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1、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: 1900年以前一自然发酵阶段 1 9 0 0 1 940纯培养技术的建立 （第一个转折点） 19401950-通气搅拌纯培养发 酵技术的建立（第二个转折点） 19501960-代谢控制发酵技术的建立（第三个转折点） 19601970开发发酵原料时期（石油发酵时期） 1970 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
2、面发展4、工业发酵的类型: 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 按培养基的物理性状：固体发酵、 液体发酵 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） 用作种子扩大培养及发酵生产的各 种培养基的制备 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 控制最适的发酵条件使微生物生长并 形成大料的代谢产物 将产物提取并精制，以得到合格的产 品 回收或处理发酵过程中所产生的三废物质6、常用的工业微生物: 细菌：枯草芽抱杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等 放线菌：链霉菌属、小单胞菌属和 诺卡均属 酵母菌：啤
3、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： 提高目标产物的产量 提高目标产物的纯度 改良菌种性状，改善发酵过程 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： 常规育种:诱变和筛选，最常用
4、。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。 细胞工程育种：杂交育种和原生质 体融合育种 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 基因工程育种:原核表达系统、真核 表达系统 蛋白质工程育种：定点突变技术、 定向进化技术 代谢工程育种：改变代谢途径、扩 展代谢途径 组成生物合成育种 :通过合成化合 物库进行高效率的筛选 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
5、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
6、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
7、：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： 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。 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. 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： 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 通过单因子实验最终确定出最为适 宜的培养基成分 培养
8、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 设备中所有有生命物质的过程消毒:用物理或化学方法杀死空气、 地表以及容器和器具表面的微生物除菌：用过滤方法除去空气或液体中 的微生物及其抱子防腐：用物理或化学方法杀死或抑制 微生物的生长和繁殖21、发酵工业污
9、染的危害： 染菌对不同菌种发酵有不同的影 响（消耗营养、合成新产物、改变pH、分 解产物、噬菌体破坏极大 不同发酵时期染菌对发酵有不同 的影响（种子扩大时，发酵前期、中期、 后期染菌） 杂菌污染对发酵产物提取和产品 质量有一定的影响22、杂菌污染的防治：染菌的检查与类型的判断：显微镜 检查法、平板划线培养检查法、肉汤培养 检查法、发酵过程中的异常现象观察法污染的原因分析：从污染杂菌的种 类、污染时间、染菌的程度进行分析杂菌污染的途径及其预防： 种子带菌：培养基及器具灭菌要彻底、 避免菌种在移接过程中受污染、避免菌种 培养过程或保藏过程中受污染 过滤空气带菌：正确选择采气 口、根据气候条件设计合
10、理的空气处理流 程、设计安装合理的空气过滤器 设备的渗漏或“死角造成染菌：a发酵罐的“死角”：加强清洗并定期铲 除污垢、安装放汽边阀 b管道安装不当或配置不合理形成的“死 角”：法兰的加工、焊接和安装要符合灭 菌要求，使衔接处管道畅通、光滑、密封 性好，尽可能减少连接法兰 培养基灭菌不彻底造成的染菌：彻底灭 菌 操作不当造成染菌：操作要严 格规范 噬菌体染菌:以净化环境为 中心的综合防治23、设备的“死角”：由于操作、设备结 构或人为因素造成的屏障等原因，使蒸汽 不能到达预定的灭菌部位或该部位的冷 空气不易在加热过程中排净，从而不能达 到彻底灭菌要求的设备的渗漏：指发酵设 备、管道、阀门等在长
11、期使用过程中，由 于化学腐蚀、电化学腐蚀、磨蚀、加工制 作不良等原因形成微小漏孔后发生渗漏 染菌24、致死温度：杀死微生物的极限温度对数残留定律：在一定温度下，微生高压空气直接通入空气过滤器，可物受热致死遵循分子反应速率理论，微生能引起过滤介质碳化或燃烧，而且增大发 物受热死亡的速率一dN/dt与任何瞬间残酵罐的降温负荷，给发酵带来困难，导致 留的活菌数N成正比：-dN/dt = kN菌种损伤。非对数残留定律：实际过程中某些微*为什么要除水、除油？ 生物受热死亡的速率不符合对数残留定除水:冷却降温后压缩空气的相对湿度增律,Nt /No对灭菌时间t在半对数坐标中标 大，会析出水来，致使过滤介质受
12、潮失效 绘得到的残留曲线不是直线。（微生物芽除油：若压缩空气是由含油压缩机制得， 抱）在T相同时，对数与非对数定律的灭会不可避免地夹带润滑油 菌时间t不同.30、空气的绝对湿度：1m?湿空气中含有25、当灭菌温度升高时，微生物死亡速率的水蒸气绝对量（kg）大于培养基成分破坏的速率（高温加快灭空气的相对湿度（）：空寂的绝对菌法）湿度与同温下饱和绝对湿度之比值或者26、分批灭菌：将配制好的培养基放入发空气中水蒸气分压与同温度时的饱和水 酵罐或其它装置中，通入蒸汽将培养基和蒸气压之比值所用设备仪器进行灭菌的操作，也称为实空气的湿含量（x）： 1kg干空气中含罐灭菌。有的水汽量分批灭菌的阶段：升温、保
13、温、冷却露点：当空气的相对湿度等于1时，空27、连续灭菌：将配制好的培养基向发酵气中水蒸气已饱和，此时的温度称为露点 罐等培养装置输送的同时进行加热、保温Td和冷却等灭菌操作。大当TTd时，有水析出，空气的湿发酵罐应在连续灭菌开始前先进行含量降低。空罐灭菌，以容纳经过灭菌的培养基31、种子扩大的级数：制备种子需逐级扩28、空气过滤除菌：采用定期灭菌的介质大培养的次数，这要根据菌体的生长繁殖 来阻截流过的空气所含的微生物而取得速率、包子发芽速率以及发酵罐的容积综 无菌空气常用的过滤介质有棉花、活性 合确定。炭、玻璃纤维、有机合成纤维、有机和无32、种子培养：将冷冻干燥管、沙土管中 机烧结材料等。
14、处于休眠状体的工业菌种接入斜面活化流程：前置空气过滤器进行粗虑一空后，在经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养而 压机升压一一级冷凝器对压缩空气降温获得一定数量和质量的纯种的过程.一二级甚至多级进行降温除水、除油一空33、优良种子应具备的条件:气加热器降低湿度一空气储罐稳压一空 气过滤器除菌一无菌空气进入发酵罐典型的设备流程： 压缩空气两级冷却析水：两次析 水、两次分离、适当加热气压缩机加热一冷却析水（两次）一再加能力流程:高位吸风塔吸入空气一粗过滤一空 热一空气过滤器除菌一次冷却、冷热空气直接混合式的养一一级种子罐（可变）一发酵罐进行发空气过滤除菌:酵总之，要满足好氧发酵，必须保证空种子制备分成两个阶
15、段：实验室种子气无菌、温度和相对湿度合适，并具有一制备阶段、生产车间种子制备阶段 定的压力。种子罐的作用是使有限数量的包子29、空气预处理的步骤：或菌丝生长繁殖成大量的菌丝体外源空气的前处理：提高空气吸风35、种龄:种子的培养时间口的位置、加强吸入空气的前过滤 空气压缩及压缩空气的冷却 压缩空气冷却后的除水、除油 大为什么要进行空气压缩？为了克服输送过程中过滤介质的阻力 大为什么空气压缩后要进行冷却? 菌种细胞的生长活力强 菌种生理状态稳定 菌体浓度及总量满足大容量发酵 罐接种量的要求 无杂菌污染，保证纯种发酵 菌种适应性强，能保持稳定的生产 34、种子制备的步骤：活化培养一扩大培接种龄：种子罐中培养的菌丝体转入 下一级种子罐或发酵罐时的培养时间接种量：移入的种子液体积和接种后 培养液体积的比例36、影响种子质量的因素：原材料质量、 培养温度、湿度、通气与搅拌、斜面冷藏时间、培养基、pH37
