发酵工程原理与技术应用.doc

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1、发酵复习资料1,发酵工程原理与技术应用：2,发酵工业的特点：1．一步生产：微生物发酵是由一系列极其复杂的生化反应组成，反应所需的各种酶均包含在微生物细胞内。2.反应条件温和3.原料纯度要求低：常以农副产品作原料，如薯干、麸皮等。原料来源丰富，价格低廉。4.设备的通用性高:对微生物发酵来说，无论好氧发酵还是厌氧发酵，它们的发酵设备都大同小异，即好氧的一般都用搅拌式发酵罐加空气过滤系统。厌氧发酵都用密封式发酵罐。5.对环境的污染相对较小：发酵所用的原料是农副产品，废水中虽然生物需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）较高，但有毒物质少

2、。6.生产受自然条件限制小3，工业发酵的类型：按微生物对氧的需求可分为需氧发酵、厌氧发酵以及兼性厌氧发酵。按培养基物理性状可分为液体发酵和固体发酵。按工艺流程分为分批发酵、连续发酵（又分为单级恒化器连续发酵、多级恒化器连续发酵及带有细胞再循环的单级恒化器连续发酵））和补料发酵。4，发酵生产的工艺流程：用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的配制；培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌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；控制量适的发酵条件使微生物生长并形成大量的代谢产物；将产物提取并精制，以得到合格的产品；回收或处理

3、发酵过程中所产生的三废物质。5，发酵工业菌种品种：细菌枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等放线菌链霉菌属、小单胞菌属酵母啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等霉菌根霉、毛霉、犁头霉、红曲霉、曲霉及青霉等未培养微生物6，发酵工业对菌种的要求：1，能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物2，有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作要强3，遗传性能要相对稳定4，不易感染它种微生物或噬菌体5，产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）6，生长快，发酵周期短，生产特性要符合工艺要求7，培养条件易于控制

4、7，微生物菌种的分离筛选的步骤：定方案——采样：有针对性地采集样品——样品预处理富集培养——菌种分离——菌种的初筛和复筛——菌种发酵性能鉴定——菌种保存8，次级代谢：最初定义为由微生物合成，但对其自身的生长、繁殖和发育并没有影响的一类物质的过程。,初级代谢：通常把微生物产生的对自身生长和繁殖必须的物质称为初级代谢产物，而产生这些物质的代谢体系或过程称为初级代谢。分为：分解代谢和合成代谢。9，诱变育种中需考虑的若干因素：选择合适的出发菌株；复合诱变剂的使用（扩大基因突变的频率）；诱变剂剂量的选择（对不同微生物使用诱变剂的剂量是不同

5、的）；变异菌株的筛选10，诱变育种的基本步骤：出发菌株的选择处理菌悬液的制备诱变处理中间培养分离和筛选11，退化机理及其防止措施：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完全丧失的现象。主要原因：基因突变、连续传代。采用减少传代、经常纯化、创造良好的培养条件、用单细胞移植传代以及科学保藏等措施，不但可以使菌种保持优良的生产能力，而且还能使已退化的菌种得到恢复提高。12，设计适宜于工业大规模发酵的培养基应遵守的原则：必须提供合成微生物细胞和发酵产物的

6、基本成分。有利于减少培养基原料的单耗，即提高单位营养物质的转化率。有利于提高产物的浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力。有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期。尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化，并尽可能减少“三废”物质.原料价格低廉，质量稳定，取材容易。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。13，碳源作用及常见种类：1、作用：提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需的碳成分；提供合成目的产物所必须的碳成分。2、来源：糖类、油脂、有机酸、正烷烃、低碳醇。（特殊情况下，如碳源缺

7、乏时，水解物或氨基酸等也可被微生物视为碳源使用）14，氮源：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。常用的氮源可分为两大类：有机氮源和无机氮源。15，生长调节物质包括生长因子、前体、产物抑制剂和促进剂16，培养基类型：培养基按其组成物质的纯度可分为合成培养基和天然培养基；按其状态可分为固体培养基、半固体培养基和液体培养基；按其用途可分为孢子（斜面）培养基、种子培养基和发酵培养基三种。17，碳氮比对菌体代谢调节的重要性（作业，正交实验）：培养基中碳氮比对微生物生长繁殖和产物合成的影响极为显著。氮源过多，会使

8、菌体生长过于旺盛，PH偏高，不利于代谢产物的积累；氮源不足，则菌体繁殖量少，从而影响产量。碳源过多则容易形成较低的Ph;若碳源不足则容易引起菌体的衰老和自溶。微生物在不同生长阶段对碳氮比的最适要求也不一样。一般，因为碳源既作为碳骨架参与菌体和的合成又作为生命过程