发酵工程考试整理

1、1 发酵 : 把利用微生微生 物液体发酵大方法 :1 流加培养 2物在 有氧或无氧条都采用分批培养， 这高细 胞浓度连续培度微 生物的培养？高浓 度细胞培养的生 物工程细胞的件下 的生命活动来种培 养方式的缺点养 3 菌体循环利用等制备 微生物菌体或是：发酵液中最终细4 四大工程 : 发酵工其代 谢产物的过程胞浓度不高。 如果通统称为发酵。过改进工艺技术， 使发酵 液中微生物细( Fermentation )22 发酵工程：应用微酶工程 ( 蛋白质工胞增 殖到很高的浓生物 学等相关的自程) 3 基因工程 4 细然科 学以及工程学度，那么，高浓度的胞工程细胞 将会产生高浓原理，利用微生物等度的发

2、酵产物， 这样5 菌种：用于发酵过生物 细胞进行酶促就可 以大大提高发程作 为活细胞催化转化，将原料转化成产品 或提供社会性酵设备的利用率， 降剂的微生物， 包括细低生产成本。 基于这服务的一门科学种目的，人们开始研和霉菌四大类。酶活性调节： 是指究微 生物高细胞浓6 具有生产价值的发定数量的酶， 通过其度的培养技术。 采用酵类型有五种： 微分子 构象或分子结高细 胞浓度培养技生物菌体发酵； 微构的 改变来调节其术，发酵液中菌体浓生物酶发酵； 微生催化反应的速率。度比 分批式培养可物代谢产物发酵； 高 10 倍以上3 为什么要采用高浓微生物的转化发酵；发酵提取、精制等。因而于基因型改变的现液体

3、深层发酵在发象成为表型延迟现7初级代谢产物：在酵工业中被广泛应象。菌体对数生长期所用。产生的产物，是菌体12原料：从工艺角度生长繁殖所必需的。9自然选育在生产过来看，凡是能被生物程中，不经过人工处细胞利用并转化成8液体深层发酵优理，利用菌种的自发所需的代谢产物或点：液体悬浮状态突变而进行菌种筛菌体的物料，都可作是很多微生物的最选的过程为发酵工业生产的适生长环境。在液原料。体中，菌体及营养10诱变育种：就是人物、产物（包括热量）为地利用物理或化13培养火菌的疋易于扩散，使发酵可学等因素，使诱变对义：是指从培养基中在均质或拟均质条象细胞内的遗传物杀灭有生活能力的件下进行，便于控质发生变化，引起突细

4、菌营养体及其孢制，易于扩大生产规变，并通过筛选获得子，或从中将其除模。液体输送方符合要求的变异菌去。工业规模的液体便，易于机械化操株的一种育种方法。培养灭困，杀火杂作。厂房面积小、11表型迟延现象：突菌比除去杂菌更为生产效率高，易进行变基因的出现并不常用。自动化控制，产品质等于突变表型的出14火菌与消毒的区量稳疋。产品易于现，表性的改变落后别：火菌：用物理或化学方法杀死或除12C）,由于温差引去环境中所有微生物，包括营养细胞、16圆筒体锥底发酵起热对流，特别在发罐发酵的优点:1、酵后期第一、二推动加速发酵 C.C.T发细菌芽孢和孢子。酵和传统发酵相比,力减小后，温差对流闭容器的演变。温度高于上

5、部（差更能发挥作用。在消毒：用物理或化学由于发酵基质（麦汁）C.C.T发酵技术中,方法杀死物料、容和酵母对流获得强主发酵结束不排酵器、器皿内外的病源化，可加速发酵。母，全部酵母参于后微生物。C.C.T发酵由于罐高度要大于传统 510发酵中VDKF还原,15初筛一利用固体特别是凝聚性差的平板的生化反应进倍，发酵液对流的三酵母，发酵液有高浓个推动力得到强化。行筛选:1透明圈法2度酵母参于 VDK还发酵罐底部产生变色圈法3生长圈法原，大大缩短了还原CQ汽泡上升，对发4抑菌圈法；二随机时间。发酵温控自酵液拖曳力大。在分离方法由，可以灵活采用各发酵阶段，由于底部种温度（大多较高温啤酒发酵容器的变酵母细胞

6、浓度大于度）下VDK的还原,迁过程，大概可分为罐上部，底部糖降更可以缩短后发酵三个方面：（1）发酵快，酒精生成快，造周期。传统发酵酿造容器材料的变化（2）成罐上、下部间密度开放式发酵容器向差而造成对流。在周期，低温发酵需50d以上，快速发酵密闭式转变；（3）密发酵时控制罐下部需 2530d,而 C.C.T发酵如单酿罐发酵,却厂房、空气、操作（特别在使用非凝聚酿造周期一般为人员和机器（如泵、性酵母），过滤必须1622d,如两罐法发电动机）、发酵罐支强化；若采用单酿发酵一般2030d,即酿座等。根据计算和测酵，罐壁温度和罐中造周期可缩短定，C.C.T发酵比传心温度一致，一般要1/31/2倍。可大幅

7、统可节省40%55冷57d以上，短期贮酒度减少罐数，节省投耗。4、发酵罐清洗、不能保证温度一致。资。2、厂房投资节消毒传统发酵罐和17氧传递模型：当液省传统发酵必须在贮酒罐基本上依赖体混合程度高，而且有绝热层的冷藏库人工清洗和消毒，根内发酵和贮酒。本无法实现自动化悬浮的细胞被包围,上述传氧过程的限C.C.T发酵可以大部程序化。C.C.T发酵速步骤一般认为是分或全部在户外，而可依赖CIP自动程序氧分子通过液膜的且罐数、罐总容积减清洗消毒，工艺卫生扩散过程。（步骤3）少，厂房投资节省。更易得到保证。当然因此我们用界面氧3、冷耗节省，C.C.TC.C.T发酵也有弱传递方程来描述氧发酵冷却是直接冷点。

8、由于罐体比较传递速度（OTR:却发酵罐和酒液，而咼，酵母沉降层厚度且冷却介质在强制大,酵母泥使用代数循环下，传热系数般比传统低（只能dC*OTR 匸二 kLa（C -Cl）高。传统发酵和贮使用56代）;贮酒CL液体中溶解酒，冷量多消耗在冷时，澄清比较困难的氧的浓度kL液膜传质系数a步提高Q, Pg也将随连续测量原理：气液两相的接之剧烈降低，其综合把溶解氧浓度转化触面积C* 氧在效果将不会使k-a为电流信号，由电流气液接解面的浓度增加，甚而可能下直接指示溶解氧浓降。*为了提高NV,度。18传氧系数及界面除了提高k -a之外，积（a）准确测定气阳极：Pb- Pb2+提高C*也是可行的1液两相接触面

9、积（a）2-O 104,=168转/分；通气是安 装在发酵罐内达到充分湍流之后，量Q= 1.42米3/分转动 轴的上部或安ReM 增加， 搅拌功（ 已换算为罐内状态装在 发酵罐排气系率 P0 虽然将随之增的流量）；罐压P=统上的， 可将泡沫打大，但 NP 保持不变，1.5 绝对大气压；醪破或 将泡沫破碎分即施 加于单位体积液粘度 卩=离成 液态和气态两液体 的外力与其惯1.96 X 10-3 牛秒/相的装置。 从而达到性力之比为常数，此米2;醪液密度p =消泡的目的。 机械时1020公斤米 3要求消泡装置类型： 1、对圆 盘六平直叶涡轮 N P6圆盘计算 Pg耙式消泡。 2.涡轮式(1) 计

10、算 ReM ：Re=5.25 X 10 5 104绕过纤维前进，而微动慢慢靠近纤维时,(2)由 NP ReM查 NN ,粒由于它的运动惯微粒所在的主导气NP =4.7(3)计算 P0 ；性较大，未能及时改流流线受纤维所阻,丽2鈕 P 二 8.18 (千变运动方向随主导而改变流动方向，绕瓦）4）计算Pg：气流前进，于是微粒过纤维前进，并在纤直冲到纤维的表面,维的周边流速度更Pg =2.25(PNn0.39d0= 6.61(千瓦)由于磨擦粘附，微粒慢，进到这滞留区的就滞留在纤维表面微粒慢慢靠近和接上，这称为惯性冲击触纤维而被粘附滞28空气除菌的方法:滞留作用。留，称为拦截滞留作1辐射灭菌2加热灭用

11、。3形成一层边界菌3静电除菌4介质拦截滞留作用机轻，它随低速气流流直线运动，称为布朗滞流区。滞流区的气过滤理：1气流速度降到流速度更慢，进到这临界速度以下，微粒29无菌空气制备原滞留区的微粒慢慢不能因惯性碰撞而理惯性冲击靠近和接触纤维而滞留于纤维上，捕集滞留作用机理：如图被粘附滞留，称为拦效率显著下降，但随截滞留作用。所示，图上是直径为时着气流速度的继df的纤维的断面，当微粒随气流以一定续下降，纤维对微粒布朗扩散作用机的捕集效率又有回理：直径很小的微粒的速度垂直向纤维升。2原因是微生物在很慢的气流中能方向运动时，空气受产生一种不规则的阻即改变运动方向,扩散。布朗扩散的运截作用相配合的， 即范畴

12、，如活性炭的大动距离很短， 在较大在纤 维的边界滞留部分 过滤效能应是的气速，较大的纤维区内，微粒的沉降作表面吸附的作用。间隙 中是不起作用用提 高了拦截滞留30 提高过滤效率的的，但在很慢的气流的捕集效率。措施： 1、减少进口速度 和较小的纤维静电吸附作用机空气的含菌数。 可以间隙中，布朗扩散作理：干空气对非导体从以 下几个方面着用大 大增加了微粒的物 质相对运动磨手： 1 ）加强生产环与纤 维的接触滞留擦时，会产生诱导电境的卫生管理， 减少机会。荷，纤维和树脂处理环境 空气中的含菌重力沉降作用机过的纤维，尤其是一量； 2 ）提高空气进理：重力沉降是一个些合 成纤维更为显口位置（高空采风），

13、稳定的分离作用， 当著。悬浮在空气中的减少空气进口含量；微粒 所受的重力大微生 物微粒大多带3）加强压缩前的空于气 流对它的拖带有不同的电荷， 如枯气预过滤。 2、设计力时，微粒就容易沉草杆菌孢子 20%带正和安 装合理的空气降。就单一的重力沉电荷， 20%带负电荷，过滤器。 3 、降低进降情况下， 大颗粒比15%中性， 这些带电入总 过滤器空气的小颗粒作用显著， 对的微 粒会受带异性相对湿度。主要从以于小 颗粒只有在气电荷 的物体所吸引下几个方面入手： 1）流速 度很慢时才起而沉降。此外，表面采用 无油润滑空压作用。一般它是与拦吸附 也归属于这个机； 2）加强空气的冷却，去油水3）提酵：污染

14、细短杆菌、造成的染菌原因。不高进入总过滤器的假单孢杆菌和产气同品种发酵的染菌空气温度，降低其相杆菌比粗大杆菌的率：统计不同品种发对湿度。危害大；四环素发酵的染菌率，有助于酵：污染双球菌、芽查找不同品种发酵31杂菌：是指在发酵孢杆菌和夹膜杆菌染菌的原因。培养中侵入的有碍的危害较大；柠檬酸生产的其他微生物。34不同发酵阶段的发酵：最怕污染青霉染菌：感染了对正常染菌率：将整个发酵发酵有影响的其他菌；肌苷、肌苷酸发周期分成前期、中期酵：污染芽孢杆菌的腐败微生物或噬菌和后期三个阶段，分危害最大；谷氨酸发体。染菌的具体危别统计其染菌率。有酵:最怕污染噬菌害：1）分解产物；2）助于查找染菌的原体;高温淀粉酶

15、发污染产品；3）抑制因。季节染菌率：统酵:污染芽孢杆菌和生产菌的生长和代计不同季节的染菌噬菌体的危害较大谢的产生；4）影响率，可以采取相应的产物的提取33总染菌率：指一年措施防止染菌。操作内发酵染菌的批次染菌率：统计操作工32不同种类的杂菌与总投料批次数之的染菌率，一方面可对发酵的影响：青霉比。设备染菌率：统以分析染菌原因，另素发酵：污染细短产计发酵罐或其他设一方面可以考核操气杆菌比粗大杆菌备的染菌率，有利于作工的无菌操作技的危害大；链霉素发查找因设备缺陷而术水平。菌途径都可能引起。用连消方式 2 对颗粒35 从染菌的规模来状淀 粉质原料或者分析染菌原因： 大批36 从染菌的类型来小发酵罐，采

16、用实消发酵罐染菌： 首先可分析： 1 耐热性芽抱为好。而且升温时需能是空气系统杆菌：可能是由于原搅拌，或加入a -淀料中 原有的芽孢未粉酶。能杀灭，或者死角或组）染菌： 1 前期可灭菌不彻底。2 球菌、38 种子带菌的原能是种子带杂菌， 或酵母：可能是从蒸汽因及防止 1、带菌灭菌不彻底， 中后期的冷 凝水或空气中的原因； 无菌室的则可 能是中间补料系统 或油管路系统带来的，或者设备渗无菌条件不符合发生问题所造成的漏。3 浅绿色菌落（革要求，培养基灭菌兰氏阴性杆菌）不彻底，操作不个别 发酵罐连续染发酵 罐的冷却管或当。 2 种子带菌的菌：设备问题（如阀夹套渗漏。 4 霉菌：防止；种子带杂菌门的

17、渗漏或罐体腐灭菌 不彻底或无菌是发酵前期染菌蚀磨损），设备的腐操作不严格 5 噬菌的原因之。在每蚀磨 损所引起的染体：很可能是空气系次接 种后应留取少菌会 出现每批发酵统，特别是在大风天量的 种子悬浮液进的染 菌时间向前推气后。行平板、肉汤培养，移的现象 3 个别发酵借以 说明是否是种罐偶然染菌： 原因比37 原料染菌的防治：子中带杂菌。 种子培较复杂，因为各种染1 对于液体原料：采养的 设备和装置有2、寻找来源:瓶机等。43种子扩大培养:从哪里分离无菌室、火菌锅和摇保藏的菌种开始,40种龄：是指种子罐过逐级扩大培养,3、选择手段:中培养的菌丝体开后获得一定数量和充分考虑所分离微始移入下一级种

18、子质量的纯种过程。这生物的生产能力、生罐或发酵罐时的培些纯种培养物称为长速度，选择适宜的养时间种子。培养分离方法和检测方法41接种量：是指移入44生产菌种的来源:的种子液体积和接根据资料直接向科46培养基设计的基种后培养液体积的研单位、高等院校、本原则：培养基的组比例。工厂或菌种保藏部成必需满足细胞的门索取或购买；分生长和代谢产物所42种子扩大培养：1.表面培养是指将保离筛选新的微生物需的元素，并能提供菌种生物合成和细胞维存在砂土管、冷冻干持活力所需要的能燥管中处于休眠状45小结：从自然界中量。态的生产菌种接入分离微牛物需要注试管斜面活化后，在意的问题:47为何要进行培养经过扁瓶或摇瓶及基的设

19、计?种子罐逐级放大培1、明确目的:分离什么种类的微完善的培养基养而获得一定数量生物设计是实验室和质量的纯种过程工厂和生产规模的放大中的而能控制发酵污染至极小机会。此种空气称为“无菌空气染骤。49无菌空气制备的在发酵过程整个过程包括两中，我们的目部分：对空气进的产品是菌体行过滤处理，除或代谢产物。去微生物颗粒，而发酵培养基满足生物细胞培是否适合于菌养需要（无菌）体的生长或积对进入空气过滤累代谢产物，器的空气进行预对最终产品的处理，达到合适得率具有非常的空气状态（温大的影响度、湿度、除油）一个重要步菌概率为10-348发酵工业应用的50空气预处理目的:“无菌空气”是指通提高压缩前空气的过除菌处理使

20、空气洁净度，降低空气过中含菌量降低在一滤器的负荷；去除压个极低的百分数，从缩后空气中所带的油水，以合适的空气湿度和温度进入空气过滤器。设备：高空取气管除尘器空气压缩机贮气罐气液分离器冷却器空气加热器51染菌的后果：生产菌和杂菌同时工I菌丧失生产能力；在连续发酵过程中，杂菌的生长速度有时会比生产菌生长得更快，结果使发酵罐中以杂菌为主；杂菌及其产生的物质，使提取精制发生困难杂菌会降解目的产物，会污染最终产品；发酵时如污染噬度下一段时间。4. 培养基中氢离子数量对灭菌的影响9. 泡沫对灭菌的影菌体，可使生产菌发2-7min.浓度对灭菌的影响生溶菌现象。 “吃糖4. 冷却管：将培养基培养基中氢离子浓不

21、吃菌”和“吃菌不迅速冷却到度直接影响灭菌的吃糖” 52 连续发酵流程 预热加热40-50 C,输送到灭效果。培养基的pH越菌后的发酵罐低,所需杀灭微生物保温冷却的温度越低。连消喷淋冷却流程53影响灭菌的因素5. 微生物细胞中水分对灭菌的影响细1. 配料罐将培养基1. 培养基成分对灭胞含水越多, 蛋白质预热60-70 C,防止菌的影响。油脂,糖变性的温度越低培养基在杀菌时料类及一定浓度的蛋液与蒸汽白质可增加微生物6. 微生物细胞菌龄的耐热性； 另一些物对灭菌的影响老细温度相差过大而产生水汽撞击声。质,如高浓度的盐胞水分含量低、 低龄类、色素等可削弱其细胞水分含量高2. 连消塔（加热塔）耐热性。7. 空气排除情况对使培养基迅速（20 s）2. 培养基的物理状灭菌的影响升温（126-132 C）。态对灭菌的影响8. 搅拌对灭菌的影3. 维持罐：使培养