发酵工程重点总结

第一章发酵：通过微生物的生长生殖和代谢活动，产生和积存人们所需产品的生物反响过程发酵工程：利用微生物〔或动植物细胞〕的特定性状，通过现代工程技术，在生物反响器中生产有用物质的技术体系。该技术体系主要包括菌种选育与保藏、菌种扩大生产、代谢产物的生物合成与分别纯化制备等技术。发酵工业的特点？〔7点〕发酵过程一般是在常温常压下进展的生化反响，反响安全，要求条件较简洁。可用较廉价原料生产较高价值产品。反响专一性强。能够专一性地和高度选择性地对某些较为简洁的化合物进展特定部位的生物转化修饰发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。菌种是关键。发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件限制。工业发酵的类型？厌氧发酵兼性厌氧发酵液体发酵〔包括液体深层发酵〕按培育基的物理性状 浅盘固体发酵深层固体发酵〔机械通风制曲〕分批发酵单级恒化器连续发酵带有细胞再循环的单级恒化器连续发酵发酵生产的根本工业流程？用作种子扩大培育及发酵生产的各种培育基的配制；培育基、发酵罐及其附属设备的消毒灭菌；扩大培育出有活性的适量纯种，以确定比例接种入发酵罐中；把握最适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；回收或处理发酵过程中所产生的三废物质。工业发酵的过程的工艺流程图？1、发酵工业菌种分别筛选的一般流程调查争论〔包括资料查阅〕〔〕〔〕菌种分别依据目的菌株及其产物特点分选择性分别方法 随机分别方法〕〔用筛选方案-检测系统进展间接分别〕

固体培育基条件培养初筛复筛初步工艺条件摸索 再复筛生产性能测试1-3株保藏及进一步做生产试验 或作为育种的动身菌株毒性试验等2、菌种选育改进的具体目标。〔4点〕？提高目标产物的产量提高目标产物的纯度，削减副产物改进菌种性状，改善发酵过程转变生物合成途径，以获得高产的产品3、简述菌种保藏的原理及根本方法。原理：依据微生物的生理生化特点。人工的制造条件，使微生物的代谢处于不活拨，生长繁抑制的休眠状态，以到达降低其代谢活动，延长保存期的目的。方法：1.斜面低温保藏法矿油封藏法

殖受到冷冻真空枯燥法第三章1、发酵工业培育基的要求〔4点〕？答：类型：斜面〔孢子〕培育基：供微生物细胞生长生殖或保藏菌种使用，供给细胞生长和生殖所需各类养分物质。种子培育基：扩大菌种，短时间内获得数量多、质量高的大量菌种，以满足发酵生产的需要。发酵培育基：发酵生产中最主要的培育基，不仅需要大量的原材料，而且也是打算发酵生产成功与否的主要因素。特点：斜面〔孢子〕培育基：①富含有机氮源，少含或不含糖分。有机氮有利于菌体的生长生殖，能获得更多胞。②对于放线菌或霉菌的产孢子培育基，则氮源和碳源不宜太丰富，否则易长菌丝而少形成孢子。③斜面培育基中宜参与少量无机盐类，供给必要的生长因子和微量元素种子培育基：①养分丰富完全，氮源和维生素等生长因子的含量高些；②供孢子萌发的培育基中，参与一些易于吸取利用的C、N源，便于孢子发芽生长；③pH要稳定；目的：使接种菌丝生长并能高效表达，获得高的发酵产量，同时组分尽可能单一，以保证高的得率。C、快N源，应和慢C、N源相结合；pH3、碳源、氮源在培育基中的作用是什么？碳源作用：供给微生物菌种的生长生殖所需的能源和合成菌体所必需的碳成分供给合成目的产物所必需的碳成分氮源作用：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。4、培育基成分选择的原则是什么？培育基设计的步骤有哪些？②通过单因子试验最终确定出最为适宜的培育基成分；第四章1、发酵过程中杂菌污染后的常见表现？答:消耗养分，合成产物，菌体自溶。发粘等造成分别困难；转变pH;分解产物，噬菌体破坏极大。2、试比较灭菌、消毒、除菌与防腐的区分。灭菌：用化学或物理方法杀死物料或设备中全部有生命物质的过程。消毒：用物理或化学方法杀死空气、地表以及容器和器具外表的微生物。一般只能杀死营养细胞而不能杀死芽孢除菌：用过滤方法除去空气或液体中的微生物及其孢子。区分：消毒与灭菌的区分在于，消毒仅仅是杀死生物体或非生物体外表的微生物，而灭菌是杀灭全部的生命体。因此灭菌特别适合培育基等物料的无菌处理。消毒一般只能杀死养分细胞，而不能杀死细胞芽孢和真菌孢子等，特别适合于发酵车间和设备器具的无菌处理。3、分批灭菌和连续灭菌的区分及各自的特点。优点优点缺点连续1.设备简洁，操作麻烦,染菌时机多。灭菌少。发酵罐占用时间缩短，利用率高。2.蒸汽波动时灭菌不彻底3.不适合含大量固体物料的灭菌。分批1.设备要求低，不需另外加热、冷却装置。分批1.设备要求低，不需另外加热、冷却装置。1.培育基的养分物质损失大，灭菌后培灭菌2.操作要求低，适合小批量生产规模2.发酵罐的利用率较低3.适合含大量固体物料的灭菌3.不适合大规模生产的灭菌流程：5、某发酵罐内装培育基10m3，在121〔k＝2.303min-1，Nt＝0.001〕t2.303/klg N0NtNtt时间灭菌后的残留菌数，个

解：N010×106×1071013(个)Nt=0.001(个)k=2.303(min-1)N0——开头灭菌时原有的活菌数，个 ㏑(Nt/N0)=-ktk——比死亡速率常数〔灭菌速率常数〕，s-1

t=2.303/k×[lg(N0/Nt)]=2.303/2.303 ×6、尾气中CO2含量特别变化可以分析染菌情6、尾气中CO2含量特别变化可以分析染菌情(101CO2含量将会如何变化？答：假设发酵罐消灭污染杂菌，则CO2含量上升，由于杂菌代谢产生CO2、假设感染噬菌体，工程CO2含量降低。第五章1、什么是种子培育？优良的种子应当具备哪些条件？种子培育：将保存在砂土管〔冷冻枯燥管等〕,为种子。具备的条件：2、简述种子扩大培育的一般流程。②偏瓶固体培育基或摇瓶培育基中扩大培育；完成试验室种子制备。③一级种子罐制备生产用种子，视状况确定扩大级数，完成生产车间种子制备。3、简述种龄与接种量。种龄：是指种子罐中培育的菌体开头移入下一级种子罐或发酵罐时的培育时间。接种量：是指移入种子液的体积和接种后培育液体积的比例4、大量的接入培育成熟的菌种的优点？〔6点〕①缩短生长过程的延缓期，因而缩短了发酵周期，提高了设备利用率1、发酵过程的特点有哪些？①多相：气相、液相和固相②多组分：培育基中多种养分成分，多种代谢产物，细胞内也具有不同生理功能的大、中、2〔或产率，转化率，Y〕：是指被消耗的物质和所合成产物之间的量的关系。包括生长得率〔Yx/s〕和产物得率〔Yp/s〕生长得率：是指每消耗1g〔或mol〕基质〔一般指碳源〕所产生的菌体重〔g〕，即Yx/s=ΔX／-ΔS产物得率：是指每消耗1g〔或mol〕基质所合成的产物g数〔或mol数〕。转化率：是指投入的原料与合成产物数量之比基质比消耗速率：〔Qs,g〔或mol〕／g菌体·h〕：指每克菌体在一小时内消耗养分物质的产物比生成速率：〔Qp,g〔或mol〕／g菌体·h〕：指每克菌体在一小时内合成产物的量。它使微生物始终在低于其最高生长速率条件下进展生长生殖的一种连续培育装置。恒化器特点：在恒化器中，一方面菌体密度会随时间的增长而增高，另一方面，限制生长因子的浓度又会随时间的增长而降低，两者相互作用的结果，消灭微生物的生长速率正好与恒速流入的颖培育基流速相平衡。这样，既可获得确定生长速率的均一菌体，又可获得虽低于最高菌体产量，却能保持稳定菌体密度的菌体。恒浊器：是依据培育器内微生物的生长密度，并借光电把握系统来把握培育液流速，以取得菌体密度高、生长速度恒定的微生物细胞的连续培育器。恒浊器特点：①培育基的流速低于微生物生长速度，菌体密度增高，这时通过光电把握系统的调整，可促使培育液流速加快。反之亦然，并以此来到达恒密度的目的。因此这类培育器的工作精度是由光电把握系统的灵敏度来打算的。②在恒浊器中的微生物，始终能以最高生长速率进展生长，并可在允许范围内把握不同的菌体密度③一般来说，恒浊器较难把握，目前大多数争论工作者都利用恒化器进展连续培育的争论4、分批发酵、补料分批发酵和连续发酵各自的定义、特点。分批发酵：连续发酵：第七章1、氧在微生物发酵中有何作用？〔3点〕2、为何氧简洁成为好氧发酵的限制性因素？****了解****3、发酵过程中溶解氧特别变化的缘由？②培育液中含有大量有机物和无机盐，氧的溶解度比水中还低。③氧的溶解度随着温度的上升，培育液固形物或粘度的增加而下降4、发酵过程中容氧特别的缘由？a.引起溶氧特别降低的缘由： [b.引起溶氧特别上升的缘由：污染好气性杂菌，大量溶氧被消耗；菌体代谢发生特别，需氧要求增加；某些设备或工艺把握发生故障或变化，

污染烈性噬菌体第八章〔4〕影响供氧的工艺操作如停顿搅拌、闷罐等。1、发酵过程中主要把握的参数？答：⑴pH值、⑵温度、⑶溶氧浓度(DO值，简称溶氧)、⑷基质含量⑸空气流量、(10)浊度、(11)料液流量(12)产物的浓度、(13)氧化复原电位、(14)废气中的氧含量、(15)废气中的CO2含量(16)菌丝形态、(17)菌体浓度。2、为什么要对发酵工艺过程把握？①微生物发酵的生产水平：生产菌种本身的性能、适宜的环境条件②必需了解有关生产菌种对环境条件的要求，深入了解生产菌在合成产物过程中的代谢调控机制以及可能的代谢途径，为设计合理的生产工艺供给理论根底③器测定发酵罐中的培育温度、予以有效地把握，使生产菌种处于产物合成的优化环境中******Q发酵=Q生物+Q-Q蒸发-Q辐射******3、pH值对发酵的影响，及相应的措施，特别变化的因素？

通过各种监测手段以及承受传感pH、溶解氧等参数状况，并影响：pH值抑制菌体中某些酶的活性时，会阻碍菌体的陈代谢；影响微生物细胞膜所带电荷的状态，转变细胞膜的通透性，影响微生物对养分物质的吸取和代谢产物的排泄；影响培育基中某些组分的解离，进而影响微生物对这些成分的吸取；pH值不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生转变。影响氧的溶解和氧化复原电势的凹凸；pH值影响孢子发芽；引起发酵液pH值变化的常见因素(1)下降C/N不当，有机酸积存；〔2〕上升C/N比例不当，N过多，氨基氮释放；4、pH把握的方法？pHpH的物质pHpH发生冲突时，加酸碱调pHpH调整剂pH值5、泡沫对发酵的影响？〔4点〕①降低生产力气②引起原料铺张③影响菌的呼吸④引起染菌6、泡沫的把握？〔3点〕〔〕〔如pH值、温度、通气和搅拌〕或者转变发酵工艺〔如承受分次投料〕来把握，以削减泡沫形成的时机。③承受机械消泡或消泡剂消泡这两种方法来消退已形成的泡沫。7、消泡剂具备的条件？〔10点〕①外表活性剂，具有较低的外表张力〔内聚力弱〕，消泡效果明显。②对气-液界面的散布系数必需足够大，才能快速消泡；③无毒害性，且不影响发酵菌体；不会在使用、运输中引起任何危害；8、常用的消泡剂有哪些？①自然油脂、②高碳醇、脂肪酸和酯类、③聚醚类、④硅酮类：9、消泡剂增效方法？①加载体增效。消泡剂+惰性载体〔如矿物油、植物油等〕，使消泡剂溶解分散，到达增效的目的；②消泡剂并用增效。取各种消泡剂的优点进展互补，到达增效。如GP和GPE以l:1混合使GP2倍；③乳化消泡剂增效。用乳化剂将消泡剂制成乳剂，以提高分散力气，增加消泡效力。适用于亲801~2倍。10. 发酵终点的推断？②对发酵及原材料本钱占整个生产本钱主要局部的发酵品种，主要追求提高生产率〔kg/m3·h〕，得率〔kg产物/kg基质〕和发酵系数〔kg产物/罐容积m3·发酵周期h〕。③下游提取精制本钱占主要局部和产品价格比较贵，除了要求高的产率和发酵系数外，还要求高的产物浓度。11、什么是发酵过程自控？答：是指依据对过程变量的有效测量及对过程变化规律的生疏，借助于由自动化仪表和电子计算机组成的把握器，操纵其中一些关键变量，使过程向着预订的目标进展。第九章1、发酵罐有哪些类型？①通用式搅拌罐、②气升式发酵罐、③管道式反响器④固定化发酵罐、⑤自吸式发酵罐、⑥伍式发酵罐2、简述通用式搅拌发酵罐的主要构件及其作用。②搅拌装置:打碎气泡，a↑、造成湍流，KL↑。:转变液流方向，由径向流→轴向流，促使流体翻动，增加传质和混合。:裂开气泡，改善供氧，防止污染。⑤空气分布器:吹入无菌空气，并使其分布均匀。⑥换热装置:调整罐内温度，满足发酵需要。3、发酵罐设计的根本原则有哪些？答：①能否适合于生产工艺的放大要求第十章1、什么是发酵下游加工过程？它的特点是什么？答：下游加工过程是指发酵产品系通过微生物发酵过程、酶反响过程或动植物细胞大量培育获得。从上述发酵液、反响液或培育液中分别、精制有关产品的过程。特点：①培育液〔或发酵液〕是简洁的多相系统，从培育液中分别成分很困难。②欲提取的产物浓度很低，但杂质含量却很高。特别是利用基因工程方法产生的蛋白质常常伴有大量性质相近的杂质蛋白质。③ 欲提取的生物物质通常很不稳定，遇热、极端pH