微生物发酵技术应用.docx

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1、微生物发酵技术应用地质与环境学院环境工程xx班xxxxxxxxxxxx【摘要】微生物发酵技术从古代就有，近年来随着科技的发展微生物发酵已经被广泛应用。微生物发酵技术以现代发酵技术为核心，利用微生物的代谢活动过程，经生物转化而大规模地制造各种工业发酵产品。发酵工程以其生产条件温和，原料来源丰富且价格低廉，产物专一，废弃物对环境的污染小和容易处理的特点在许多领域得到广泛应用。已经形成了一个品种繁多、门类齐全的独立工业体系，在国民经济中占有重要地位。【关键词】微生物发酵应用一．微生物发酵工艺过程概述微生

2、物代谢类型很多，利用不同微生物对同一种物质进行发酵或者同一种微生物在不同条件下培养所得产物均不相同。微生物代谢产物已知的有37个大类，其中16类属于药物。在菌体对数生长期所产生的产物，如氨基酸、核并酸、蛋白质、核酸、糖类等，是菌体生长繁殖所必需的。这些产物叫做初级代谢产物，许多初级代谢产物在经济上具有相当的重要性，分别形成了各种不同的发酵工业。在菌体生长静止期，某些菌体能合成一些具有特定功能的产物，如抗生素。生物碱、细菌毒素、植物生长因子等。这些产物与菌体生长繁殖无明显关系，叫做次级代谢产物。次级

3、代谢产物多为低分子量化合物，但其化学结构类型多种多样，据不完全统计多达47类。根据微生物对氧的需求、发酵采用的方式，发酵过程的动力学等可以将微生物发酵工艺分为不同的种类。如按照微生物对氧的需求将发酵分为好痒发酵、厌氧发酵和兼性厌氧发酵三大类。按照发酵过程的动力学中产物生成与碳源利用消耗关系，发酵过程分为菌体增长与碳源利用相平行的I型（偶联型）、菌体生长与产物合成是分开的或只有部分联系的II型（混合型）和菌体生长停止后产物才开始形成的III型（非偶联型）。微生物发酵最常见的分类是按照发酵方式的不同将

4、发酵过程分为间歇发酵，连续发酵和流加发酵三种类型。1.间歇发酵：间歇发酵又称为分批发酵，是指发酵过程中营养物和菌种一次加人进行培养，直到结束放出，中间除了空气进人和尾气排出，与外部没有物料交换。它是传统生物产品发酵常用的发酵方式，除了控制温度和ｐＨ及通气以外，不进行任何其他控制。分批发酵的优点是操作简单、投资少；运行周期短，染菌机会减少；生产过程、产品质量较易控制。缺点是发酵初期营养物过多会抑制微生物的生长，而发酵的中后期又因为营养物减少而降低培养效率。2.连续发酵：连续发酵是指以一定的速度向发酵

5、罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，微生物在稳定状态下生长。连续发酵使用的反应器可以是搅拌罐式反应器，也可以是管式反应器。在罐式反应器中，即使加人的物料中不含有菌体，只要反应器内含有一定量的菌体，在一定进料流量范围内，就可实现稳态操作。罐式连续发酵的设备与分批发酵设备无根本差别，一般可采用原有发酵罐改装。根据所用罐数，罐式连续发酵系统又可分单罐连续发酵和多罐连续发酵。连续发酵的稳定状态可以有效地延长分批培养中的对数期。在稳定的状态下，微生物所处的环境条件，

6、如营养物浓度、产物浓度、ｐＨ值等都能保持恒定，微生物细胞的浓度及其比生长速率也可维持不变，甚至还可以根据需要来调节生长速度。与分批发酵相比，连续发酵优点主要表现在可长期连续进行，生产能力高；缺点是操作控制要求高，投资高、杂菌污染、微生物菌种变异。连续发酵在工业发酵中应用不多见，只应用于菌种的遗传性质比较稳定的发酵，如酒精发酵等。目前主要用于实验室进行发酵动力学研究，如发酵动力学参数的测定，过程条件的优化试验等。3.流加发酵：流加发酵也叫补料分批发酵或半连续发酵，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向

7、培养系统补加一定物料的培养技术。它是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术，同时具备两者的部分优点，是一种在工业上比较常用的发酵工艺。补料分批发酵通过向培养系统中补充物料，可以使培养液中的营养物浓度较长时间地保持在一定范围内，既保证微生物的生长需要，又不造成不利影响，从而达到提高产率的目的。补料分批发酵根据补料方式不同分为单一补料分批发酵和反复补料分批发酵两种类型。单一补料分批发酵是在开始时投入一定量的基础培养基，到发酵过程的适当时期，开始连续补加碳源或(和)氮源或(和)其他必须基质，直到发酵液

8、体积达到发酵罐最大操作容积后，停止补料，最后将发酵液一次全部放出。反复补料分批发酵是在单一补料分批发酵的基础上，每隔一定时间按一定比例放出一部分发酵液，使发酵液体积始终不超过发酵罐的最大操作容积，从而在理论上可以延长发酵周期，直至发酵产率明显下降，才最终将发酵液全部放出。与传统的分批发酵相比，流加发酵具有无菌要求低；菌种变异，退化少；适用范围更广等优点。因此补料分批发酵技术在生产和科研上被广泛运用，包括单细胞蛋白、氨基酸、生长激素、抗生素、维生素、酶制剂、核苷酸、有机酸等几乎整个发