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1、 发酵课程总结 发酵课程总结 课程总结 鲁彬彬100201*044 一、课程简介 发酵工程是一门由化学、生物学和工程学相互融合的穿插学科。不仅涉及生物技术的前沿领域，而且是其他生物技术产业化得重要技术根底，更是当今生物技术第三次浪潮工业生物技术的核心内容。发酵工程是包括上游的微生物菌种选育与培育技术、生化过程工程技术、下游的发酵产物的提取精制技术在内的综合性技术。随着现代生物技术日新月异、突飞猛进的进展，尤其是组学、系统生物学的进展，作为生物技术的重要组成局部的发酵工程也增加了更多的丰富内涵，也更加广泛地应用在包括轻工、食品、化工、医药、农业、能源、环保等在内的国民经济众多领域中持续地造福人类
2、。与传统化学工程相比，发酵工程有一下突出特点：1、主要以可在生资源为主料 2、反响条件温柔，多为常温、常压、能耗低、选择性好、效 率高的生产过程3、环境污染较小4、投资较小 5、能生产目前化学法不能生产的或用化学法生产教困难的性 能优异的产品。二、学习心得 学习了发酵工程这门课程，才发觉自己正真的进入了自己的生物专业，才知道自己的专业原来学问这么高深。通过对发酵课程的学习，充分了解了发酵工程学的特点，讨论领域，工艺条件掌握和一些重要的发酵工程原理。例如：发酵动力学及一系列学问。同时也学习了发酵设备的学问。对实际工厂发酵流程有了充分的了解，这对以后进入工厂进展实际操作打下根底。其中，对通风发酵设
3、备、厌气发酵设备和固态发酵设备进展了具体的学习。这使我们对发酵工艺流程有了特别的详细的把握。最终、简洁总结一下学习这门课程总结的一些留意点：1、发酵工程学是一门理论结合实际的课程，所以在学习书本 学问的同时要留意实际操作。 2、在学习发酵设备时肯定要留意整体流程，仪器留意事项要 牢记，以免消失安全隐患。 扩展阅读：发酵总结 第一章绪论 1、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。 2、发酵工程：是指利用微生物的生长生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体系，是生物工程技术学科的重要组成局部。包括菌种的选育和保藏、菌种的扩大生产、微生物代谢产物的
4、发酵生产和分别纯化、微生物生理功能的工业化应用。 3、工业发酵的类型：按对氧的需求：需氧发酵，厌氧发酵，兼性厌氧发酵。按培育基的物理性状：液体发酵，固体发酵。 按发酵工艺流程：分批发酵，连续发酵，补料分批发酵。 4、通常将现代生物技术划分为基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程。 5、路易斯巴斯德（LouisPasteur），法国微生物学家、化学家，开拓了微生物领域，近代微生物学的奠基人。巴斯德证明白三个科学问题： （1）每一种发酵作用都是由于一种微菌的进展。“巴氏杀菌法”便应用在各种食物和饮料上。 （2）每一传染病都是一种微菌在生物体内的进展。 （3）传染病的微菌，在特别的培育之下可
5、以减轻毒力，使他们从病菌变成防病的药苗。 巴氏灭菌法又称低温灭菌法，先将要求灭菌的物质加热到6530分钟或7215分钟，随后快速冷却到10以下。既不破坏养分成分，又能杀死细菌的养分体，巴斯德创造的这种方法解决了酒质变酸的问题，挽救了法国酿酒业。 7、发酵工业的三个转折点：纯培育技术的建立，深层液体通气搅拌纯种培育，代谢掌握发酵工程技术的建立。6、发酵工业的特点 发酵工业：利用微生物具有的加工和生物转化力量，将廉价的发酵原料转化为高附加值产物的产业。 发酵过程一般都是在常温常压下进展的生物生化反响，反响条件比拟温柔。可以选择廉价的原料生产较高价值的产品。 发酵过程是通过生物体的自适应调整来完成的
6、，反响的专一性强，因而可以得到较专一的代谢产物。 由于生物体本身具有的反响机制，能专一性地和高度选择性地对某些较简单的化合物进展特定部位的生物转化修饰，也可产生比拟简单的高分子化合物。发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件的限制。7、发酵工业的范围及例子。微生物菌体：酵母（面包）、单细胞蛋白（SCP）。酶制剂：淀粉酶（葡萄糖）、果胶酶（澄清果汁、精炼植物纤维）、蛋白酶（皮革加工、饲料添加剂。代谢产物： 初级代谢产物：对数生长期产生的代谢产物，是细胞生长和生殖所必需的物质。具有重要的应用价值，供商业开发。 初级代谢产物：与菌体生长相伴随的产物，如：氨基酸、核苷酸、维生素、有机酸、溶剂，菌体对其合
7、成反应掌握严密，一般不过量积存。 次级代谢产物：微生物进入缓慢生长期或者停顿生长时期即稳定期所产生的物质。药物筛选和开发的重要资源。 次级代谢产物：与菌体生长不相伴随，以初级代谢产物为原料而合成，如：抗生素、生物碱、毒素、胞外多糖等构造常较简单对环境条件敏感 生物转化：利用微生物细胞或酶对某些化合物的特定部位进展催化修饰，使之转化为构造相像具有更大经济价值的化合物。 范畴：脱氢，氧化，羟化，缩合，复原，脱羧，氨化以及异构作用等。优点：效率高、专一性强、条件温柔。 8、发酵工艺流程：菌种制备、培育基的制备、灭菌、接种、掌握发酵条件、产物的提取与精制、回收处理三废物质。 用作种子扩大培育及发酵生产
8、的各种培育基的配置；培育基、发酵罐及其附属设备的灭菌； 扩大培育有活性的适量纯种，以肯定比例将菌种接入发酵罐中； 1 祝大家考出好成绩，整理仓促，如有错误请原谅。 掌握最适的发酵条件使微生物生长并形成大量的代谢产物；将产物提取并精巧，以得到合格的产品；回收和处理发酵过程中产生的三废物质。9、发酵工程在国民经济中的应用医药工业： 抗生素：1201*余种 青霉素、金霉素、四环素、链霉素、庆大霉素、卡那霉素、新霉素、螺旋霉素、头孢霉素等 氨基酸：可发酵生产的有谷、赖、丙、组、异亮、亮、苯丙、脯、苏、色、酪、缬、瓜、鸟氨酸（国内40亿元，占发酵业产值12%）维生素：VB2、VB12、Vc、VA、VD等
9、 生物制品：亚单位疫苗、重组疫苗、DNA疫苗等酶抑制剂： 棒酸（可抑制-内酰胺酶对青霉素的破坏）淀粉酶的抑制剂可治疗糖尿病胆固醇抑制剂可治疗高血压高血脂 食品工业：酵母、有机酸谷氨酸、调味料、红茶和乌龙茶、酒类、酒精、发酵乳制品； 能源工业：生物乙醇、沼气、微生物采油、生物电池；化学工业： 醇及溶剂：乙醇、甘油、异丙醇、丙酮、丁醇、丁二醇等 有机酸：醋酸、丙酸、乳酸、琥珀酸、苹果酸、衣康酸、水杨酸等多糖：黄原胶、海藻糖等冶金工业： 概念：将微生物及其代谢产物作为浸矿剂，喷在矿石上，从浸取液中得到有用金属 应用：金、银、铜、锰、钴等农业： 生物肥料（固氮菌、钾细菌、磷细菌）、生物农药（苏云金杆菌
10、或其变种所产生的伴孢晶体能杀死蛾类幼虫的毒蛋白等）、兽类抗生素（泰乐霉 素、抗金黄色葡萄球菌素）、食品和饲料添加剂、农用酶制剂、动物生长调整素、单 细胞蛋白饲料； 环境爱护：工业三废、生活垃圾、农业废弃物等变废为宝净化环境 无色杆菌具有去除氰、腈剧毒化合物的功能；产碱杆菌、无色杆菌、短芽孢杆菌对联苯类致癌物质具有降解力量。 其次章发酵工业菌种 1、发酵工业的微生物可以分为两类：可培育微生物和未培育微生物。 2、发酵工业应用的可培育微生物可分为四类：细菌、放线菌、酵母菌、丝状真菌。细菌：单细胞的原核生物，自然界分布最广，数量最多，与人类关系最亲密。二 分裂方式生殖。最常用的：枯草芽孢杆菌、醋酸杆
11、菌、棒状杆菌、短杆菌。放线菌：放线菌是一类呈菌丝状生长，主要以孢子生殖和陆生性强的原核生物。 存在：有机质丰富的微碱性土壤，大多腐生，少数寄生。作用：生产各种维生素。以无性孢子进展生殖，菌丝片段进展生殖。酵母菌： 形态构造：单细胞真核生物，无鞭毛，有肯定形态大小，随菌龄和环境条件的变化而异，一般为圆形、椭圆形、卵圆形、柠檬形等，有的可形成假菌丝。生殖方式：无性生殖：芽殖、裂殖；有性生殖：子囊孢子。 菌种特征：与细菌相像，比之大而厚。菌落外表光滑，潮湿，粘稠，大局部为乳白色，少数呈现红色或黄色。 分布：含糖较多的酸性环境，水果、蔬菜、花蜜和植物叶子以及果园土壤中。霉菌： 形态构造：由分枝或不分枝
12、的菌丝构成，菌丝交错形成菌丝体。细胞构造有明显的分化。菌落呈大小和颜色等特征，不同菌种差异很大，蜘蛛网状，棉絮状和丝绒状。生殖方式：生殖力量很强，产生有性和无性孢子进展生殖，菌丝片段亦可生殖。3、发酵工业所需菌种： 细菌类如短杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、棒杆菌、梭状芽孢杆菌等； 酵母菌如啤酒酵母、酒精酵母、汉逊酵母和假丝酵母等；霉菌如黄曲霉、红曲霉、青霉菌和赤霉菌等； 2 祝大家考出好成绩，整理仓促，如有错误请原谅。 放线菌如各种抗生素，链霉素、庆大霉素等。 4、未培育微生物：采纳现有的微生物纯培育分别和培育方法还没有获得纯培育的微生物。 极端微生物：在极端环境下能够生长
13、的微生物。 未培育微生物的讨论方法：模拟自然培育法和宏基因组分析法。 模拟微生物生长的自然环境进展可培育讨论。集中在原位培育，培育条件优化和单细胞操作等方面。依据基因或基因组、蛋白质序列及其调整表达机制构建高效表达的工程菌等途径进展开发利用。5、发酵工业菌种的分别筛选： 概念：将混杂有各种微生物的样品根据实际需要和菌株的特性实行快速，精确有效的方法进展分别和筛选，从而得到所需微生物的过程。 方法设计依据：生产的实际需要、目的代谢产物的性质、产生目的产物的微生物种类、微生物的分布、特性和生活环境。 获得目的菌种的两个重要环节：菌种分别和菌种筛选。筛选必需留意：采纳方法的选择性和灵敏度。6、发酵工
14、业对菌种的要求： 在廉价原料制成培育基上生长，目的产物产量高，易回收；生长速度快，发酵期短；培育条件易掌握； 抗噬菌体和杂菌污染力量强； 稳定的遗传学特性：菌种质量稳定，不易变异退化；对放大设备的适应性强； 菌种不是病原菌，无有害的生物活性物质和毒素产生；7、符合要求的菌种猎取途径:从菌种保存机构直接购置；从自然界分别筛选； 发酵水平的批号中重新分别筛选。 8、从自然界中猎取就菌种的步骤：样品采集样品的预处理目的菌富集培育菌种初筛菌种复筛菌种发酵性能鉴定菌种保藏。样品的采集原则：来源越广泛，得到新菌种可能性越大；目标产物的性质和产生目标产物的微生物性质以及生理特性。 土壤特点：土壤的有机质含量
15、和通风状况；土壤酸碱度和植被状况；地理条件；季节条件。 样品的预处理方法：物理法（热处理、膜过滤法、离心法）、化学法（几丁质放线菌、CaCO3稳定PH嗜碱性放线菌）、诱饵法。 富集培育：使混合微生物群体中某特定微生物比例激增的培育方法。目的：增加待分别微生物的数量，提高分别效率； 原理：不同种类微生物生长生殖对环境和养分的要求不同，制造适宜条件，使目的微生物快速生长生殖，成优势菌种； 方法：掌握培育基的养分成分、掌握培育条件；分类：分批培育、连续培育、半连续培育。菌种分别： 目的：把目的微生物从混合的多种微生物中分别出来； 方法：平板划线分别法、稀释分别法、简洁平板分别法、涂布分别法、毛细管分
16、别法、小滴分别法。菌种初筛与复筛： 目的：选择产物合成力量较高的菌株； 菌种的鉴定：产物可和指示剂、显色剂或底物等发生反响直接定性鉴定；生产性能测定初筛和复筛。 初筛：把具有目的产物合成力量的微生物从分别后的大量微生物中筛选出来。方法：平板筛选；摇瓶发酵筛选。 复筛：在初筛根底上进一步鉴定菌株生产力量的筛选；方法：摇瓶培育。野生型菌株：直接从自然界的样品中分别得到的具有肯定生产性能的菌株。发酵工业菌种鉴定： 内容：测定必要的鉴定指标、查权威鉴定手册，确定菌种类型。 技术水平：细胞的形态和习性水平；细胞组分水平；蛋白质水平；基因或核酸水平。 指标：形态、生理、生化以及遗传等指标。 鉴定方法：经典
17、分类鉴定方法；现代分类鉴定方法；权威鉴定机构鉴定。 3 祝大家考出好成绩，整理仓促，如有错误请原谅。 经典分类鉴定方法指标：形态学特征、生理生化特征、血清学试验与噬菌体分型、氨基酸序列与蛋白质分析。 现代分类鉴定方法：微生物遗传型的鉴定（DNA的碱基组成、核酸的分子杂交、遗传重组特性分析、rRNA序列分析）、细胞化学成分特征分类法、数值分类法。发酵工业菌种改进： 目的：转变微生物的遗传构造，打破原来的代谢调整机制；依据需要， 进展目的产物的过量生产。 目标：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、改进产物合成途径，以获得高产的新产品。 育种方法：常规育
18、种、细胞工程育种、基于代谢调整的育种技术、蛋白 质工程育种、基因工程育种、代谢工程育种、组合生物合成育种、反向生物工程育种 育种：利用物理或化学诱变剂处理微生物群体，促使突变率显著提高。育种优点：提高代谢产物的产量，改良产品品质、扩大品种和简化生 产工艺；简洁易行、工作进度快、收效显著 基因工程育种原理：人为的方法将供体遗传物质的DNA分子提取出来， 离体条件下切割，获得目的基因，把此基因与适宜的载体连接起来。导入受体的细胞内，目的基因在受体细胞内进展复制和表达，得到目的产物。 蛋白质工程育种技术： 、定向进化技术：在不知道蛋白质的空间构造或依据现有的蛋白质构造学问不能进展有效的定点突变时，借
19、鉴试验室手段体外模拟自然进化的过程，使基因发生大量变异并从中定向选出所需性质和功能的蛋白质的过程。 、定点突变技术：以蛋白质构造和功能的计算机猜测为根底，设计新蛋白质的氨基酸序列，运用重组DNA技术设计并构建具有新性质的蛋白质或酶的过程。 发酵工业菌种保藏：菌种退化：生产菌种或筛选出来的优良菌种，在接种传代或保藏后，某些生理特征和形态特征渐渐减退或完全丢失的现象；缘由：基因突变、连续传代。 退化的防止：掌握传代次数：避开不必要的移种和传代，将必要的传代降低到最低限度。 常常纯化、制造良好的培育条件、利用单细胞移植传代、采纳有效的菌种保藏方法。菌种的复壮：在菌种的生产性能未衰退前，有意识的进展纯
20、种的分别和性能的测定，以期菌种的性能逐步提高。 复壮方法：纯种分别、在宿主体内生进步行复壮、淘汰衰退的个体。 菌种保藏原理：依据微生物的生理、生化特点，人工地制造条件，使微生物的带谢处于不活泼、生长生殖受抑制的休眠状态。保藏的方法： 1、斜面低温保藏法4C；3-6个月原理：低温； 2、砂土管保藏法产孢子或芽孢微生物，1年原理：低温、枯燥、隔氧和无养分物 3、菌丝速冻法甘油或二甲基亚砜作为爱护剂，-20C4、石蜡油封存法1年左右 5、冷冻真空枯燥保藏法任何微生物；一般5年以上原理：低温、枯燥、缺氧。6、液氮超低温保藏法-196C；爱护剂；保存期长保藏菌种的质量掌握： 1、保藏样品制备前，应反复核
21、对，检测生理生化指标，与亲本特征比拟。2、保藏样品制备后，仍要按3%抽样检查，一旦有误，此批全部废掉。3、注意菌种保藏的连续性。冷冻保藏：代谢作用停顿。 1、细胞体积大者要比小者对低温更敏感，而无细胞壁者则比有细胞壁敏感。其缘由是低温会使细胞内水分形成冰晶，从而引起细胞，尤其是细胞膜的损伤。2、速冻及快速解冻可削减损伤；还可加一些爱护剂，如0.5%左右的甘油或二甲亚砜可透入细胞，并通过降低剧烈的脱水作用而爱护细胞； 3、大分子物质因此在采纳冷冻法保藏菌种时，一般应参加各种爱护剂以提高培育物的存活率。 4 祝大家考出好成绩，整理仓促，如有错误请原谅。 4、用水升华的方式除去水分，手段比拟温柔，细
22、胞受损伤的程度相比照较小，存活率及保藏效果均不错，是目前使用最普遍，也是最重要的微生物保藏方法。 第三章发酵工业培育基设计 培育基：用于维持微生物生长生殖和产物形成的养分物质。 培育基的共性：最大量的目的产物、合成速率最大、副产物最少、培育基稳定，价格廉价、不影响搅拌性能和产物分别。 设计培育基的步骤：对发酵培育的成分和原材料的特性具有具体的了解、结合微生物和发酵产品的代谢特点进展合理选择和优化。一、发酵工业培育基的要求 1、工业培育基：供应微生物生长生殖和生物合成各种代谢产物所需要的，根据肯定比例配制而成的多种养分物质的混合物。培育基组成对菌体生长生殖、产物的生物合成、产品的分别精制、产品的
23、产量和质量都有重大影响。2、制备工业培育基的原则： 供应合成微生物细胞和发酵产物的根本成分；提高单位养分物质的转化率； 有利于提高产物的浓度，以提高单位发酵罐的生产力量；提高产物的合成速度，缩短发酵周期； 削减副产物的生成，便于产物的分别纯化，削减三废物质；原料价格低廉，质量稳定，取材简单； 尽可能的削减对发酵过程中通气搅拌的影响，提高氧的利用率，降低能耗。二、发酵工业的培育基成分及来源 从工艺角度来看，但凡能被生物细胞利用并转化成所需的代谢产物或菌体的物料，都可作为发酵工业生产的原料。 薯类：甘薯、马铃薯、木薯、山药等。 粮谷类：高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦、燕麦、黍和稷等。野生植物：
24、橡子仁、葛根、土茯苓、蕨根、石蒜、金刚头、香符子等。农产品加工副产物：米糠饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣等。 培育基中必需有足够的碳源、氮源、水和无机盐，局部微生物还需要参加生长帮助类物质，才能正常生长。1、碳源： 功能：供应能源，合成碳骨架，合成目的产物的原料。 种类：糖类、油脂、有机酸、烃和醇类。碳源缺乏时，蛋白质水解物和氨基酸亦可。糖类：葡萄糖、淀粉、蔗糖 葡萄糖：最易利用，几乎全部微生物都能利用；糖蜜：制糖的结晶母液，它是制糖工业的副产物； 淀粉糊精：多糖，也是常用的碳源；需经胞外酶水解成单糖后再被汲取利用。油和脂肪： 具有活泼的脂肪酶的微生物可利用该物质作为碳源，需要更多的溶解氧。 5 祝
25、大家考出好成绩，整理仓促，如有错误请原谅。 种类：豆油、菜子油、葵花油、棉子油等。 有机酸：发酵体系的PH值因利用有机酸作为碳源而上升，不同的碳源影响代谢的同时，也对发酵过程中PH值的调整和掌握有着影响。 烃和醇类：石油工业的进展，微生物工业的碳源范围扩大，能同化乙醇的微生物和能同化糖质的微生物一样多。2、氮源： 功能：成菌体细胞物质；合成含氮代谢物；种类：有机氮源和无机氮源。 有机氮源：蛋白胨、牛肉膏、豆粕、鱼粉等。有机氮源：铵盐、硝酸盐、氨水。 有机氮源不仅供应菌体生长生殖的养分，有的还是产物的前体，无机氮源，有机氮源简单汲取，会PH的变化，防止PH过高的措施：加强搅拌；少量屡次参加。 3、无机盐与微量元素： 无机盐：微生物生理活性物质的组成成分或生理活性物质的调整物；在较低的浓度下对微生物的生长和产物合成有促进作用。大量元素：生长所需浓度在10-3-10-4mol/l范围内的元素。参加化学试剂；微量元素：生长所需浓度在10-6-10-8mol/l范围内的元素。不必参加。4、生长调整物质： 有助于调整产物形成的物质； 分类：生长因子；前体；产物抑制剂；促进剂。 生长因子：微生物生长不行缺少的微量有机物质；留意：不是全部的微生物都需要生长因子；