发酵工程复习重点

1、1、发酵工程的概念：发酵原理与工程学的结合，利用生物细胞(含动物、植物和微生物细胞)，在合适的条件下，经特定的代谢途径转变成所需产物或菌体的过程。是研究利用生物材料生产有用物质，服务于人类的一门综合性科学技术。2、发酵过程的分类：1）获取能量的方式：好氧发酵、厌氧发酵；2）发酵状态：固态发酵、液态发酵、液体表面发酵、液体深层发酵；3）发酵工艺类型：批式发酵、半连续发酵、连续发酵4）产物类型：初级代谢产物发酵、次级代谢产物发酵；(或)食品发酵、有机酸发酵、氨基酸发酵、维生素发酵、抗生素发酵、酵母培养3、巴氏灭菌法：又称低温灭菌法，先将要求灭菌的物质加热到65 30分钟或72 15分钟，随后迅速冷

2、却到10以下。这样既不破坏营养成分，又能杀死细菌的营养体。如：啤酒、黄酒、酱油、醋、牛奶等4、发酵工程的第一次飞跃：通气搅拌发酵技术的建立世界上第一个抗生素青霉素世界上第二个抗生素链酶素5、生物工程研究的领域：基因工程、酶工程、细胞工程、发酵工程、生物反应器、生物分离工程6、工业微生物的特点：1）种类繁多，分布广泛2）生长繁殖快，代谢能力强3）遗传稳定性差，容易发生变异7、发酵工业对菌种的要求：(1)能在廉价原料制备的培养基上迅速生长并生成所需的代谢产物，且产量高；(2)培养条件易于控制；(3)生长迅速，发酵周期短；(4)满足代谢控制的要求；(5)抗噬菌体和杂菌的能力强；(6)遗传性状稳定，菌

3、种不易变异退化；(7)在发酵过程中产生的泡沫要少；(8)对需要添加的前体物质有耐受能力，并且不能将这些前体物质作为一般碳源利用；(9)不是病原菌，同时在系统发育上与病原菌无关，不产生任何有害的生物活性物质(包括抗生素、激素和毒素)。8、微生物菌种的分离：1）施加选择性压力分离法 利用不同种类的微生物其生长繁殖对环境和营养要求的不同，如温度、pH、渗透压、氧气、碳源、氮源等，人为控制这些条件，使之利于某类或某种微生物生长，而不利于其他种类微生物的生存，以达到使目的菌种占优势，而得以快速分离纯化的目的。 平板划线或平板稀释法：稀释涂布法 划线分离法 2）利用固体平板的生化反应进行分离 透明圈法、变

4、色圈法、生长圈法、抑菌圈法 3）随机分离方法：抗生素产生菌的分离、多糖产生菌的分离、生长因子产生菌的分离、酶抑制剂产生菌的分离9、菌种选育：自然选育、诱变育种、杂交育种(有性、准性)、原生质体融合育种、基因工程育种10、菌种退化：在较长时期传代保藏后，菌株的一个或多个生理性状和形态特征逐渐减退或消失的现象。11、复壮：使衰退的菌种重新恢复原来的优良特性。方法：单细胞分离纯化(菌丝尖端)、减少传代次数、适当更换培养基12、菌种保藏：使孢子或菌体的生长代谢活动尽量降低，以减少其变异。 方法：斜面低温保藏法、石蜡油封保藏法、砂土管保藏法、冷冻干燥法、超低温保藏法13、种子扩大培养：将保存在砂土管、冷

5、冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级放大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。14、菌种扩大培养的任务：纯而壮、活力旺盛、接种量足够的培养菌15、种子罐级数：制备种子需要逐级扩大培养的次数，取决于生产所用菌种的生长特性、孢子发芽及菌体繁殖的速度、所用发酵罐的容积。如：谷氨酸二级发酵：一级种子罐扩大培养；青霉素三级发酵：二级种子罐扩大培养16、菌种的种龄：种子罐中培养的菌丝体移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。17、接种量：移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例。接种量的大小决定于生产菌种在发酵罐中生长繁殖的速度。18、初级代谢产物：微生物自身生长繁

6、殖所必需的代谢产物。如氨基酸、核苷酸、多糖、维生素、有机酸、蛋白质、核酸等次级代谢产物：代谢产物与微生物生长繁殖无明确关系。如抗生素、生物碱、色素等19、培养基的营养成分包括：碳源、氮源、无机盐、生长因子、水20、前体：加入培养基后，能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中去，而自身的结构并未发生太大变化，却能提高产物产量的小分子物质。 使用过程注意：采用少量多次的流加工艺(为了减少毒性和增加前体的利用率)21、促进剂：是一类刺激因子。影响微生物的正常代谢，或促进中间代谢产物的积累，或提高次级代谢产物的产量。 使用过程注意：专一性很强，用量极微，使用得当，效果显著22、抑制剂：抑制某些代谢途径

7、的进行，同时刺激另一代谢途径，以致可以改变微生物的代谢途径。 使用过程注意：专一性很强，用量极微，使用得当，效果显著23、淀粉水解糖的制备方法：工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所制得的糖液称为淀粉水解糖。 水解方法可分为：酸水解法、酶水解法、酸酶结合水解法。 酶水解法(得率最高、生产周期最长)：分两步：液化、糖化 液化：利用液化酶使糊化淀粉水解成糊精和低聚糖，使黏度大为降低，流动性增高； 糖化：利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解为葡萄糖。24、淀粉的双酶法制糖：1)-淀粉酶：内切型淀粉酶，作用于-1,4-糖苷键，使水溶液中的淀粉分子迅速液化，产生糊精。高浓度底物及Ca2+对-

8、淀粉酶的耐热性有很大帮助 2)淀粉葡萄糖苷酶：外切型淀粉酶，作用于-1,4-糖苷键、-1,6-糖苷键3)糊化：淀粉颗粒由于受热吸水膨胀，晶体结构消失，变成糊状液体的现象。 糊化过程可分为三个阶段：预糊化、糊化、溶解4)检测液化终点的方法：碘液滴入液化液中，显棕红色或橙黄色5)糖化终点检测方法：无水乙醇滴入糖化液中，无白色沉淀25、消毒与灭菌的区别：1）消毒：采用物理或化学方法杀死容器、器具内外、车区等环境中的病原微生物，但一般只能杀死营养细胞而不能杀死细菌的芽孢。例如巴氏灭菌法（60 ，30min）。 2）灭菌：采用物理或化学方法杀死或除去物料、空气、容器、器具等环境中所有微生物，包括营养细胞

9、、细菌芽孢和孢子3）消毒不一定达到灭菌的要求，而灭菌可以达到消毒的目的26、各种灭菌法的基本原理：1）干热灭菌法：利用高温产生的干热对微生物有氧化、蛋白质变性和电解质浓缩引起中毒等作用而杀灭微生物2）湿热灭菌法：借助蒸汽释放的热能使微生物细胞中的蛋白质、酶和核酸分子内部的化学键、特别是氢键受到破坏，引起不可逆的变性，使微生物死亡。3）辐射灭菌法：利用高能量的电磁辐射与菌体核酸的光化学反应造成菌体死亡。4）化学药剂灭菌法：利用药物与微生物细胞中的成分发生反应,使蛋白质变性、酶失活。5）过滤除菌法：利用微生物不能透过滤膜而达到除菌目的。27、发酵对空气无菌程度的要求：一般要求1000次使用周期中只

10、允许有一个菌通过，即经过滤后空气的无菌程度为N=10-3。 提供无菌空气：空气压缩机28、微生物发酵机理：微生物通过其代谢活动，利用基质合成人们所需要的产物的内在规律。29、代谢控制发酵：人为改变微生物的代谢调控机制，使有用中间代谢产物过度积累的发酵30、微生物积累的产物：微生物菌体、微生物酶、代谢产物31、能量代谢的中心任务：把外界环境中的各种初级能源转换成对一切生命活动都能使用的能源ATP32、糖酵解：葡萄糖经过1,6-二磷酸果糖生成3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油醛再降解生成丙酮酸并产生ATP的代谢过程。糖酵解过程：从葡萄糖或糖原开始至生成丙酮酸，分别包括10步连续的酶促步骤33、丙酮酸的去

11、路：1）无氧条件下，生成乳酸 2）无氧条件下，生成乙醇 3）有氧条件下，氧化成CO2和H2O 34、巴斯德效应：氧对发酵的抑制现象35、同型乳酸发酵：经EMP途径。理论转化率：100% 菌种：乳酸链球菌、乳酪杆菌、保加利亚乳杆菌、德氏乳杆菌异型乳酸发酵：经HMP途径。理论转化率：50% 菌种：肠膜明串珠菌、葡聚糖明串珠菌36、异型乳酸菌：发酵1mol葡萄糖产生的乳酸少于1.8mol，同时还产生较多的乙醇、CO2或乙酸、甘油、甘露醇等产品的乳酸菌。37、柠檬酸发酵机制： 38、生物反应器：（发酵罐、酶反应器）以活细胞或酶为生物催化剂进行细胞增殖或生化反应提供适宜环境的设备，它是生物反应过程中的关键设备。39、生物反应器组成部分：罐体、搅拌装置、传热装置、通气部分、进出料口、温控测量系统、附属系统40、下游技术：也称为下游工程或下游加工过程，是对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制为目的成分，最终使其成为产品的技术。41、从发酵液中可获得的产物有：菌体及胞内产物、酶、代谢产物42、发酵液的组成特点： 发酵液含水量达90%-99% ； 发酵产物浓度较低； 发酵液中的悬浮固形物使发酵液黏度增加，不利于过滤及提取和精制