫對(duì)發(fā)酵的影響1）降低了發(fā)酵罐的裝料系數(shù)；2）增加了菌群的非均一性；3）增加了染菌的機(jī)會(huì)； 4）菌體生活環(huán)境發(fā)生改變，妨礙了菌體的呼吸，造成代謝異常，導(dǎo)致菌體提取自溶；5）導(dǎo)致產(chǎn)物的損失 ；6）消沫劑的加入將給提取工序帶來(lái)困難?？刂品椒?機(jī)械方法消沫利用物理作用，靠機(jī)械的強(qiáng)烈振

12、動(dòng)或壓力的變化促使泡沫破碎。2消沫劑消沫微生物工業(yè)發(fā)酵的基本過程（1） 原料的選擇與預(yù)處理（2） 微生物菌種的選育及種子擴(kuò)大培養(yǎng)（3） 培養(yǎng)基的配制及滅菌（4） 無(wú)菌空氣的制備（5） 發(fā)酵（6） 產(chǎn)物的分離，提取（7） 產(chǎn)物的精制，干燥 （8） 廢物的回收和利用通風(fēng)發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)1、軸封；2、人孔；3、梯子；4、聯(lián)軸器；5、中間軸承；6、攪拌槳；7、空氣分布管；8、排料管；9、溫度計(jì)；10、（換熱裝置）冷卻器；11、軸；12、取樣口；13、變速裝置；14、電機(jī)。軸封聯(lián)軸器和軸承 二、填空題1、 微生物發(fā)酵培養(yǎng)（過程）方法主要有 分批 培養(yǎng)、補(bǔ)料分批 培養(yǎng)、連續(xù) 培養(yǎng)、半連續(xù) 培養(yǎng)四種。

13、2、 微生物生長(zhǎng)一般可以分為：調(diào)整期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期。3、 發(fā)酵過程工藝控制的只要化學(xué)參數(shù) 溶解氧、PH、核酸量等.4、 發(fā)酵過程控制的目的就是得到最大的比生產(chǎn)率和最大的得率。5、 菌種分離的一般過程 采樣、富集、分離、目的菌的篩選。 6、 富集培養(yǎng)目的就是讓 目的菌 在種群中占優(yōu)勢(shì)，使篩選變得可能。7、 根據(jù)工業(yè)微生物對(duì)氧氣的需求不同，培養(yǎng)法可分為 好氧培養(yǎng) 和 厭氧培養(yǎng) 兩種。 8、 微生物的培養(yǎng)基根據(jù)生產(chǎn)用途只要分為 孢子 培養(yǎng)基、種子 培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基。9、 常用滅菌方法：化學(xué)滅菌、射線滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌 10、 常用工業(yè)微生物可分為： 細(xì)

14、菌、 酵母菌、 霉菌、 放線菌四大類。11、 發(fā)酵過程工藝控制的代謝參數(shù)中物理參數(shù) 溫度、壓力、攪拌轉(zhuǎn)速、功率輸入、流加數(shù)率和質(zhì)量 等12、 環(huán)境無(wú)菌的檢測(cè)方法有：顯微鏡檢查法、肉湯培養(yǎng)法、平板培養(yǎng)法、發(fā)酵過程的異常觀察法等13、 染菌原因： 發(fā)酵工藝流程中的各環(huán)節(jié)漏洞和發(fā)酵過程管理不善兩個(gè)方面。14、 實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的發(fā)酵菌液體發(fā)酵方式主要有四種：試管液體培養(yǎng)、淺層液體培養(yǎng)、搖瓶培養(yǎng)、臺(tái)式發(fā)酵罐 加器15、 發(fā)酵高產(chǎn)菌種選育方法包括 （自然選育）、（雜交育種）、（誘變育種）、（基因工程育種）、（原生質(zhì)體融合）。16、 發(fā)酵產(chǎn)物整個(gè)分離提取路線可分為：預(yù)處理、固液分離、初步純化、精細(xì)純化和成品加工加工等五個(gè)主要過程。17、 發(fā)酵過程主要分析項(xiàng)目如下 ：pH、排氣氧、排氣CO2和呼吸熵、糖含量、氨基氮和氨氮、磷含量、菌濃度和菌形態(tài)。18、 微生物調(diào)節(jié)其代