发酵重点工程课程教案汇编

2012.9-答疑： ；E-mail:12、理解发酵原理，解析工艺过程；3、知晓代谢途径，设计发酵调控方案；4、判断动力学规律，掌控发酵进程。01（frmentaton,2：发酵工程是连接生物技术上下游过程的重要枢纽；发酵工程是生物技术的一个主要途径。技术状况：自然发酵技术；纯培养技术；发酵本质的揭示；简单的生产类饮料、生产醋酸和技术状况：酵母菌的控制发酵技术（补料培养；纯种发酵技术（、丁醇发酵；使发酵工业代表产品：甘油、、丁醇等技术状况：建立起通气培养技术；形成以青霉素为先锋的庞大的抗菌素发酵工业。过程及其产品的制定；工程技术建立。501950~1960：谷氨酸、赖氨酸、土霉素、四环素、新生霉素、红霉素、制霉菌素、卡那霉素、单细白、水杨酸1960~1970S、多氧霉素、泰勒霉素、缬氨酸、甾体1970~1980：博莱霉素、阿霉素、杀念珠菌素、交杀霉素、西梭霉素、有效霉素、天门冬C、木糖醇、苹果酸、长链二元酸、普鲁兰多糖、1980年以后：阿维霉素、苯丙氨酸、环氧乙（丙）烷、丙烯酰胺、聚羟基丁酸酯（PHB）等免疫调节剂和品、新型药物（人干扰素、胰岛素、生长激素、等）由工程菌发提细化工和高分子聚合物的原料。微生物具有富集贫矿和微量金属元素；微生物多糖用于石农业和畜牧业：微生物是食物链中的重要环节“有机农业”兴起，转植物、微生物、担子菌的大规模培养（液体培养）Aspartame(二肽甜味剂)合成；用生物催化剂进行手性合成和手性拆为污水、废气和固体废弃物处理的主要方法；微生物对、有害化合物的降解；受污染环境的40—50199624味精年产量（万吨）56.4(1997年，中国);150（全球，2000）;126（亚洲，2000）;71.4(20011、工业微生物菌种；2、发酵培养基；3、灭菌、除菌工程；4、通气与搅拌；5、培养；6、eg(BA、大曲的制造过程B、酸奶的混合发酵C、淀粉水解糖的D、补料发eg、发酵产品的生产过程一般要求使用相应的微生物菌种，而下列（B）组产物却没有菌种的特 eg、举出3例微生物大规模表达的产品及其产生菌种？（sepration（screening样本入灭菌防水纸袋，采样时间、地点和植被情况。；4）运用遗传学原理和技术对现有的菌株进行的多方位的选择和改造使现存的优良性状得以；3原生育酵母菌类：酵母（、甘油、假丝酵母（环烷酸）啤酒酵母（细胞色素、辅酶、凝血质）（1）测防水墨水记录。内容包括：收藏单位、菌株来源、菌株名称、菌株分类、存放日期、产品及（CCCCM：中国工业微生物菌种保藏ChinaCenterofIndustrialCultureCollection,CCICC)：负责工业生产与研究应用微生物菌种的收集、鉴定、保藏与供应等职责1750中国典型培养物保藏CGMCC；（CCGVCC细胞库；细胞库；库；植物离体种质库；稀有濒危特有植物种质库；海洋生物种质库。现藏培养物16000130001）典型菌种保藏中心80004400606英真菌（CMI）东京大学应用微生物大阪发酵 （CA．大肠杆 B．霉 化指标设置。1以α-1，4键缩聚而成，聚合度为1000— starchpaste扩散而形成的粘性物质。gelatinizationgelling老化retrogradation淀粉水解糖的方αalpha-amylaseα-1,4统命名为α-1,4E.C)3.2.1.1。αalpha-glucosidaseα-1,4D-葡萄βbeta-amylaseα-1,4-D尾端逐步释放。系统命名为α-1,4-D(E.C)3.3.1.2。glucamylase1,4D-葡萄糖单位及水解酸酶两大类：有机氮源和无机氮源。知体各有哪几种！(NH4)2SO4→2NH3+2H2SO4NaNO3+4H2→NH3+2H2O+糟等一些廉价的原料。对于其它有可能带入的过多的某种无机离子和微量元素在发酵过程中必须加以考虑。使用时注意盐的形式（pH。调控起到重要的作用。有机氮源是这些生长因子的重要来源，多数有机氮源含有较多的B0.07%。前体相对价格较高，添加过多，容易引起挥发和氧化，流加pH是发酵生产成本控制的重要包括：C、H、O、N、S、P、Mg和KCcHhOoNnPpSs+(c+0.25h-0.5o+1.25n+1.25p+1.5s)O2→cCO2+(0.5h-0.5n-1.5p-s)H2O+的灭菌：无菌室、生产车间等；设备的灭菌：罐、发酵罐、补料罐、管道、产品提纯加工设备等；材料的灭菌：培养基、补料、消泡剂等；操作人员的清洁：一、灭菌的基本原 重点1（sterlizatio：干热灭菌法：将金属制品或清洁玻璃器皿放入电热烘箱内，在150～170℃下维持1～2h后，即60℃5～10min（pasteuization：氏菌，而又不影响它们的风味。巴氏法是一种低温法.低温维持法：在63℃下保持30分钟可进行牛奶；高温瞬时法：用于牛奶时只要在72℃下保持15秒钟即可。方法待灭菌的培养基在80～100℃下蒸煮15～60以杀死所有营养置室温或37℃20.7kg／cm2102）35135～140℃5～15Ca2+Fe3+的培养基与磷酸盐先分别灭菌，再混合，避免产3 dN

个复杂的

-dNN

遵循单分子反应方程。即：tNtt

kln

ktt1k

N02.303lg KKtt定程度，会加速细菌孢子的死灭速度，缩短灭菌时间，由于有效成分的ΔE40m3，121℃21070解:N=401062107=8×10140t1

N02.303lg=.30/0.028klog81017 =1436(s)=0.00123.90.2-0.4MPa0.5—1h。80-90℃后再加蒸汽直接加热至预定灭菌温度 ——0.1MPa,0.5h；接种管路——0.3-0.45MPa,pH值（pH=6-8时，微生物最不易；小于6时H+渗透性强，最易杀菌；；40m3/min5.75×104m3104个/m3，则一5.75×108个微生物细胞进入发酵罐，因此空气除菌是发酵过程的一个重要环节。0.01Mpa;染菌率低,平10¡ª15%；除水除油效果好；耗电少。但对发酵工业来说，其捕集率尚嫌不够。α射线、β射线、γ射线、UV10μm20--50μm。12、作而集。45三、对数定dckcdckdxln

NkL -0N10k×60N×100200=1.2×107（个）0

N0.001则：L

1lnN0

5..151五、无菌空气的过eg:（B） Eg:空气线速度对溶解氧的影响表现在（D）。 一、扩大培养过1 2、过 （（3 液体培产生菌丝）→二级罐→发酵罐2

接种量

种龄是指罐中培养的菌体从接种开始到移入下一级罐或发酵罐时的培养时间。 影响培养的条1Mg2+、Cu2+、Ba2+能刺激孢子的形成。磷含量太多或太少也会影响孢子的质量。237˚C氨基氮回升提前，菌丝过早自溶，效价降现象。40%~45%4、的级数七、质量标（1） pH措施降温培养，减少补料，密切注意代谢变化情况。如果发酵单位到达一定水平可以提前放醛蒸汽答：一般由菌丝体培养开始计算发酵级数，但有时，工厂从第一级罐开始计算发酵级数一级（摇瓶）→二级（小罐）→发酵一级（小罐）→二级（中罐）→发0、发酵过程操作方式的类 一、分批发酵（Batchfermentation)定义：将发酵培养基组分投入发酵罐，经灭菌、接种和发酵后再地将发酵液放出的 预处理（、转换等 灭菌（实罐或连续灭菌）→（一级 ↓↓pH、温度和溶氧浓度对产量合成敏感。①宏观处理法：不研究细胞内部结构、表型、调控机制和代谢途径，而把细胞看成一种③通过计算机的控制，反复验证各种模型的可行性与适用范围a.0lag:x0

dx

0,

Xt

Xe

X

11mxln

lnx

xx0emtMonodmsKs式中:SKs—底物亲和常数mol/LKsµ①S较高时，(S>>10Ks)，此时，µ=②当S较低时，(期，S<<10Ks)，此时S↓，µ µ1Xlnxlnx

ms00xx0

Ks二、补料分批发酵(supplementBatch-在指数生长到期，目的代谢产物的生成速率明显较大时，可通过流加限制性底物延长这一期三、连续发酵(continuous优点：单位产量的反应器；人工费用低；产品质量稳定；反应速率容易控制；微生物反应 数目、传质(O2的供应)和生产率都不相同。 。pH，溶氧，尾气氧，尾气生物参数：菌丝形态、菌浓度、菌体比生长速率、呼吸强度、基质消耗速率、关键酶等。直接参数：通过仪器或其它分析可以测得的参数，如温度、pH、残糖等。间接参数：将直接参数经过计算得到的参数，如摄氧率、KLa糖的消耗：反映产生菌的生长繁殖情况；反映产物合成的。N，单位是N0.6＝1U1μg=1u如链霉素、卡那霉素、红霉素等定义活性部分1μg＝1u。类似重量单位：规定抗生素的某种盐1mg=1000u如金霉素、 示法：酶用单位来表示。由于酶通常不是很纯，不能用重量来表示酶的量。③浓度表示法。发酵过程中产热和散热的因素：（1）发酵热：Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q辐射Q生物Q生物=0.12Q搅拌Tm和Tm工业上控温一般不需加热，而是冷却1pH不同菌种所需的pH有差别一种类的微生物菌种由于生长pH值不同也可能形成不同发酵产物。（1（2（4）Qo2mmolO2/g.h)。r(mmolO2/L.h)。r＝QO2.X发酵过程供氧方式:中:摇瓶机往复运动或偏心旋转运动供氧。中试规模和生产规模:（1/k60.72发酵罐内液柱高度：H/D12kLα40%；H/D23，kLα可20%；H/D=3-5H/D10%5%：2影 ：4（1）（2）（3）确定放罐指标有：产物产量、过滤速度、氨基酸含量、菌丝形态、pH5、噬菌体使菌种细胞裂解4、增多5、pH早期染菌---可能是带菌、灭菌不彻底、操作、无菌空气带菌。污染球菌，无芽孢等不耐热杂菌：可能是带菌、设备渗漏、操作问题；eg:写出从斜面保藏菌种开始的三级好氧发酵培养面包酵母的工艺流程图并每一操作环节操作目的。1.酵母菌菌种斜面（菌种保藏方式）转接到新斜面上30℃活化培养（使休眠恢力）18-24;2.活化菌种接入摇瓶液体条件下30℃,200r/m24时.(使菌种细胞增殖;3.摇瓶培养液接入罐（一级）30℃,0.5v/v/min培养.（进一步扩大培养，得到足够数量、代A.温度 C.氧含量 A．酵母菌大量，减 、、固定本:①定资产旧；②利息③金；④保金；⑤与捐；⑥研与发展⑦资的大或全⑧企一般(包政管理财务管质管理安全、消防疗育与培林洁等等这类成本称为非产成本间接生成本。(2)、、2排污10-20%5-15%10-20%0-6%1-间接生产成本：折旧:固定资产的(5-10%)/年；不动产税:固定资产的(1-4%)/年；保险:；企业一般管理:产品成本